Soutenance de thèse de Oney ORTEGA GRANDA

Les virus à ARN simple brin de polarité positif comprennent de nombreux agents pathogènes humains (ré)émergents, representant de réelles menaces de santé publique. Aucun médicament antiviral efficace n'est disponible pour traiter un certain nombre de Chez ces virus au cours de l'infection, la présence d'intermédiaires de réplication de l'ARN viral dans le cytoplasme déclenche la réponse antivirale en activant différentes voies. Par conséquent, l'ARN viral est reconnu par des récepteurs cytoplasmiques tels que : (i) la protéine kinase R (PKR), qui inhibe la traduction des protéines et médie la signalisation pour améliorer la production d'IFN et activer les gènes stimulés par l'interféron (ISG). (ii) OAS, conduisant à la synthèse d'oligonucléotides courts 2'-5' (2'5'A). Ces derniers activent la RNase L cellulaire latente, qui dégrade les ARN viraux et cellulaires, limitant l'infection virale. (iii) les senseurs RIG-I et MDA5, favorisant l'induction des ISG et finalement l'apoptose des cellules infectées. Cependant, les virus ont développé de multiples stratégies pour échapper à la réponse immunitaire innée et augmenter leur capacité de réplication. Les protéines non structurales (nsP) jouent un rôle clé dans cette interférence en interagissant spécifiquement avec les facteurs de l'hôte. Ici, nous étudions le rôle des nsps de la super famille de alphavirus-like et du coronavirus dans l'évasion virale. Chez les alphavirus, nous avons étudié l'enzyme de coiffage nsp1, porteuse d'activités méthyl et guanylyltransférase et impliquée dans l'échappement de l'arrêt de la traduction. Nous avons caractérisé le rôle des résidus impliqués dans la résistance à la ribavirine et avons mis en lumière les specificites du substrat ARN pour la réaction de la guanylyltransférase. Pour le virus de l'hépatite E (VHE), membre de la super famille de alphavirus-like, nos données montrent que les domaines contenant des motifs Hx(S/T)x, une caractéristique de l'activité de la phosphodiestérase (PDE), peuvent modifier/dégrader 2'5'A. De plus, domaines inhibent la production d'IFN dans les cellules de mammifères Huh 7.5. Ces résultats suggèrent que le VHE pourrait échapper à la réponse immunitaire innée par l'inhibition du système OAS/RNAse L. En parallèle, nous avons caractérisé le domaine Macro SARS-CoV-2. Les macrodomaines peuvent se lier et hydrolyser les dérivés de l'ADP-ribose, importants pour la production d'IFN et l'induction d'ISG, ce qui en fait une cible antivirale attrayante. Grâce à une étude de mutagenèse, nous avons mis en évidence l'importance de l'orientation ADP-ribose dans la clé de liaison pour l'activité d'hydrolyse. De plus, sur la base de la structure 3D du domaine Macro, nous avons conçu et testé des inhibiteurs potentiels, identifiant les déterminants moléculaires clés pour les études d'optimisation de ces inhibiteurs. Finalment, ces études peuvent être extrapolées à d'autres virus à ARN et peuvent conduire plus largement au développement d'outils antiviraux contre d'autres agents pathogènes humains qui présentent un réel problème de santé publique.

Positive stranded RNA viruses comprise many (re)-emerging human pathogens that pose a public health problem. No effective antiviral drugs are available to treat a number of these viruses. In the course of the infection, the presence of viral RNA replication intermediates in the cytoplasm triggers the antiviral response by activating different pathways. Hence, viral RNA is recognized by cytoplasmic receptors such as: (i) protein kinase R (PKR), which inhibits protein translation and mediates signaling to enhance IFN production and activate Interferon stimulated genes (ISGs). (ii) OAS, leading to the synthesis of short 2’-5’ oligonucleotides (2’5’A). The latter activate the latent cellular RNase L, which degrades viral and cellular RNAs, restricting viral infection. (iii) RIG-I and MDA5 sensors, promoting the induction of ISGs and ultimately infected cells apoptosis. However, viruses have developed multiple strategies to evade the innate immune response and increase their replication capacity. Nonstructural proteins (nsPs) play a key role in this interference by interacting specifically with host factors. Here we investigate the role of nsps from alphavirus-like super family and Coronavirus in viral escape. In alphavirus, we studied the capping enzyme nsp1, carrying methyl- and guanylyltransferase activities and involved in translational shut down escape. We characterized the role of residues involved in ribavirin resistance and broth some light on the RNA substrate requirements for guanylyltransferase reaction. For Hepatitis E virus (HEV), member of the alpha-like super family, our data show that the domains containing Hx(S/T)x motifs, a hallmark of phosphodiesterase (PDE) activity, can modify/degrade 2’5’A. Also, these domains inhibite IFN production in Huh 7.5 mammalian cells. These findings suggest that HEV could escape innate immune response through the inhibition of OAS/RNAse L system. In parallel, we characterized SARS-CoV-2 Macro domain. Macro domains can bind and hydrolyze ADP-ribose derivatives, important for IFN production and ISGs induction, making it an attractive anti-viral target. Through mutagenesis study we highlighted the importance of ADP-ribose orientation within the binding clef for hydrolysis activity. Moreover, based on Macro domain 3D structure we designed and tested potential inhibitors, identifying key molecular determinants for drug optimisation studies. These studies can be extrapolated to other RNA viruses and can lead more broadly to the development of antiviral tools against other human pathogens, presenting a real public health problem.