Fonctions de NS1 au niveau intracellulaire

II.1.1 Rôle dans la réplication virale et l’assemblage

Les Flavivirus détournent les protéines cellulaires et leurs fonctions afin d’effectuer les étapes de leur cycle, telles que la réplication du génome viral. Celle-ci a lieu dans des structures membranaires, dérivées de la membrane du RE, désignées comme « vesicle packets » (VPs) (Welsch et al., 2009; Yu et al., 2017). Le remodelage membranaire du RE, à l’origine de l’invagination formant ces sites de réplication, implique la protéine virale NS1 en interaction avec NS2A, NS4A et NS4B (Figure 38)(Akey et al., 2015; Youn et al., 2013; Yu et

al., 2017). A noter que ces sites de réplication sont distincts des sites d’assemblage du virus

(Figure 39)(Scaturro et al., 2015; Yu et al., 2017).

Une région hydrophobe de la protéine NS1 interagit avec l’extrémité N-terminale transmembranaire des protéines NS4A et NS4B (Youn et al., 2012). Cette interaction permet de former et de stabiliser l’ensemble de la structure du complexe de réplication (Yu et al.,

2017). Ainsi, lorsque le gène codant NS1 est délété, la formation de complexes de réplication

est drastiquement altérée. Ceci conduit à l’incapacité de répliquer l’ARN viral et donc à un défaut de production de particules (Youn et al., 2013). Néanmoins, la réplication peut être rétablie par trans-complémentation de la protéine NS1 et ce, de manière hétérologue

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De plus, les N-glycosylations portées par la protéine NS1 semblent importantes pour sa fonction dans la réplication virale (Crabtree et al., 2005; Muylaert et al., 1996; Whiteman

et al., 2011, 2015). Les sites de glycosylation portés par les asparagines en positions 130 et

207, lorsqu’ils sont mutés, entraînent une suppression de la réplication à la fois en cellules de mammifères et d’insectes.

Figure 38 : Représentation schématique d’une vésicule (VP) associée au complexe de réplication du WNV et de sa formation. Les protéines non-structurales NS1, NS2A et NS4A induisent la courbure de la membrane du RE afin de former une vésicule (VP) dans laquelle aura lieu la réplication virale (complexe de réplication). Image d’une VP observée par détection de la protéine NS1 en microscopie confocale en fluorescence. Synthèse personnelle adaptée de (Yu et al., 2017).

Outre son implication dans le remodelage des membranes cellulaires, NS1 interagit aussi avec une grande diversité de protéines de la cellule hôte à des fins de réplication virale

(Dechtawewat et al., 2016; Rastogi et al., 2016). NS1 interagit notamment avec des

protéines ribosomales impliquées dans la traduction de la polyprotéine virale. De plus, ces processus nécessitant de l’énergie, NS1 entraîne la relocalisation de la GAPDH à proximité des sites de réplication, lors de l’infection par DENV, augmentant son activité dans la

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glycolyse localement. Cette modulation de l’énergie métabolique cellulaire permet d’augmenter l’efficacité de la réplication et de la traduction lors d’une infection (Allonso et al., 2015).

Enfin, NS1 est également impliquée dans l’assemblage et la production de particules virales infectieuses (Figure 39). En effet, dans le cas de DENV, l’activité de remodelage des lipides et des membranes cellulaires couplée à l’interaction avec les protéines structurales suggère que NS1 participe à la morphogenèse des virions (Scaturro et al., 2015; Watterson et al., 2016).

Figure 39 : Représentation schématique du rôle de NS1 dans l’assemblage et la production des particules flavivirales. Adaptée de (Scaturro et al., 2015).

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II.1.2 Rôle dans l’évasion à la réponse immunitaire innée

La forme intracellulaire de la protéine NS1 des Flavivirus est également impliquée dans l’évasion à la réponse immune innée de la cellule (Wilson et al., 2008; Youn et al., 2010; Zhang et al., 2017). En outre, NS1 de WNV est capable d’inhiber la voie de signalisation dépendante du TLR3 et des RLRs, antagonisant la production d’IFN-β (Figure 40). La translocation des protéines IRF3 et NF-κB phosphorylées vers le noyau est ainsi bloquée, inhibant l’activation de promoteurs dépendants de NF-κB et des promoteurs IFN-β (Wilson et al., 2008; Zhang et al., 2017). L’altération du transport des formes actives de IRF3 et NF-κB vers le noyau suggère l’interaction de NS1 avec RIG-I et MDA5 (Figure 40) (Zhang et al., 2017). En effet, cette interaction entraîne la dégradation de ces facteurs par le protéasome, bloquant alors le reste de la voie de signalisation, dont la phosphorylation et la translocation de IRF3 (Zhang et al., 2017).

Néanmoins, ces mécanismes sont sujets à débat puisque certaines études montrent des résultats contraires. Ceux-ci ne mettent pas en évidence une inhibition de la voie TLR3, impliquant également IRF3, par NS1 de WNV ni par NS1 de différents Flavivirus tels que YFV et DENV2 (Baronti et al., 2010; Fredericksen and Gale, 2006). Cependant, l’activation des facteurs de transcription IRF3 et NF-κB est dépendante des voies TLR3 et/ou RLRs. Ainsi, il est possible que l’inhibition par la protéine NS1 soit plus importante dans la voie dépendante de RIG-I et MDA5 (RLRs) que celle dépendante de TLR3. De plus, l’ensemble des études suggère une modulation et une régulation fines de ces mécanismes ainsi qu’une dépendance du type cellulaire.

D’autre part, la récente description de la structure cristallographique de NS1 WNV et DENV met en avant un domaine « wing » qui est, de manière intéressante, similaire au domaine hélicase de RIG-I et MDA5 (Akey et al., 2014; Kato et al., 2006; Loo and Gale, 2011). Cette similitude structurale entre ces molécules de la cellule hôte et la protéine virale NS1 des Flavivirus tend à confirmer une implication de NS1 dans l’évasion à la réponse innée de la cellule via l’inhibition de ces voies de signalisation lors de l’infection.

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Figure 40 : Représentation schématique des mécanismes d’évasion à la réponse cellulaire médiés par la protéine NS1. Rôle de la protéine NS1 dans l’interférence avec les systèmes TLR3 et RLRs. Synthèse personnelle.