Export nucléaire des segments ARN du virus Influenza – NEPTUNE

Le virus influenza A (IAV; virus de la grippe) est un agent pathogène respiratoire hautement infectieux constituant une menace importante pour la santé à l’échelle planétaire. Les oiseaux aquatiques sauvages sont les hôtes naturels des IAV, mais ils infectent également une multitude d'espèces animales en plus de l'homme. En raison de sa circulation dans la faune sauvage et des événements de recombinaison et/ou de réassortiment génétique, IAV est considéré comme l'un des agents pathogènes émergents à risque pandémique. Comprendre le mécanisme de réplication propre à IAV est donc essentiel pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le génome d'IAV est constitué de 8 segments d'ARN. Chaque segment est encapsidé par plusieurs copies de la nucléoprotéine virale (NP) et lié à une seule copie de l'ARN polymérase, formant une ultrastructure appelée ribonucléoprotéine (vRNP). Bien que les vRNP jouent un rôle central dans la réplication du virus, il n'existe pas de structure tridimensionnelle à haute résolution et par conséquent, le mécanisme d'interaction entre NP et l'ARN viral reste mal compris. Une étape importante du cycle viral est l'export nucléaire des vRNP néosynthétisées. Plusieurs études ont démontré que la protéine virale de matrice 1 (M1) et la protéine d'export nucléaire (NEP) sont toutes deux impliquées dans le recrutement du facteur cellulaire d’export 1 (CRM1) pour permettre l'export nucléaire des vRNP. Ce mécanisme moléculaire précis essentiel à la prolifération virale, reste obscur.
Le projet NEPTUNE vise à fournir une vision intégrative et multi-échelle du complexe de réplication de la grippe. En utilisant des techniques de pointe de biologie structurale, de biochimie et de virologie, ce projet ambitionne d’élucider les bases structurales et moléculaires (i) de l'assemblage de l'ARN viral et de NP en une RNP fonctionnelle et (ii) du modus operandi inexploré de l'export nucléaire de la vRNP. Grâce aux outils et aux protocoles mis au point, d'autres aspects de la réplication de l’IAV seront abordés, tels que le trafic cellulaire des RNP ou le mécanisme de la spécificité d'hôte.
NEPTUNE est coordonné par Allison Ballandras-Colas. Experte en reconstructions hélicoïdales par cryoEM, elle a été recrutée par le CNRS en 2021 au sein de l'Institut de Biologie Structurale (UMR5075, Grenoble) pour travailler sur la réplication des virus à ARN, et sur le virus influenza en particulier. Elle bénéficiera de l'expertise des autres membres de l'institut, notamment concernant les autres techniques de biologie structurale, et de l'environnement unique au monde dédié à la biologie structurale intégrée à Grenoble, tel que l'ISBG (UMS 3518) ou le Partenariat pour la Biologie Structurale. Les données structurales seront validées in vivo grâce à une collaboration établie avec Nadia Naffakh (UMR3569, Institut Pasteur), experte reconnue dans le domaine de la biologie des IAV.
En fournissant le premier modèle à haute résolution montrant l’organisation de l’ARN viral au sein de la RNP, NEPTUNE représente la source ultime pour comprendre comment les RNPs pourraient interagir ensemble lors d’événements d'empaquetage et/ou de réassortiment qui pourraient aboutir à un nouveau virus influenza pandémique. En outre, la RNP étant une cible multiple idéale pour la conception de nouveaux antiviraux et/ou de molécules ciblant l’interaction hôte-pathogène, les données structurales obtenues par NEPTUNE pourraient fournir des stratégies originales pour intensifier la lutte contre ce pathogène majeur. Nous espérons que les avantages techniques du projet pourront également être appliqués à d'autres modèles viraux et ainsi potentiellement promouvoir la recherche contre d'autres pathogènes.