Projet ANR-15-CE11-0014 – PSiFlu : Séquence et structure des signaux d'empaquetage du génome du virus influenza A
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Roland Marquet (Architecture et Réactivité de l'ARN)
Montant : 502000.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 36 mois
Résumé : Le but de notre projet est de déchiffrer les mécanismes moléculaires qui gouvernent l’empaquetage du génome des virus Influenza A (VIA). En plus de son intérêt fondamental, ce projet impactera, à long terme, la santé humaine - et animale - car il permettra d’améliorer le processus de production de vaccins et aidera à prédire l’émergence de souches virales  pandémiques. Les VIA sont responsables d’épidémies grippales saisonnières et occasionnellement de graves pandémies. La segmentation des génomes grippaux en 8 ARN viraux (ARNv) (-) facilite l’évolution rapide des virus et l’émergence des virus pandémiques par réassortiment génétique mais complique leur assemblage. En effet, pour être infectieux, les virions doivent empaqueter au moins une copie de chaque ARNv. Le consensus actuel est que les ARNv sont empaquetés de manière sélective dans les particules virales. Bien que ce modèle ait des implications importantes pour le réassortiment génétique et la production de vaccins, les mécanismes moléculaires d’empaquetage spécifique restent méconnus. Des signaux d’empaquetage ont été identifies sur chacun des ARNv mais seulement de manière grossière et incomplète. Des interactions entre signaux d’empaquetage pourraient gouverner l’empaquetage sélectif des ARNv, mais les progrès dans la démonstration de cette hypothèse ont été lents et limités. 
En combinant biochimie et tomographie, les équipes Marquet et Rosa-Calatrava ont montré que les ARNv des VIA forment un réseau d’interactions unique. De manière importante, ils ont aussi montré qu’une des interactions ARNv/ARNv, identifiée in vitro, est cruciale pour une réplication virale optimale et le co-empaquetage sélectif des ARNv interagissant. Ces résultats sont les premiers validant l’hypothèse de l’existence d’interactions ARNv/ARNv. 
Nous identifierons de manière exhaustive et précise les séquences et structures secondaires de tous les signaux d’empaquetage des ARNv d’un VIA. Plutôt que de tester les effets sur la réplication virale d’un nombre limité de mutations, en général de grandes délétions, nous utiliserons une approche multidisciplinaire combinant biologie moléculaire (équipes Marquet et Rosa-Calatrava), virologie (équipes Marquet et Rosa-Calatrava) et microscopie (équipes Rosa-Calatrava et Bron). Dans un premier temps, une approche novatrice de biologie des systèmes (équipe Marquet, Smyth et al., manuscrit révisé soumis à Nature Methods), basée sur la mutation aléatoire de chaque nucléotide de chaque ARNv et la sélection de molécules fonctionnelles par la machinerie virale elle-même, permettra de définir, de manière exhaustive et non-biaisée, les séquences et éléments de structure secondaire des ARNv importants pour l’empaquetage. Nous identifierons et validerons ensuite des interactions intermoléculaires entre ARNv et testerons leur rôle fonctionnel dans la réplication virale, le co-empaquetage des segments partenaires et l’assemblage viral, in vitro, in cellulo et in viro.  La souche influenza A/PuertoRico/8/34 (H1N1) (PR8), utilisée pour la production de vaccins, sera notre modèle d’étude. Enfin, la robustesse du réseau d’interaction ARNv/ARNv sera testée par tomographie électronique, en comparant l’organisation interne des virions PR8 avec celle de virus réassortants où des segments PR8 seront remplacés par des segments étrangers d’intérêt vaccinal. 
Notre but ultime est de comprendre les règles qui régissent l’empaquetage des ARNv et le réassortiment génétique des VIA. Ces travaux permettront d’évaluer la probabilité de générer des virus réassortants y compris des virus pandémiques. La réussite de ce projet posera également des jalons pour une amélioration des processus de génération, de sélection et de réplication des virus réassortants utilisés pour la production de vaccins. Sa force repose sur la collaboration entre les équipes Marquet et Rosa-Calatrava et l’arrivée de l’équipe Bron, qui possède de fortes compétences dans l’analyse structurale des virus.