Etude de la déstabilisation des structures protéique et chromatinienne des centromères par la

261 Pages·2017·20.74 MB·French

by  Sylvain Gross

Etude de la déstabilisation des structures protéique et
chromatinienne des centromères par la protéine ICP0 du
virus Herpes Simplex de Type 1
Sylvain Gross
To cite this version:
Sylvain Gross. Etude de la déstabilisation des structures protéique et chromatinienne des centromères
par la protéine ICP0 du virus Herpes Simplex de Type 1. Sciences agricoles. Université Claude
Bernard - Lyon I, 2011. Français. ￿NNT: 2011LYO10238￿. ￿tel-00838586￿
HAL Id: tel-00838586
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abroad, or from public or private research centers. publics ou privés.
Université Claude Bernard Lyon 1
Chimie et sciences du vivant
(Arrêtés ministériels du 5 juillet 1984 et du 30 mars 1992)

THESE
Pour obtenir le titre de

Docteur de l’Université Claude Bernard Lyon 1

Présentée et soutenue publiquement par
Sylvain GROSS
Le 1 Décembre 2011

Etude de la déstabilisation des structures protéique
et chromatinienne des centromères par la protéine
ICP0 du virus Herpes Simplex de Type 1

Jury
Dr Eliette Bonnefoy (Rapporteur)
Dr Claire Francastel (Rapporteur)
Pr André-Patrick Arrigo (Examinateur)
Pr Marc Labetoulle (Examinateur)
Dr Patrick Lomonte (Directeur de Thèse)
RRemerciements

Je remercie tout d(cid:19)abord le Minist`re de l(cid:19)Education, de la Recherche et de la Technologie
qui m(cid:19)a financ´ pendant 3 ans (cid:1)bourse MENRT(cid:2) et la Fondation pour la Recherche
M´dicale (cid:1)FRM(cid:2) qui m(cid:19)a permis de faire une quatri`me ann´e de th`se.

Je remercie les membres du jury : Dr Eliette Bonnefoy, Dr claire Francastel, Pr Andr´
Patrick Arrigo, Pr Marc Labetoulle, et Dr Patrick Lomonte d(cid:19)avoir accept´ de rapporter ou
d(cid:19)examiner ma th`se.

Je remercie le Dr Pierre Couble qui m(cid:19)a permis, en 2006, de rencontrer Patrick Lomonte et
d(cid:19)effectuer mon stage de M2 et ma th`se au sein du CGMC.

Je remercie mon directeur de th`se Patrick Lomonte qui m(cid:19)a permis d(cid:19)effectuer ma th`se
dans son ´quipe. Je te remercie grandement de m(cid:19)avoir apport´ tant de savoir, de passion,
de technique, d(cid:19)´nergie, d(cid:19)optimisme et de rigueur de travail. Ce fut 5 ann´es tr`s
enrichissantes ` tes cˆt´s et te serai toujours redevable pour le scientifique et la personne
que je suis devenue. Je remercie ´galement Fr´d´ric Catez, mon co-directeur de th`se, qui
m(cid:19)a ´norm´ment apport´ scientifiquement, techniquement, et surtout humainement. Tu
m(cid:19)as appris ` prendre mon temps pour faire les choses bien, les construire pas ` pas et `
ne pas se pr´cipiter car en biologie, (cid:14) rien ne sert de courir… (cid:15). Comme pour Patrick, le
scientifique que je suis devenu te sera toujours redevable de la formation en or que tu m(cid:19)as
donn´e.
Je remercie ´galement les autres membres de l(cid:19)´quipe (cid:1)pass´s ou toujours pr´sents(cid:2) Pascale,
Eric, Johny, Mirna, Nelly, (cid:1)d´sol´ pour ceux que j(cid:19)ai oubli´s(cid:2), pour votre aide, bonne
humeur et optimisme de tout les jours. Merci ´galement ` Karine et Jo¨lle de l(cid:19)´quipe
Epstein pour votre aide mais surtout votre bonne humeur ! Je remercie tout les membres
du CGϕMC pour l(cid:19)excellente ambiance de travail qui y r`gne.

Je remercie ´galement ma famille et Ga¨lle, ma compagne, qui m(cid:19)ont soutenu tout au long
de ma th`se lors des bons et moins bons moments, je n(cid:19)y serai jamais arriv´ sans votre
soutien et votre amour, merci du fond du ceur, je vous aime.

Finalement, je d´die cette th`se ` ma m`re; Tu es partie trop tˆt, j(cid:19)aurais tant aim´ ta
pr´sence aujourd(cid:19)hui, j(cid:19)esp`re que tu es fi`re de moi.

(cid:17)When it is dark enough, you can see the stars.(cid:18)
Charles Austin Beard

D
Résumé

Le virus Herpes Simplex de type 1 (HSV-1) possède un mode d’infection particulier dit
bimodal. Il peut soit se répliquer de manière active lors d’une phase dite lytique soit migrer
dans les neurones et rester en latence. Il peut réactiver pour rétablir une infection lytique.
Une protéine virale majeure dans la réactivation de HSV-1 est ICP0. C’est une protéine
nucléaire à activité E3 ubiquitine ligase, qui possède la particularité d’induire la dégradation
par le protéasome de plusieurs protéines centromériques constitutives, ce qui provoque une
déstabilisation du centromère interphasique. Mon équipe a découvert une réponse cellulaire
à l’instabilité centromérique, induite par la protéine ICP0, et nommée iCDR (pour interphase
Centromere Damage Response.). L’objectif général de ma thèse est de déterminer les
modifications structurales que subissent les centromères endommagés par ICP0 à l’origine
de l’iCDR et probablement de la réactivation. J’ai pu démontrer qu’ICP0 affectait toute la
structure protéique étroitement associée aux centromères durant l’interphase. Suite à ces
résultats, j’ai pu démontrer, par des analyses de digestion de chromatine à la nucléase
microccocale (MNAse), que l’occupation nucléosomique de la chromatine centromérique
suite à l’activité d’ICP0 était affectée de façon significative. Une étude in vivo effectuée à
partir de tissus nerveux provenant de souris infectées de manière latente, a permis de
démontrer une co-localisation entre les génomes HSV-1 latents et les centromères. Cette co-
localisation est associée à une répression transcriptionnelle du virus. Les résultats de ma
thèse montrent donc que les effets d’ICP0 sur la déstabilisation des centromères sont en
relation avec un rôle de ces centromères durant la latence. Ceci suggère fortement une
implication de la déstabilisation des centromères dans le processus de réactivation contrôlé
par ICP0.

E
Summary

The Herpes Simplex type 1 (HSV-1) virus possesses a bimodal mode of infection. It can
either replicates in an active way during the lytic cycle, or it can infect neurons and stay in
latency. HSV-1 reactivates from latently infected neurons for re-establishing a lytic
infection. A major viral protein implicated in reactivation is ICP0. It is a nuclear E3
ubiquitin-ligase, which has the particularity to induce the proteasome-mediated degradation
of several constitutive centromeric proteins. This activity severely destabilizes the
interphase centromere. My team has discovered a novel cellular response triggered by the
destabilization of centromeres by ICP0, called iCDR (interphase Centromere Damage
Response). The general aim of my thesis is to determine the centromere structural
modifications induced by ICP0 that can trigger the iCDR and probably the reactivation.
I was able to demonstrate that ICP0 affected the entire proteinacious structure of interphase
centromeres. Following this, I showed by micrococcal nuclease (MNase) digestion approach
that the nucleosomal organization of centromeric chromatin was significantly affected by
ICP0. An in vivo study in nervous tissues coming from latently infected mice enabled to
show a co-localization between latent HSV-1 genomes and centromeres. This co-
localisation is linked to a transcriptional repression of the virus. The results of my thesis
show that the destabilization of centromere by ICP0 correlates with a role of the centromeres
during latency. This strongly suggests an implication of centromere destabilization in the
ICP0-controlled reactivation process.

F
ABBREVIATIONS

aa : amino acid
αα-SAT : Alpha SATellite DNA
ATRX : Alpha Thalassemia/mental Retardation syndrome X-linked
BAC : Bacterial Artificial Chromosome
bp : base pair
BPM : Bas Poids Moléculaires
BSA : bovine sérum albumine
β-SAT : Beta SATellite DNA
CAD : CENP-A nucleosome Distal complex
CAF-1 : Chromatin Assembly Factor-1
CATD : CENP-A Targeting Domain
CCAN : Constitutive Centromere Associated Network
Cellules BAC ou YAC : Cellules contenant un chromosome artificiel issu d’BAC ou d’un
YAC
Cellules BAC-int ou YAC-int : Cellules dont la construction BAC ou YAC s’est intégrée
dans le génome.
cenH3 : centromeric histone H3
CENP : CENtromeric Protein
ChIP : Chromatin ImmunoPrecipitation
Cid : Centromere identifier
CoREST : Corepressor of Repressor Element 1 Silencing Transcription
CREST : Calcinosis, Raynaud syndrome, Esophageal dysmotility, Scleroderma and
Telangiectasia
Cse-4 : Chromosome segregation-4
CTCF : CCCTC binding Factor
C-term : Carboxyl terminal extremity
DNA-PK : DNA protein kinase
E : Early
EBV : Epstein-Barr virus
EF : Elongation Factor

G
FBS : Fetal Bovine Serum
FISH : Fluorescent In Situ Hybridization
FRAP : Fluorescence Recovery After Photobleaching
GAPDH : GlycerAldehyde 3-Phosphate DeHydrogenase
Gems : Gemini of Cajal bodies
GFP : Green Fluorescent Protein
γγ-SAT : gamma SATellite DNA
HAC : Human Artificial Chromosome
HAT : Histone Acetyl Transferase
H3K4 : Histone H3 Lysine 4
H3K4 me2 ou me3 : Di ou trimethylation de l’Histone H3 sur la Lysine 4
H3K9 : Histone H3, Lysine 9
H3K9 me ou me2 ou me3 : mono, di ou trimethylation de l’histone H3 sur la lysine 9
HA : Hemmaglutinin
HC : HétéroChromatine
HCF-1 : Host Cell Factor -1
HDAC : Histone DeACetylase
HIRA : HIstone Regulatory A
HJURP : Holiday Junction Recognition Protein
HKMT : Histone Lysine MethylTransferase
HMG : High Mobility Group
HP1 : heterochromatin protein 1
HS : Heat Shock
HSV-1 : herpes simplex virus type 1
HUL : Herpes Ubiquitin Ligase
iCDR : interphase Centromere Damage Response
ICP0 : Infected Cell Protein 0
IE : Immediate Early
IF : ImmunoFluorescence
IFN : InterFeroN
IP : ImmunoPrecipitation
IRF : Interferon Regulatory Factor
Kb : Kilobase pair
KDa : Kilo Dalton

H
KO : Knock Out
L : Late
LAT : Latency Associated Transcript
LSD-1 : Lysin Specific Demethylase 1
LTR : Long Terminal Repeats
Mb : Megabase pair
miRNA : micro RNA
mRNA : messenger RNA
NAC : CENP-A Nucleosome Associated Complex
NHEJ : Non Homologous DNA End Joining
NoLS : Nucleolar Localization Signal
NLS : Nuclear Localization Signal
N-Term : Amino terminal extremity
PARP : Poly-ADP-Ribose Polymerase
PC : PolyComb
PFA : ParaFormAldéhyde
PML protein : ProMyelocytic Leukemia protein
PRC 1 ou 2 : Polycomb Repressive Complex 1 ou 2
PRMT : Protein Arginine Methyl Transferase
qPCR : quantitative PCR
rDNA : ribosomal DNA
RING : Really Interesting New Gene
RISC : RNA Induced Silencing Complex
RNAi : RNA interference
RNA pol I, II ou III : RNA polymerase I, II ou III
RNF-8 ou 68 : RiNg Finger protein 8 ou 68
RNP : RiboNucleoProtein
rRNA : ribosomal RNA
RT : Room Temperature
SAT : SATellite DNA
SB : Southern blot
SENP : SUMO/SENtrin-specific Protease
siRNA : small interfering RNA
SMN : Survival of Motor Neuron

I
snRNA : small nuclear RNA
snRNP : small nuclear RNP
SMA : Spinal Muscular Atrophies
SUMO : Small Ubiquitin-like MOdifier
TE : Transposable Element
TK : Thymidine Kinase
TLR : Toll Like Receptor
TSA : TrichoStatin A
USP : Ubiquitin Specific Protein
VP16 : Virion Protein 16
YAC : Yeast Artificial Chromosome
WB : Western Blot
Wt : Wild type

J
Table des matières
Analyse Bibliographique

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