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Etude structurale des protéines du complexe réplicatif du virus de la rougeole
David Karlin
To cite this version:
David Karlin. Etude structurale des protéines du complexe réplicatif du virus de la rougeole. Biochimie
[q-bio.BM]. Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2002. Français. �tel-00625114�
UNIVERSITE DE LA MEDITERRANEE AIX-MARSEILLE II
FACULTE DES SCIENCES DE LUMINY
N° attribué par la bibliothèque
THESE
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LA MEDITERRANEE Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Discipline : Sciences de la Vie présentée et soutenue publiquement
par David KARLIN le 27 Mai 2002
Etude structurale des protéines du complexe réplicatif du virus de la rougeole
Directeur de thèse : Dr Bruno CANARD
JURY
Mr. Pr Jean Louis ROMETTE (Président du jury) Mr. Dr Denis GERLIER (Rapporteur) Mr. Pr Joseph CURRAN (Rapporteur)
Mr. Pr Laurent ROUX (Examinateur)
Mr. Dr Bruno CANARD (Directeur de thèse)
M me Dr Sonia LONGHI (Co-directeur de thèse)
Table des Matières
Résumé 6
Abréviations 7
Historique et repères 9
Structure du Virion et organisation du génome 15
Structure du virion 15
Organisation du génome 19
Le complexe ribonucléoproteique (RNP) 26
Le cycle viral 31
Entrée dans la cellule et désassemblage du virus 31
Transcription et Réplication 32
Assemblage et bourgeonnement 34
Rôle de protéines cellulaires dans le cycle réplicatif 34
Quelques chercheurs et leurs méthodes d'investigation 37
Le désordre structural dans les protéines : une refonte de notre concept d'une structure tridimensionnelle
intangible 39
Article n°1 : "The N-terminal domain of the phosphoprotein of Morbilliviruses belongs to the natively
unfolded class of proteins" 41
Résumé 41
Introduction 41
Commentaire 71
Article n°2 : "Substitution of two residues in the measles virus nucleoprotein results in an impaired self-
association" 77
Résumé 77
Introduction 77
Commentaire 108
Revue : "Structural flexibility within the replicative complex of Paramyxovirinae" 111
Résumé 111
Introduction 111
Commentaire 169
Perspectives – Le complexe de réplication viral : problématiques structurales 171
Conclusion 185
Bibliographie 187
Remerciements 197
À mes parents.
RESUME
Le virus de la rougeole est un virus à ARN négatif, membre de la famille des Paramyxoviridae. Le complexe de réplication viral comprend trois protéines principales : la polymérase à ARN ARN-dépendante (L), la nucléoprotéine (N) et la phosphoprotéine (P).
Cette thèse présente une étude structurale, par des méthodes biochimiques et biophysiques, de la phosphoprotéine et de la nucléoprotéine produites dans la bactérie Escherichia coli.
J'ai étudié les déterminants de la polymérisation de N et identifié un variant intéressant pour
l'étude de N par cristallographie aux rayons X. J'ai aussi mis au point la purification d'un
complexe de N et P, prélude à son étude structurale. Par ailleurs, j'ai montré que la partie N-
terminale de P est intrinsèquement désordonnée. J'ai pu étendre ce résultat aux protéines P
de nombreux virus apparentés par une étude bio-informatique. J'ai ensuite démontré
l'importance du désordre structural au sein du complexe réplicatif des Paramyxoviridae (à la
fois par son abondance et d'un point de vue fonctionnel). Au-delà de leur intérêt pratique
immédiat, ces résultats indiquent que la machinerie réplicative de ces virus pourrait
constituer un système modèle pour l'étude du désordre structural dans les protéines. De
plus, ils soulèvent de nombreuses questions et sont donc un prélude à une refonte de notre
vision du complexe réplicatif de ces virus dont l'étude revêt une importance majeure en santé
humaine.
ABREVIATIONS
Sigle Signification de l'abréviation Signification en anglais de l'abréviation (s'il y a lieu)
aa Acide aminé
ARN Acide ribonucléique
ARNm Acide ribonucléique messager
C Protéine C
CDV Virus de la maladie de Carré Canine distemper virus
F Protéine de fusion
H Protéine d'attachement
L Grande sous-unité de la polymérase, produit du gène L
Large subunit of the polymerase
M Protéine de matrice
OMS Organisation mondiale de la santé
N Nucléoprotéine
N
COREPartie N-terminale de la nucléoprotéine N
TAILPartie C-terminale de la nucléoprotéine N° Forme soluble de la nucléoprotéine N
NUCForme assemblée de la nucléoprotéine
P Phosphoprotéine
PCT Partie C-terminale de la phosphoprotéine
PMD Domaine de multimérisation de P P multimerization domain
PNT Partie N-terminale de la phosphoprotéine PONDR Logiciel de prédiction des régions
intrinsèquement désordonnées
Predictor of naturally disordered regions
PX Domaine de liaison de P à la nucléocapside Protein X RMN Résonance magnétique et nucléaire
RNP Complexe ribonucléoprotéique
RV Virus de la rage Rabies virus
RT-PCR Réaction de polymérisation en chaîne couplée à une réaction de transcription inverse.
Reverse-transcription- polymerase chain reaction SAXS Diffusion des rayons X aux petits angles Small-angle X-ray scattering SSPE Pan-encéphalite sclérosante sub-aigüe Subacute sclerosing
panencephalitis
V Protéine V
HISTORIQUE ET REPERES
Classification du virus de la rougeole
Le virus de la rougeole appartient au genre des Morbillivirus, dans la famille des Paramyxoviridae, au sein de l’ordre des Mononegavirales. Ce dernier comprend de nombreux virus pathogènes pour l’homme, tels que le virus des oreillons, le virus de la rage, et le virus d’Ebola, ainsi que des virus émergents comme les virus Nipah ou Hendra (voir tableau 1).
Les Paramyxoviridae n'infectent que des vertébrés ; en particulier, les Morbillivirus n'infectent que des mammifères, aussi bien terrestres que marins (tableau 1). À l'opposé, les Rhabdoviridae infectent un large spectre d'hôtes, des insectes aux plantes (tableau 1).
Malgré leur importance en termes de santé humaine et animale, nos connaissances sur les mécanismes moléculaires de la transcription et de la réplication des Mononegavirales sont très limitées. Elles ont pour la plupart été obtenues à partir d’études conduites sur des virus modèles, comme le virus de Sendai (SeV) ou le virus de la stomatite vésiculaire (VSV).
Ceux-ci n'ont pourtant aucun impact sur la santé humaine, puisqu'ils infectent respectivement les souris et divers vertébrés supérieurs.
Les éléments des chapitres suivants sur l'historique, la pathogenèse et l'épidémiologie de la rougeole sont tirés principalement de la revue "Measles Virus" de Diane Griffin (Griffin, 2001) et du livre "Plague's Progress" d'Arno Karlen (Karlen, 1995), tous deux remarquables. Le lecteur intéressé s'y réfèrera
.
L
Tableau 1
ORDRE FAMILLE SOUS-FAMILLE GENRE ESPÈCE Abréviation HOTE(S)
Mononegavirales Paramyxoviridae
Paramyxovirinae
Morbillivirus
Measles virus (virus de la
rougeole) MV
Mammifères Terrestres et marins
Homme
Rinderpest virus RPV Bovidés
Canine distemper virus
(virus de la maladie de Carré) CDV Chien, lion, furet
Phocine distemper virus PDV Phoque
Dolphin Morbillivirus DMV Dauphin
Porpoise Morbillivirus PMV Marsouin
Peste-des-petits-ruminants
virus PPRV Petits
ruminants
Respirovirus
Sendai virus (SeV) Sev Souris Human parainfluenza virus
type 1 hPIV-1 Homme
Bovine parainfluenza virus
type 3 bPIV-3 Boeuf
Human parainfluenza virus
type 3 hPIV-3 Homme
Rubulavirus
Human parainfluenza virus
type 2 hPIV-2 Homme
Mumps virus (virus des
oreillons) MuV Homme
Simian virus type 5 SV5 Singe Simian virus type 41 SV41 Singe
Tioman virus TiV Chauve-souris
Henipavirus
Nipah virus (1) NiV Chauve-souris, porc,
homme
Hendra virus (1) HeV Chauve-souris,
cheval, homme Avian genus Newcastle disease virus NDV Oiseaux (pigeon …)
Non classés
Salem virus SalV Cheval
Tupaia paramyxovirus TPMV
Tupaia (musaraigne arboricole)
Pneumovirinae
Meta- pneumovirus
Human metapneumovirus n.r. Homme
Turkey rhinotracheitis virus TRTV Dinde, poulet
Pneumovirus
Human respiratory syncytial
virus hRSV Homme
Bovine respiratory syncytial
virus bRSV Boeuf
ORDRE FAMILLE GENRE ESPÈCE Abréviation HOTES
Mononegavirales
Rhabdoviridae
Lyssavirus Rabies virus (virus de la rage) RV Homme, chien, renard Vesiculovirus Vesicular stomatitis
Indiana virus VSV Vertébrés supérieurs (rongeurs)
Ephemerovirus Bovine ephemeral fever virus BEFV Boeuf Novirhabdovirus Infectious
haematopoetic necrosis virus IHNV Truite, saumon Cytorhabdovirus Lettuce necrotic yellows virus LNYV Plantes Nucleorhabdovirus Sonchus yellow net virus SYNV Plantes
Non classifiés Sigma virus (2) n.r. Drosophile
Filoviridae
"Ebola-like viruses" Zaire Ebola virus(1) n.r. Homme, singe, rongeurs
"Marburg-like viruses" Marburg virus (1) n.r. Homme, singe
Bornaviridae Bornavirus Borna disease virus BV Homme, cheval