Structure et fonction de la machinerie de synthèse des ARN des mononegavirus : le virus de la stomatite vésiculaire et le virus Nipah – SAFROM

Parmi les virus de l’ordre des Mononegavirales, il y a de nombreux pathogènes humains comme le virus de la rougeole, le virus respiratoire syncytial et le virus de rage, mais aussi des virus zoonotiques comme les virus Ebola et Nipah (NiV). A partir de son hôte réservoir, des chauve-souris frugivores Pteropus, NiV peut être transmis aux humains et a engendré des épidémies en Asie du Sud-Est. Parce que NiV pose un risque pandémique et que l’on ne dispose d’aucun traitement, il est nécessaire de mieux comprendre ce virus afin de développer de nouveaux antiviraux.
Les mononegavirus ont en commun une machinerie de synthèse des ARN composée d’un génome viral enchâssé dans un polymère de nucléoprotéines (N), ou nucléocapside (NC), qui est utilisé par un complexe polymérase (PolC) lui-même fait de la protéine large (L) et de son cofacteur la phosphoprotéine (P). A cause de ses multiples fonctions enzymatiques et de son rôle central dans le cycle viral, PolC est une cible idéale pour le développement d’antiviraux. Comme les autres membres de la sous-famille des Orthoparamyxovirinae, NiV exprime une protéine C accessoire qui régule l’activité du PolC et empêche la production d’ARN immunostimulants. Bien que des informations structurales sur les composants de cette machinerie soient disponibles (PolC, NC, complexe N0-P…), plusieurs questions demeurent sur la façon dont ces composants s’assemblent pour transcrire et répliquer le génome viral :
- Comment PolC accède-t-il à l’ARN enchâssé dans la NC ?
- Comment l’ARN naissant navigue-t-il entre les différents domaines de la protéine L pour atteindre les sites catalytiques ?
- Comment le complexe replicase, c.-à-d. PolC en ‘mode réplication’, encapside-t-il l’ARN naissant pendant la réplication du génome ?
- Comment la protéine C régule-t-elle l’activité du PolC ? Quelles étapes sont régulées ? Quel est le réseau d’interaction qui sous-tend cette régulation ?
Le but de ce projet est de décrypter les mécanismes moléculaires permettant la synthèse des ARN des mononegavirus en général et de NiV en particulier.
Depuis des décennies, les difficultés inhérentes à l’étude de la synthèse des ARN des mononegavirus (faible stabilité du PolC, grands complexes ARN-protéine…) ont empêché une compréhension fine des relations structure-fonction. Le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) est un prototype avec lequel de nombreuses découvertes et avancées ont été réalisées comme la première résolution de la structure d’un PolC par cryo microscopie électronique (cryo-EM). VSV est un outil idéal pour développer de nouvelles approches et ouvrir la voie à l’étude de virus plus complexes tel que NiV. Ce projet va poursuivre cette stratégie porteuse avec deux axes de recherche complémentaires : (A) utiliser VSV pour développer des outils innovants et obtenir des avancées conceptuelles, et (B) adapter ces outils à l’étude de NiV.
Dans le cadre de l’axe A, nous allons résoudre par cryo-EM la structure du complexe réplicase de VSV, c.-à-d. PolC en complexe avec une protéine N monomérique (L+P+N0) (A1), ainsi que la structure de PolC pendant la transcription d’une courte matrice encapsidée (L+P+NC) (A2).
Pour l’axe B, la régulation du PolC de NiV par la protéine C sera décryptée grâce à l’identification des étapes de la synthèse des ARN qui sont inhibées en utilisant des tests fonctionnels (B1). Également, le réseau d’interaction permettant cette régulation sera cartographié via des tests in cellula et in vitro (B2), et la structure du PolC de NiV en complexe avec la protéine C sera résolue par cryo-EM (B3).
Avec cette combinaison d’approches fonctionnelles et structurales, les données obtenues approfondiront notre compréhension des mécanismes qui permettent la synthèse des ARN des mononegavirus et guidera le développement de nouveaux antiviraux. Les outils développés pour atteindre les objectifs A1 et A2 avec VSV faciliteront les futures études de virus plus complexes tels que les virus Ebola et Nipah.