Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé: Biochimie structurale

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Virus Ebola,Glycoprotéine (GP),Nanobodies,Glycoprotéine soluble (sGP),Vésicules extracellulaires (VEs),Cristallographie aux rayons X

Keywords

Ebola virus,Glycoprotein (GP),Nanobodies,Soluble glycoprotein (sGP),Extracellular Vesicles (EVs),X-ray Crystallography

Titre de thèse

Développement et caractérisation de nanobodies dirigés contre la glycoprotéine du virus Ebola
Development and characterization of nanobodies directed against the Ebola virus glycoprotein

Date

Mercredi 15 Juin 2022 à 14:00

Adresse

31, chemin Joseph Aiguier 13009 Marseille Marseille AMPHITHÉÂTRE PIERRE DESNUELLE

Jury

Directeur de these M. Alain ROUSSEL LISM CNRS UMR7255
CoDirecteur de these Mme Isabelle IMBERT LISM CNRS UMR7255
Examinateur Mme Marie-Christine VANEY Institut Pasteur CNRS UMR3569
Président M. James STURGIS LISM CNRS UMR7255
Rapporteur Mme Catherine SCHUSTER Université de Strasbourg
Rapporteur M. Patrice GOUET Université Claude Bernard Lyon 1

Résumé de la thèse

Le virus Ebola est un des agents pathogènes les plus virulents au monde. Il provoque une fièvre hémorragique généralisée et un taux de mortalité allant de 25 à 90%. Depuis sa découverte en 1976, il a causé plusieurs épidémies, dont la plus désastreuse a eu lieu entre 2014-2016, avec plus de 11 000 décès pour environ 28 000 cas confirmés. Le genre Ebolavirus comporte 6 espèces : Zaire, Sudan, Bondibugyo, Tai forest, Reston et Bombali. Ce sont des virus enveloppés présentant à leur surface une seule protéine virale, la glycoprotéine (GP), essentielle à l’entrée du virus dans la cellule hôte. Actuellement, il existe un vaccin et deux traitements à base d’anticorps monoclonaux, autorisés par la FDA contre la maladie du virus Ebola. Cependant, des épidémies se produisent encore dans certaines régions isolées d'Afrique. Elles peuvent être dû à la persévérance et à la réémergence du virus chez des survivants pouvant le transmettre par d’autres voies inconnues auparavant. Face à ces épidémies, l'enjeu de la recherche actuelle est de poursuivre le développement de traitements et d'outils de diagnostic de la maladie. Mon projet de thèse s’est positionné dans la recherche et la caractérisation d’anticorps non conventionnels retrouvés que chez certaines espèces comme les camélidés et ne possédant qu’une chaine lourde, appelés nanobodies. J’ai ainsi généré des nanobodies dirigés contre la glycoprotéine du virus Ebola, dans le but de pouvoir les utiliser comme anticorps neutralisants de l’infection virale et/ou dans le diagnostic rapide de la maladie. Mes travaux ont permis de générer et de caractériser douze nanobodies contre l’ectodomaine de la GP (GPTM) et sans le domaine mucine (GPmucTM). Parmi ces douze, il a été montré que six sont capables de reconnaitre la GP avec son domaine mucine (GPTM) et six autres reconnaissent une autre forme de la GP appelée forme soluble de la GP (sGP), naturellement et majoritairement sécrétée par le virus. Les constantes d’affinités (KD) des deux meilleurs nanobodies contre la forme GPmucTM ont été déterminées et sont de l’ordre du nanomolaire. Si on réunit ces deux nanobodies par un linker, forme alors appelée diabody, une légère augmentation de l’affinité est observée. La structure par cristallographie aux rayons X a été déterminée pour l’un des deux nanobodies, à 1,6 Å de résolution. Enfin, d’autres nanobodies ont été générés mais cette fois-ci contre la forme entière de la GP. Pour ce faire, la glycoprotéine transmembranaire a été produite dans des vésicules extracellulaires.

Thesis resume

The Ebola virus is one of the most virulent pathogens in the world. It causes widespread haemorrhagic fever and a mortality rate ranging from 25 to 90%. Since its discovery in 1976, it has caused several epidemics, the most disastrous occurred in between 2014-2015, with more than 11,000 deaths for approximately 28,000 confirmed cases. The Ebolavirus genus comprises 6 species: Zaire, Sudan, Bondibugyo, Tai Forest, Reston and Bombali. They are enveloped viruses with a single viral protein on their surface, the glycoprotein (GP), which is essential for the virus to enter the host cell. Currently, there is one vaccine and two FDA-approved monoclonal antibody treatments for Ebola virus disease. However, epidemics still occur in some remote areas of Africa. These may be due to the persistence and re-emergence of the virus in survivors who can transmit it by other routes previously unknown. In the face of these epidemics, the challenge of current research is to continue the development of treatments and diagnostic tools for the disease. My thesis project focused on the research and characterisation of unconventional antibodies, called nanobodies, which are only found in certain species such as camelids and only possess a heavy chain. I generated nanobodies directed against the glycoprotein of the Ebola virus, with the aim of using them as neutralising antibodies against the viral infection and/or in the rapid diagnosis of the disease. My work has generated and characterized twelve nanobodies against the GP ectodomain (GPTM) and without the mucin domain (GPmucTM). Among these twelve, it was shown that six are able to recognise the GP with its mucin domain (GPTM) and six others recognise another form of the GP called soluble form of the GP (sGP), naturally and mainly secreted by the virus. The affinity constants (KD) of the two best nanobodies against the GPmucTM form have been determined and are in the nanomolar range. If these two nanobodies are joined by a linker, a form then called diabody, a slight increase in affinity is observed. The X-ray crystallographic structure was determined for one of the two nanobodies at 1.6 Å resolution. Finally, other nanobodies were generated but this time against the whole form of the GP. For this purpose, the transmembrane glycoprotein was produced in extracellular vesicles.