Soutenance de thèse - Vincent Basse

Vincent Basse (équipe BMP) a le plaisir de vous convier à sa soutenance de thèse intitulée "Régulation fine de la nucléoprotéine du virus respiratoire syncytial par des modifications post-traductionnelles et des protéines cellulaires" réalisée sous la direction de Marie Galloux au sein de l’équipe BMP.  Sa soutenance aura lieu le vendredi 23 mai à 14h dans l’amphithéâtre Jacques Poly du bâtiment 440 du centre INRAE de Jouy-en-Josas.  

Le jury est composé de : Nadia Naffakh (Directrice de recherche, CNRS, Institut Pasteur), Marc Jamin (Professeur des Universités, Université Grenoble-Alpes), Yves Gaudin (Directeur de recherche, I2BC Gif-sur-Yvette) , Delphine Sitterlin (Maîtresse de conférence, Université Versailles Saint-Quentin), et Louis-Marie BLOYET (Chargé de recherche, CIRI Lyon)

Résumé : Le virus respiratoire syncytial (VRS) est le principal agent responsable d’infections aigües des voies respiratoires basses chez les jeunes enfants, ainsi que d’infections respiratoires sévères chez les personnes âgées et immunodéprimés. Depuis 2023, trois vaccins dédiés aux personnes âgées et/ou femmes enceintes sont commercialisés. Pour les jeunes enfants, des traitements préventifs à base d’anticorps monoclonaux sont disponibles. Toutefois, ces stratégies n’induisent qu’une immunité à courte terme, et aucune option thérapeutique antivirale n’est disponible. Appartenant à l’ordre des Mononegavirales (MNV), le VRS est un virus enveloppé dont le génome est un ARN simple brin de polarité négative. Le génome est constitutivement encapsidé par la nucléoprotéine virale N, formant des nucléocapsides (NC) hélicoïdales qui servent de matrices à la polymérase virale L. L’activité de cette polymérase dépend de la présence de son cofacteur qu’est la phosphoprotéine P, ainsi que de la protéine M2-1, facteur de transcription. Ensemble, ces quatre protéines forment la ribonucléoprotéine (RNP), unité fonctionnelle permettant la transcription et la réplication du génome viral. L’activité de la L dépend de régulations fines des conformations de ces protéines, ainsi que de leurs différentes interactions. En outre, ces activités ont lieu au sein d’usines virales, organelles cytoplasmiques dépourvues de membrane, dont la formation dépend d’une séparation de phase liquide-liquide induite par les interactions entre oligomères de N et de P. Le présent projet visait à caractériser le rôle de modifications post-traductionnelles (PTM) et de facteurs cellulaires impliqués dans la régulation des changements conformationnels et des fonctions associées de la protéine N. En effet, diverses formes de N sont observées au cours du cycle viral : la forme N⁰ monomérique, dépourvue d’ARN et compétente pour l’encapsidation des génomes et antigénomes, les NC hélicoïdales à symétrie non canonique, et d’autres formes d’oligomères de N-ARN (anneaux, courtes hélices) dont les fonctions restent à déterminer. Mes travaux de thèse ont conduit à l’identification par spectrométrie de masse des PTM spécifiques de N⁰ et des NC. Par des approches couplées de biologie cellulaire, de biochimie, d’études structurales par cryo-électron microscopie et de simulations de dynamique moléculaire, ces travaux ont permis de démontrer le rôle de ces PTM respectivement dans la stabilité de la N⁰ et la conformation des NC. En outre, ces travaux suggèrent l’implication de la méthyltransférase PRMT5 dans la régulation de l’état d’oligomérisation des NC. Ensemble, ces données mettent en évidence une régulation fine de la conformation de N par les PTM au cours du cycle viral. En parallèle, en lien avec le rôle central de N dans la formation des usines virales, l’étude du rôle des protéines N, P, M2-1 et de l’ARN dans les mécanismes de séparation de phases, in vitro, a permis de mettre en évidence l’importance d’interactions protéine-protéine et protéine-ARN dans ces phénomènes. L’ensemble de ces données ouvrent la voie à une meilleure compréhension du fonctionnement des RNP non seulement du VRS, mais également, par analogie, de celui des MNV.

Abstract: Respiratory syncytial virus (RSV) is the main cause of acute lower respiratory tract infections in young children, as well as severe respiratory infections in the elderly and immunocompromised. Since 2023, three vaccines dedicated to the elderly and/or pregnant women have been marketed. For young children, preventive treatments based on monoclonal antibodies are available. However, these strategies only induce short-term immunity, and no antiviral therapeutic option is available. Belonging to the order Mononegavirales (MNV), RSV is an enveloped virus whose genome is a single-stranded RNA of negative polarity. The genome is constitutively encapsidated by the viral nucleoprotein N, forming helical nucleocapsids (NC) that serve as template for the viral polymerase L. The activity of this polymerase relies on the presence of its cofactor phosphoprotein P, as well as the transcription factor protein M2-1. Together, these four proteins form the ribonucleoprotein (RNP), a functional unit enabling transcription and replication of the viral genome. L activity depends on a fine conformational regulation of these proteins, as well as their various interactions. Moreover, these activities take place within viral factories, membrane-less cytoplasmic organelles whose formation depends on liquid-liquid phase separation induced by interactions between N and P oligomers. The aim of this project was to characterize the role of post-translational modifications (PTM) and cellular factors involved in regulating the conformational changes and associated functions of the N protein. Indeed, various forms of N are observed during the viral cycle: the RNA-free monomeric N⁰ form, competent for encapsidation of genomes and antigenomes, helical NC, that display a non-canonical symmetry, as well as other types of N-RNA oligomers (rings, short helices), whose function remains to be determined. My thesis work led to the identification of N⁰- and NC-specific PTM by mass spectrometry. Using a combination of cell biology, biochemistry, cryo-electron microscopy and molecular dynamics simulations, I demonstrated the role of these PTM in N⁰ stability and NC conformation respectively. In addition, this work suggests the involvement of the PRMT5 methyltransferase in regulating the oligomerization state of NCs. Taken together, these data highlight the fine regulation of N conformation by PTM during the viral cycle. In parallel, and in line with the central role of N in viral factory formation, an in vitro study of the role of N, P, M2-1 proteins and RNA in phase separation mechanisms has highlighted the importance of protein-protein and protein-RNA interactions in these phenomena. Altogether, these results pave the way for a better understanding of RNP function not only in RSV, but also, by analogy, in MNV.