Protéine kinase GCN2 et phosphorylation de l'intégrase du VIH-1

217 Pages·2016·6.75 MB·French

by  Anaïs Jaspart

Année 2014
THESE
Pour le
DOCTORAT DE L’UNIVERSITE DE BORDEAUX
Mention : Sciences, Technologie, Santé
Option : Microbiologie
Présentée et soutenue publiquement
Le 12 Décembre 2014
Par
JASPART Anaïs
Née le 10 Juillet 1987 à Mont Saint Martin
Protéine Kinase GCN2 et phosphorylation de l'intégrase
du VIH-1
Membres du Jury
Mme Marie Edith Lafon……………………………………………………………………..…………….Présidente du Jury
Professeur, Bordeaux
Mme Angela Ciuffi…………………………………………………………………………………………….Rapporteur
Maître d'enseignement et de recherche, Université de Lausanne
Mr Marc Lavigne……………………………………………………………………………………………….Rapporteur
Chargé de recherche, Institut Pasteur, Paris
Mr Jean-Marie Schmitter …………………………………………………………………………………Examinateur

Professeur, Bordeaux
Mme Anne-Catherine Maurin ………………………………………………………………………….Examinateur
Chargée de Recherche, INRA, Clermont Ferrand
Mme Marie-Line Andréola ………………………..……………………………………………………Directrice de Thèse
Directrice de recherche, CNRS, Bordeaux

Protéine Kinase GCN2 et phosphorylation de l'intégrase du

VIH-1
Résumé
L’intégrase (IN) du VIH-1 est une enzyme clé qui catalyse l’insertion stable du génome viral dans celui de la cellule
infectée. D’autre part, l’IN participe également à de nombreuses étapes du cycle viral telles que la transcription
inverse ou la maturation virale. La compréhension des mécanismes impliqués dans la régulation de l’intégration
cellulaire au cours de l’infection est un enjeu important. L’IN fait partie du complexe de préintégration composé de
facteurs cellulaires et viraux. La dynamique des interactions au sein de ce complexe régule les activités catalytiques
mais également non catalytiques de l’IN. C’est dans ce contexte de recherche de nouveaux cofacteurs de l’intégrase
que nous avons identifié une interaction entre l’IN et la protéine Kinase GCN2.
Mon travail de thèse s’est orienté sur trois questions autour de l’étude du rôle de cette interaction IN/GCN2.
 Dans un premier temps, le rôle de la protéine kinase cellulaire GCN2 au cours du cycle viral a été étudié. Nous
avons pu montrer que l’infection par le VIH-1 provoque un stress activant GCN2. Cette activation aboutit à une
inhibition de la traduction dès les premières heures de l’infection.
 GCN2 est capable de phosphoryler l’IN du VIH-1 sur deux positions : les sérines en position 24 et 255. L’étude du
rôle de la phosphorylation de l’IN par GCN2 a permis de montrer que l’absence de phosphorylation de l’IN entraîne
une stimulation de l’infection. GCN2 via la phosphorylation de l’IN a donc un effet restrictif sur l’infection par le VIH-1.
 L’étude du domaine d’interaction entre l’IN et GCN2 a permis d’identifier un résidu essentiel de l’IN, l’acide
glutamique en position 85 (E85). En effet, la mutation E85A de l’IN entraîne la production de virus non infectieux,
suite à un défaut de maturation.

MOTS-CLES : VIH-1, intégrase, GCN2

Kinase GCN2 and the phosphorylation of HIV-1 integrase
Abstract
HIV-1 integrase (IN) catalyzes the integration of the viral DNA into the cellular genome. Besides, IN is also involved in
other steps of the viral life cycle like the reverse transcription or the viral maturation. Our group is interested in the
mechanisms involved in the regulation of cellular integration during the infection. IN is part of a pre-integration
complex composed of cellular and viral proteins. The dynamic of these interactions regulates IN activities but also non
catalytic activities such as nuclear import and tethering of the complex to the integration site. During the
identification of news partners of IN, an interaction between IN and the kinase GCN2 was characterized
My PhD project is composed of 3 topics:
 The role of the cellular kinase GCN2 was studied during the viral cycle. We showed that GCN2 is activated upon
HIV-1 infection. This activation leads to a general decrease of cellular translation during the first hours of infection.
 GCN2 is able to phosphorylate IN on two positions: the serines in position 24 and 255. The absence of IN
phosphorylation causes a stimulation of HIV-1 infection. We demonstrate that GCN2 affects the viral cycle via the
phosphorylation of IN.
 Binding domain analysis between IN and GCN2 led to the identification of a critical residue of IN, the glutamic
acid in position 85 (E85). Mutations E85A of IN impair the viral production by inhibiting the viral maturation.

KEY WORDS : HIV-1, Integrase, GCN2
Remerciements
Je tiens, tout d’abord à remercier le Dr Marie-Line Andréola pour m’avoir accepté dans son
laboratoire. Merci de m’avoir soutenu ces cinq années et notamment pour la préparation du
concours de l’école doctorale ce qui m’a permis d’obtenir une bourse pour pouvoir conduire ma
thèse dans ton équipe. J’ai beaucoup appris à tes côtés mais surtout tu m’as montré qu’en science
la rigueur était essentielle. Cela peut paraître évident qu’il faut répéter les expériences plus d’une
fois pour en tirer des conclusions, mais on se rend vite compte que tout le monde ne possède pas
cette rigueur dont tu fais preuve. J’ai apprécié l’autonomie et la confiance que tu m’as donné ce
qui m’a permis de m’épanouir dans ce que je faisais. Nos longues discussions scientifiques ou non
et nos sorties shopping vont me manquer. Je ne dirai jamais assez que j’ai eu énormément de
chance de t’avoir comme directrice de thèse. Et même si comme toutes les thèses, il y a eu des
bons comme de mauvais moments, je suis heureuse d’avoir eu cette expérience et tu es en grande
partie responsable de la bonne finalité de la chose. Merci pour cette aventure passionnante et
n’oublie pas « ça se tente ».
Une autre personne importante durant ma thèse fut Christina Calmes alias Christinette. Travailler
à tes côtés fut un plaisir, tu es toujours prête à rendre service. Ta motivation m’a toujours
impressionné et j’espère que tu la garderas. Je pense que l’on peut dire que tu es une assistante
ingénieure en or. Merci de ton implication dans le laboratoire mais surtout dans mon projet de
thèse. Je te souhaite bonne chance pour la suite.
Merci Mathieu pour la gentillesse dont tu fais toujours preuve. Certaines personnes sont toujours
disponibles pour aider les autres et tu en fais partie. J’espère que tu vas prendre le projet en main
et en faire de belles choses ce dont je ne doute pas.
Merci également aux autres membres de l’équipe actuels Vincent, Moh, Juju, Pantxika, Sandrine
et Paty ou encore anciens Ludi et Ophélie pour leurs conseils et leur contribution au projet.
Je souhaite remercier le Dr Michel Ventura. Michel est toujours de bonne humeur et à l’écoute et
il faut savoir qu’il n’a jamais. Mais effectivement on finit toujours par dire « eh oui michel V avait
raison ». Merci pour les nombreux conseils que tu m’as donnés et pour les discussions-débats qui
ont animé bien des pauses café.
Merci aux autres membres de l’équipe HCV, notamment Chloé. Nos attaques contre Cyril ou nos
délires du vendredi avant le week end vont me manquer.
Egalement un petit remerciement à Cyril alias cyrilou. J’ai toujours pu compter sur toi, la preuve tu
es même venu m’ouvrir lorsque je me suis retrouvée enfermée chez moi par inadvertance . Tu
as été un peu mon grand frère dans ce laboratoire toujours le premier pour me taquiner, mais
aussi pour me donner des conseils, m’écouter, m’encourager. Nos discu-blagues vont me
manquer. Tu as largement contribué aux bonnes conditions dans lesquelles j’ai réalisé ma thèse.
Un merci à Zaza même si je n’ai jamais réussi à être ta préférée, en même temps face à ce petit
lapin qu’est Cyril je ne pouvais rivaliser. Ca va me manquer de ne plus m’arrêter dans ton bureau
pour parler des potins, des bons plans, de top chef avant de partir du boulot.
Merci à Simon pour ton soutien durant ces trois ans. Le labo et les gens du labo sont importants
pour toi et ça se voit. Tu es toujours disponible pour partager ton expérience et donner un coup
de main à qui en a besoin. En tout cas, tu as été présent pour moi et je te remercierai toujours
pour cela. Tu es une personne généreuse et j’ai eu beaucoup de chance de connaître et te côtoyer.
Merci à toutes mes amies, Popo, Lolo, Nouga, Fieur, Méli, Marie et Strich qui ont été présentes
durant toutes ces années. Votre amitié depuis tout ce temps est essentielle pour moi, vous êtes
ma deuxième famille.
Merci à mes collègues de master Rémi, Adrien, Alice et Elodie pour les bons moments que l’on a
passés en dehors du labo, avec une spéciale dédicace pour Rémi et nos pizzas-bières du lundi.
Je souhaite remercier la personne qui me supporte tous les jours, mon Marco. Merci de toujours
trouver les mots pour me faire rire, de m’avoir épaulé et soutenu lors de ma thèse. Tu es ma
pépite et merci d’être là pour moi.
Enfin, je ne serai pas là où j’en suis aujourd’hui sans mes parents et mon petit frère. Donc merci
pour tout ce que vous avez fait et faites encore pour moi. Vous m’avez toujours soutenu dans mes
choix et j’espère que vous êtes fiers de moi aujourd’hui. En tout cas vous pouvez être fiers de vous
parce que vous êtes des parents et un petit frère formidables.

SOMMAIRE ................................................................................ 2
ABRÉVIATIONS .......................................................................... 1
INTRODUCTION ......................................................................... 1
1. L’INFECTION PAR LE VIH-1 ............................................... 3
1.1. LE SYNDROME DE L’IMMUNODEFICIENCE ACQUISE OU SIDA ........................ 3
a. Historique ............................................................................................................................. 3
b. Epidémiologie : situation actuelle et tendance .................................................................... 4
c. Variabilité génétique du VIH-1 ............................................................................................. 5
d. L’ origine du VIH ................................................................................................................... 7
e. Physiopathologie de l’infection par le VIH-1 ........................................................................ 7
f. Diagnostic ............................................................................................................................. 8
1.2. LE VIH-1 .......................................................................................... 8
a. Classification ........................................................................................................................ 8
b. Structure du virus ................................................................................................................. 9
c. Le génome viral .................................................................................................................. 10
d. Protéines virales ................................................................................................................. 11
1.3. LE CYCLE REPLICATIF .......................................................................... 17
a. Etapes précoces .................................................................................................................. 18
b. Etapes tardives ................................................................................................................... 22
1.4. LES FACTEURS DE RESTRICTIONS ........................................................... 26
a. Le facteur de restriction TRIM5α........................................................................................ 27
b. Le facteur de restriction APOBEC3G ................................................................................... 27
c. Le facteur de restriction BST-2 ........................................................................................... 27
d. Le facteur de restriction SAMHD1 ...................................................................................... 27
1.5. LA LUTTE ANTIRETROVIRALE ................................................................ 28
a. Les inhibiteurs de l’entrée .................................................................................................. 28
b. Les Inhibiteurs de la transcription inverse ......................................................................... 29
Les NRTIs ............................................................................................................................................. 29
Les NNRTIs .......................................................................................................................................... 29
c. Les inhibiteurs de la protéase (IPs) ..................................................................................... 30
d. Les inhibiteurs de l’intégrase (INIs) .................................................................................... 30
2. L’INTEGRASE DU VIH-1 .................................................. 31