Collection Mémoires et thèses électroniques
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Plusieurs études ont démontré que le virus d'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) possède la propriété d’incorporer diverses protéines de la cellule-hôte. Certaines observations indiquent que ce processus d'incorporation est sélectif. Cependant, les mécanismes expliquant la sélectivité des protéines incorporées demeurent largement inconnus. Les travaux présentés ciblent l'identification du facteur responsable de l'incorporation sélective de la protéine cellulaire ICAM-1 par le VIH-1. Parallèlement, nous avons évalué la sensibilité des virus porteurs de l’ICAM-1 à l’action de l’inhibiteur de fusion, T-20. Un système de transfection et d'expression transitoire a été utilisé afin de produire des particules virales isogéniques avec ou sans l’ICAM-1, et de certains de ses variants. Ce système nous a permis de démontrer que le VIH-1 s’approprie la molécule d’adhésion ICAM-1 par un processus indépendant de l’enveloppe virale (Env), mais dépendant de la portion intracytoplasmique de l’ICAM-1. Cette incorporation serait dirigée par une interaction directe ou indirecte entre la molécule d’adhésion et le précurseur immature Gag du VIH-1. Par ailleurs, la présence de l’’ICAM-1 sur le VIH-1 augmente la résistance des virions à l’action du T-20 en accélérant la cinétique de fusion du virion. La présence de l’ICAM-1 à la surface des virions et son rôle dans le cycle réplicatif du VIH-1 sont très importants dans la pathogenèse du VIH-1.

INTRODUCTION. Plusieurs études ont démontré que le virus d'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) possède la propriété d'acquérir diverses protéines de la cellule-hôte, lesquelles affectent considérablement le cycle viral. De plus, certaines observations indiquent que ce processus d'incorporation est sélectif. En effet, certaines protéines semblent exclues de la surface des virions alors que d'autres se retrouvent en très forte concentration sur la particule virale mature. Cependant, les mécanismes expliquant la sélectivité des protéines incorporées demeurent largement inconnus. OBJECTIFS. Les travaux présentés ciblent l'identification du facteur responsable de l'incorporation sélective de la protéine de l’hôte ICAM-1 par le VIH-1. Parallèlement, nous avons évalué la sensibilité des virus porteurs de l’ICAM-1 à l’action de l’inhibiteur de fusion, T-20. MÉTHODES. Un système de transfection et d'expression transitoire a été utilisé afin de produire des particules virales isogéniques avec ou sans l’ICAM-1. De plus, nous avons conçu diverses constructions moléculaires de l’ICAM-1 permettant d’identifier la région responsable de l’incorporation de ce dernier par le VIH-1. Nous avons également évalué la CI50 en présence de l’inhibiteur de fusion T-20 d’isolats cliniques et de laboratoire, de différents tropismes et porteurs ou non de la molécule d’adhésion ICAM-1. RÉSULTATS. Les principaux résultats obtenus démontrent que l’ICAM-1 est incorporé par le VIH-1 grâce à sa portion intracytoplasmique. En effet, l’acquisition de l’ICAM-1 semble largement dirigée par une interaction directe ou indirecte entre celui-ci et le précurseur immature Gag du VIH-1. Par contre, le mécanisme d’incorporation de l’ICAM-1 est indépendant de l’enveloppe virale (Env). Par ailleurs, la présence de l’ICAM-1 sur le VIH-1 augmente la résistance des virions à l’action du T-20 en accélérant la cinétique de fusion du virion, diminuant de ce fait la période durant laquelle l’enveloppe virale serait sensible au T-20. CONCLUSION. Ces observations constituent d’importantes avancées scientifiques, où l’incorporation de l’ICAM-1 est finement régulée par le VIH-1. En outre, la présence de l’ICAM-1 à la surface des virions et son rôle dans le cycle réplicatif du VIH-1 sont très importants dans la pathogenèse du VIH-1.

INTRODUCTION Previous works have indicated that incorporation of surface glycoprotein into retroviruses such as the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) is not a highly specific process since several cellular glycoproteins can be inserted within the mature viral particle. The mechanism(s) that govern the acquisition of such host constituents have remained so far elusive. OBJECTIVES We have examined the molecular basis, associate to ICAM-1 localization and structural viral proteins responsible for the selective incorporation of the adhesion molecule ICAM-1 within HIV-1. We also investigated whether sensitivity to the newly developed fusion inhibitor T-20 is affected by incorporation of the adhesion molecule ICAM-1 in HIV-1. METHODS We have first investigated the role played by the viral envelope (Env) of HIV-1 in the acquisition of host ICAM-1. The incorporation process of ICAM-1 was also investigated by using different ICAM-1 constructs in which both transmembranes and intracytoplasmic tails were modified. These investigations were performed in combination with virus capture and immunoprecipitation studies, Western blot, confocal microscopy analyses, and infectivity assays. We finally used laboratory isolates of HIV-1 (X4- and R5-tropic) either lacking or bearing ICAM-1 as well as clinical variants into infectivity tests to both evaluate their respective IC50 for the fusion inhibitor and to understand the mechanism of resistance bring by the presence of this host molecule. RESULTS Mutation in the matrix (MA) domain or on Env-deficient viruses produced either in immortalized or primary human cell lines does not affect the incorporation of ICAM-1 by HIV-1. However, the incorporation seems to be conducted by the cytosolic tail of ICAM-1. Further experiments suggested that there is an association – direct or indirect – between ICAM-1 and virus-encoded Pr55Gag. We also demonstrate that ICAM-1-bearing virions are more resistant to T-20 than isogenic HIV-1 particles lacking this host adhesion molecule probably based on a reduction of the kinetic window during which the viral envelope is sensitive to T-20. CONCLUSION This study represents the first demonstration that structural Gag polyproteins mediate the uptake of a host-derived cell surface constituent (ICAM-1) by interacting directly with its cytoplasmic domain or by interacting with a partner into the cytosol. This observation describes a new strategy by which HIV-1 can modulate its replicative cycle considering that insertion of ICAM-1 within nascent virions has been shown to affect virus life cycle and also the sensitivity to the newly develop class of inhibitor including T-20.

J’aimerais offrir mes premiers remerciements à mon directeur de recherche, le Dr Michel J. Tremblay, qui m’a offert une inestimable chance de contribuer à la recherche sur l’une des thématiques les plus pertinentes actuellement en cours, le VIH/SIDA. Travailler en étroite collaboration avec le Dr Tremblay apporte bien plus : son dévouement à la recherche, sa participation à plusieurs comités prestigieux, son sens de l’honneur et le temps qu’il nous accorde volontiers à nous remonter le moral, nous font bien réfléchir à nos propres valeurs.

J’aimerais de plus remercier l’ensemble de l’équipe du Dr Tremblay pour son soutien scientifique et son amitié. Ils m’ont guidé tout au long de ces quatre années et me feront conserver sous plusieurs plans de précieux souvenirs. Mille fois merci !

Je veux également remercier les instituts de recherche en santé du Canada (IRSC) pour leur appui financier tout au long de mes études de doctorat.

J’aimerais remercier le Dr JF Giguère pour sa collaboration à l’élaboration du Tableau 2 de cette thèse, une mise à jour de la liste des protéines étrangères acquises par le VIH-1.

J’aimerais offrir un remerciement tout spécial à Sylvie Méthot, non seulement une excellente rédactrice scientifique, mais également une très bonne amie.

J’aimerais également exprimer ma gratitude envers ma famille pour qui je dois tout, y compris la vie. Bien que la recherche puisse (parfois) vous paraître abstraite, vous m’avez soutenu et encouragé à tout terminer.

a.a. : Acide(s) amine(s)
a.n.: Acide(s) nucléique(s)
ADN : Acide(s) désoxyribonucléique(s)
ALV : Avian leukosis virus
ARN : Acide ribonucléique
AZT : Zidovudine
BAF : Barrier to autointegration
CA : Capsides
CI50 : Concentration d’inhibiteur nécessaire pour inhiber 50% de la production virale
CD antigène : Cluster of differenciation suivi d’un numéro
CMH : Complexe majeur d’histocompatibilité
CMH-I : Complexe majeur d’histocompatibilité de classe I
CMH-II : Complexe majeur d’histocompatibilité de classe II
CPA : Cellule présentatrice d’antigènes
CTL : Cytotoxic T lymphocyte
EIAV : Equine infectious anemia virus
FDA : Food and Drug Administration
FP : Fusion peptide
GFP : Protéine fluorescente verte Green fluorescent protein
GM1 : Ganglioside M1
HAART : Triple thérapie Highly active antiretroviral therapy
HMGI : High mobility group I
HR1 : Heptad repeat 1
HR2 : Heptad repeat 2
HSPG : Hemembern sulfate protéoglycans
HTLV : Human T-cell leukemia virus
ICAM-1 : Intercellular adhesion molecule of type 1
Ig : Immunoglobuline
IL : Interleukine
IN : Intégrase
INF : Interféron
kb : Kilobase
kDa : Kilodalton
LFA-1 : Lymphocyte function-associated antigen 1
LTNP : Long term non-progressor
LTR : Long terminal repeat
MA : Matrice
MHR : Major homology region
MLV et MuLV: Murine leukemia virus
MPMV : Mason-Pfizer monkey virus
NC : Nucléocapside
Nef : Negative effector
NFAT : Nuclear factor of activated T cell
NF-κB : Nuclear factor Kappa B
ORF : Cadre de lecture ouvert open reading frame
PBMC : Peripheral blood mononuclear cell
PIC : Pre-integration complex
PCR : Polymerase chain reaction
Pol : Polymérase
PR : Protéase
Rev : Regulator of expression of viral proteins
RSV : Respiratory syncitial virus
RT : Reverse transcriptase
SIDA : Syndrome d’immuno-déficience acquise
Tat : Transcriptional activation binding Tar
TAR : Tat-associated region
TCLA : T cell line adapted
TM : Transmembrane unit
VCAM-1 : Vascular adhesion molecule of type I
Vif : Viral infectivity factor
VIH : Virus d’immunodéficience humaine
VIH-1 : Virus d’immunodéficience humaine de type 1
VIH-2 : Virus d’immunodéficience humaine de type 2
VIS : Virus d’immunodéficience simienne
VLP : Virus de ressemblance aux virus immatures Virus-like particle
Vpr : Viral protein R
Vpu : Viral protein U
VSV : Vesicular stomatitist virus

© Yannick Beauséjour, 2005