Etude fonctionnelle et structural des organelles membranaires hébergeant la réplication du virus Chikungunya dans les cellules humaines – TOMOCHIKV

Le projet TOMOCHIKV repose sur:
1- Le développement de cribles génétique à l'échelle du génome entier, réalisés par mutagenèse insertionnelle en cellules HAP1
2- Le développement d'approches de virologie moléculaire, de biologie cellulaire et de biochimie pour l'étude des interactions nsP1/membrane
3- La mise en oeuvre d'approche de cryo-microscopie électronique pour l'étude de cellules infectées

Les travaux réalisés ont:
1- Défini une liste de gènes cellulaires nécessaires pour la réplication du CHIKV
2- Caractérisé l'affinité préférentielle de nsP1 pour les domaines membranaires riches en cholestérol et ses conséquences sur la localisation du complexes de réplication
3- Développé les approches de cryo-microscopie électronique sur cellules infectées

Les objectifs qui seront poursuivis pour les 18 prochains mois concernent:
1- L'étude fonctionnelle des cofacteurs cellulaires identifiés par crible génétique
2- La caractérisation in cellulo du contenu lipidique des membranes supportant la formation des organelles de réplication viraux
3- L'acquisition des (cryo-)tomogrammes et leur interprétation.

1. BAKHACHE W., NEYRET A., MCKELLAR J., CLOP C., BERNARD E., WEGER-LUCARELLI J., BRIANT L. Fatty acid synthase and stearoyl-CoA desaturase-1 are conserved druggable cofactors of Old World Alphavirus genome replication. Antiviral Research. 172:104642 (2019).
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31678479

2. BAKHACHE W., NEYRET A., BERNARD E., MERITS A., BRIANT L. Palmitoylated cysteines in Chikungunya virus nsP1 are critical for targeting to cholesterol-rich plasma membrane microdomains with functional consequences for viral genome replication. Journal of Virology JVI.02183-19 (2020).
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32132240

3. BAKHACHE W, COUDERC É, NEYRET A, BRIANT L. Architecture and biogenesis of positive-stranded RNA virus replication organelles. Virologie. 23(3):160-175. (2019).
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31210133

Le virus Chikungunya (CHIKV) est un arbovirus responsable chez l’homme d’un syndrome aigu pouvant évoluer vers des arthralgies chroniques invalidantes. Sa propagation récente dans de nombreux pays a souligné à la fois l’un impact important de ce pathogène sur la qualité de vie et la croissance économique, et l’absence d’outil thérapeutique spécifique. Malgré des recherches intensives, notre connaissance réduite de la biologie de ce pathogène constitue un obstacle au développement de stratégies anti-infectieuses.

La multiplication du génome du CHIKV s’effectue dans des compartiments dérivés de la membrane plasmique de l'hôte qui concentrent les facteurs viraux et les cofacteurs cellulaires nécessaires à la réplication tout en protégeant la machinerie de réplication des défenses immunes de l'hôte. Ces compartiments représentent de facto des cibles attractives pour le développement de molécules antivirales. Le programme TOMOCHIKV est un programme multidisciplinaire dont l’objectif est d'apporter de nouvelles informations sur la structure de ces compartiments membranaires d’identifier les interactions hôte-pathogène impliquées dans leur biogenèse. Ses objectifs détaillés sont :

(1) L'identification, par un crible génétique, des interactions hôte-pathogène requises pour la biogenèse des compartiments de réplication du CHIKV

(2) La caractérisation du rôle de la protéine virale nsP1 dans la biogenèse de ces compartiments

(3) La caractérisation structurelle de ces organelles, des facteurs associés et des zones environnantes par Cryo-tomographie électronique et Cryo-microscopie à corrélation de fluorescence.

Ce projet associe les compétences de trois partenaires avec une expertise complémentaire dans le développement de criblage génétique, en virologie moléculaire et en biologie structurale des complexes viraux. Il bénéficie également d’un accès unique à des infrastructures technologiques de pointe implantées localement.

Les résultats attendus permettront de définir l’architecture 3D des compartiments membranaires de réplication du CHIKV et d’élaborer un modèle fonctionnel reliant les cofacteurs cellulaires impliqués dans les modifications membranaires de la cellule hôte et la réplication virale. Ces données sont susceptibles de définir des cibles thérapeutiques potentielles avec la possibilité de transposer ces connaissances aux alphavirus apparentés dont certains sont à risque d’émergence.