An evaluation of reovirus as an effective therapeutic for cancer

Cancer is a global problem. Despite the significant advances made in recent years, a definitively effective therapeutic has yet to be developed. Oncolytic virology has fallen back into favour for the treatment of cancer with several viruses and viral vectors currently under investigation including vesicular stomatitis virus (VSV), adenovirus vectors and herpes simplex virus (HSV) vectors. Reovirus has an advantage over many viral vectors in that its wild-type form is non-pathogenic and will selectively infect transformed cells, particularly those mutated in the Ras pathway. These advantages make Reovirus an ideal candidate as a safe and non-toxic therapeutic. The aim of the first part of this study was to determine the effect, if any, of Reovirus on cell lines derived from cancers of the gastrointestinal tract. These cancers, particularly those of the oesophagus and stomach, have extremely poor prognoses and little improvement has been seen in survival of these patients in recent years. Reovirus as a single therapy showed promising results in cell lines of oesophageal, gastric and colorectal origin. Further study of partially resistant cell lines using a combination of Reovirus and conventional therapies, either chemotherapy or radiation, showed that a multi-modal approach to therapy is possible with Reovirus and no antagonism between Reovirus and other treatments was observed. The second part of this study focused on investigating a novel use of Reovirus in an in vivo setting. Cancer vaccination or the use of vaccines in cancer therapy is gaining momentum and success has been seen both in a prophylactic approach and a therapeutic approach. A cell-based Reovirus vaccine was used in both these approaches with encouraging success. When used as a prophylactic vaccine tumour development was subsequently inhibited even upon exposure to a tumorigenic dose of cells. The use of the cell-based Reovirus vaccine as a therapeutic for established tumours showed significant delay in tumour growth and a prolongation of survival in all models. This study has proven that Reovirus is an effective therapeutic in a range of cancers and the successful use of a cell-based Reovirus vaccine leads the way for new advancements in cancer immunotherapy.

Computational identification of self-inhibitory peptides from envelope proteins

Fusion process is known to be the initial step of viral infection and hence targeting the entry process is a promising strategy to design antiviral therapy. The self-inhibitory peptides derived from the enveloped (E) proteins function to inhibit the proteinprotein interactions in the membrane fusion step mediated by the viral E protein. Thus, they have the potential to be developed into effective antiviral therapy. Herein, we have developed a Monte Carlo-based computational method with the aim to identify and optimize potential peptide hits from the E proteins. The stability of the peptides, which indicates their potential to bind in situ to the E proteins, was evaluated by two different scoring functions, dipolar distance-scaled, finite, ideal-gas reference state and residue-specific all-atom probability discriminatory function. The method was applied to a-helical Class I HIV-1 gp41, beta-sheet Class II Dengue virus (DENV) type 2 E proteins, as well as Class III Herpes Simplex virus-1 (HSV-1) glycoprotein, a E protein with a mixture of a-helix and beta-sheet structural fold. The peptide hits identified are in line with the druggable regions where the self-inhibitory peptide inhibitors for the three classes of viral fusion proteins were derived. Several novel peptides were identified from either the hydrophobic regions or the functionally important regions on Class II DENV-2 E protein and Class III HSV-1 gB. They have potential to disrupt the proteinprotein interaction in the fusion process and may serve as starting points for the development of novel inhibitors for viral E proteins. 

Development of metabolic labeling strategies to study changes in protein expression

Résumé : Les progrès techniques de la spectrométrie de masse (MS) ont contribué au récent développement de la protéomique. Cette technique peut actuellement détecter, identifier et quantifier des milliers de protéines. Toutefois, elle n'est pas encore assez puissante pour fournir une analyse complète des modifications du protéome corrélées à des phénomènes biologiques. Notre objectif était le développement d'une nouvelle stratégie pour la détection spécifique et la quantification des variations du protéome, basée sur la mesure de la synthèse des protéines plutôt que sur celle de la quantité de protéines totale. Pour cela, nous volions associer le marquage pulsé des protéines par des isotopes stables avec une méthode d'acquisition MS basée sur le balayage des ions précurseurs (precursor ion scan, ou PIS), afin de détecter spécifiquement les protéines ayant intégré les isotopes et d'estimer leur abondance par rapport aux protéines non marquées. Une telle approche peut identifier les protéines avec les plus hauts taux de synthèse dans une période de temps donnée, y compris les protéines dont l'expression augmente spécifiquement suite à un événement précis. Nous avons tout d'abord testé différents acides aminés marqués en combinaison avec des méthodes PIS spécifiques. Ces essais ont permis la détection spécifique des protéines marquées. Cependant, en raison des limitations instrumentales du spectromètre de masse utilisé pour les méthodes PIS, la sensibilité de cette approche s'est révélée être inférieure à une analyse non ciblée réalisée sur un instrument plus récent (Chapitre 2.1). Toutefois, pour l'analyse différentielle de deux milieux de culture conditionnés par des cellules cancéreuses humaines, nous avons utilisé le marquage métabolique pour distinguer les protéines d'origine cellulaire des protéines non marquées du sérum présentes dans les milieux de culture (Chapitre 2.2). Parallèlement, nous avons développé une nouvelle méthode de quantification nommée IBIS, qui utilise des paires d'isotopes stables d'acides aminés capables de produire des ions spécifiques qui peuvent être utilisés pour la quantification relative. La méthode IBIS a été appliquée à l'analyse de deux lignées cellulaires cancéreuses complètement marquées, mais de manière différenciée, par des paires d'acides aminés (Chapitre 2.3). Ensuite, conformément à l'objectif initial de cette thèse, nous avons utilisé une variante pulsée de l'IBIS pour détecter des modifications du protéome dans des cellules HeLa infectée par le virus humain Herpes Simplex-1 (Chapitre 2.4). Ce virus réprime la synthèse des protéines des cellules hôtes afin d'exploiter leur mécanisme de traduction pour la production massive de virions. Comme prévu, de hauts taux de synthèse ont été mesurés pour les protéines virales détectées, attestant de leur haut niveau d'expression. Nous avons de plus identifié un certain nombre de protéines humaines dont le rapport de synthèse et de dégradation (S/D) a été modifié par l'infection virale, ce qui peut donner des indications sur les stratégies utilisées par les virus pour détourner la machinerie cellulaire. En conclusion, nous avons montré dans ce travail que le marquage métabolique peut être employé de façon non conventionnelle pour étudier des dimensions peu explorées en protéomique. Summary : In recent years major technical advancements greatly supported the development of mass spectrometry (MS)-based proteomics. Currently, this technique can efficiently detect, identify and quantify thousands of proteins. However, it is not yet sufficiently powerful to provide a comprehensive analysis of the proteome changes correlated with biological phenomena. The aim of our project was the development of ~a new strategy for the specific detection and quantification of proteomé variations based on measurements of protein synthesis rather than total protein amounts. The rationale for this approach was that changes in protein synthesis more closely reflect dynamic cellular responses than changes in total protein concentrations. Our starting idea was to couple "pulsed" stable-isotope labeling of proteins with a specific MS acquisition method based on precursor ion scan (PIS), to specifically detect proteins that incorporated the label and to simultaneously estimate their abundance, relative to the unlabeled protein isoform. Such approach could highlight proteins with the highest synthesis rate in a given time frame, including proteins specifically up-regulated by a given biological stimulus. As a first step, we tested different isotope-labeled amino acids in combination with dedicated PIS methods and showed that this leads to specific detection of labeled proteins. Sensitivity, however, turned out to be lower than an untargeted analysis run on a more recent instrument, due to MS hardware limitations (Chapter 2.1). We next used metabolic labeling to distinguish the proteins of cellular origin from a high background of unlabeled (serum) proteins, for the differential analysis of two serum-containing culture media conditioned by labeled human cancer cells (Chapter 2.2). As a parallel project we developed a new quantification method (named ISIS), which uses pairs of stable-isotope labeled amino acids able to produce specific reporter ions, which can be used for relative quantification. The ISIS method was applied to the analysis of two fully, yet differentially labeled cancer cell lines, as described in Chapter 2.3. Next, in line with the original purpose of this thesis, we used a "pulsed" variant of ISIS to detect proteome changes in HeLa cells after the infection with human Herpes Simplex Virus-1 (Chapter 2.4). This virus is known to repress the synthesis of host cell proteins to exploit the translation machinery for the massive production of virions. As expected, high synthesis rates were measured for the detected viral proteins, confirming their up-regulation. Moreover, we identified a number of human proteins whose synthesis/degradation ratio (S/D) was affected by the viral infection and which could provide clues on the strategies used by the virus to hijack the cellular machinery. Overall, in this work, we showed that metabolic labeling can be employed in alternative ways to investigate poorly explored dimensions in proteomics.

Comportements sexuels à risque, VIH/ITS et violence dans les milieux prostitutionnels de St-Marc et Gonaïves, Haïti

Les clients de TS sont considérés comme un groupe à risque de VIH et aussi agiraient comme un « pont de transmission » entre les TS et les femmes de la population générale. En dépit de leurs comportements sexuels à risque, les clients de TS ont été rarement étudiés. En conséquence, les objectifs spécifiques de cette thèse étaient : 1) estimer la prévalence du VIH, de la syphilis, du VHS-2 (virus de l’herpès simplex et 2) des facteurs de risque associés chez les clients de TS en Haïti, 2) examiner les déterminants de l’intention d’utilisation du condom, et 3) estimer la prévalence des comportements de violence et ses conséquences. Pour ce faire, une enquête transversale a été effectuée en 2006 auprès de 378 clients fréquentant les milieux de prostitution de St-Marc et de Gonaïves, en Haïti. Un questionnaire structuré ainsi que des échantillons de sang séché sur papier filtre ont été utilisés pour la collecte de données comportementales et biologiques. Notre premier article a montré une prévalence élevée du VIH et des ITS chez les clients. Ces hommes avaient plusieurs partenaires sexuelles avec lesquelles l’utilisation du condom variait. Les clients qui avaient déjà consommé de la marijuana, pratiquaient le vaudou, avaient des antécédents d’ITS ou étaient infectés par le VHS-2, avaient plus de chances d’être positifs au VIH. Le fait d’habiter Gonaïves, de ne pas être protestant, d’être employé et d’avoir déjà essayé la marijuana était associé à l’infection à la syphilis. Tandis que les clients plus vieux, ceux résidants à Gonaïves ainsi que ceux pratiquant le vaudou étaient plus souvent infectés par le VHS-2. Dans notre second article, nous avons démontré que les normes subjectives, le contrôle comportemental perçu et les attitudes étaient des déterminants importants de l’intention d’utilisation du condom. Les clients qui avaient des antécédents d’ITS ou avaient utilisé le condom lors de la dernière relation sexuelle avec la TS étaient aussi plus susceptibles d’avoir l’intention d’en faire usage dans le futur. Les résultats du dernier article ont montré que la prévalence des comportements de violence envers les partenaires intimes était élevée. De plus, la violence émotionnelle et physique était associée à l’utilisation inconstante du condom avec les différentes partenaires sexuelles. En conclusion, cette étude suggère que les clients de TS agiraient comme un pont de transmission facilitant la propagation du VIH/ITS dans la population générale en Haïti et que la violence semblerait également jouer un rôle dans la transmission de ces infections. Nos résultats soulignent le besoin d’interventions en prévention du VIH et des ITS ciblant cette population vulnérable, incluant la problématique de la violence.

La protéine majeure de la capside de l’HSV-1 est ubiquitinée

Le virus de l’Herpès simplex de type 1 (HSV-1) est le pathogène humain responsable des lésions herpétiques labiales, plus communément appelé « feux sauvages ». Annuellement, il est responsable de plusieurs cas d’encéphalites et d’infections de l’appareil visuel qui sont la principale cause de cécité en Amérique du Nord. Bien qu’il existe quelques traitements antiviraux, aucun vaccin ou médicament ne permet de prévenir ou de guérir les infections causées par ce virus. Aujourd’hui, les infections produites par l’HSV-1 sont présentes partout sur la planète. Récemment, une étude en protéomique effectuée sur les virus matures extracellulaires a permis d’identifier la présence d’ubiquitines libres et d’enzymes reliées à la machinerie d’ubiquitination dans le virus. De plus, le virus exploite cette machinerie au cours de l’infection. Il est connu que certaines protéines virales sont ubiquitinées durant une infection et que le virus imite même certaines enzymes d’ubiquitination. Nous avons donc entrepris des recherches afin d’identifier des protéines virales ubiquitinées qui pourraient être présentes dans les virus matures ainsi que leurs rôles potentiels. La protéine majeure de la capside, VP5, un constituant très important du virus, a été identifiée. Nos recherches nous ont permis de caractériser le type d’ubiquitination, une monoubiquitination sur les lysines K810 et/ou K1275 de VP5. Le rôle que pourrait jouer l’ubiquitination de VP5 dans le cycle de réplication virale et dans les virus matures n’est toutefois pas encore connu.

Contribution de la Glycoprotéine M dans la Sortie de HSV-1

Le Virus Herpès Simplex de type 1 (HSV-1) est un agent infectieux qui cause l’herpès chez une grande proportion de la population mondiale. L’herpès est généralement considéré comme une maladie bénigne dont la forme la plus commune est l'herpès labial (communément appelé « bouton de fièvre »), mais elle peut se révéler très sérieuse et causer la cécité et l’encéphalite, voir létale dans certain cas. Le virus persiste toute la vie dans le corps de son hôte. Jusqu'à présent, aucun traitement ne peut éliminer le virus et aucun vaccin n’a été prouvé efficace pour contrôler l’infection herpétique. HSV-1 est un virus avec un génome d’ADN bicaténaire contenu dans une capside icosaèdrale entourée d’une enveloppe lipidique. Treize glycoprotéines virales se trouvent dans cette enveloppe et sont connues ou supposées jouer des rôles distincts dans différentes étapes du cycle de réplication viral, incluant l'attachement, l'entrée, l’assemblage, et la propagation des virus. La glycoprotéine M (gM) qui figure parmi ces glycoprotéines d’enveloppe, est la seule glycoprotéine non essentielle mais est conservée dans toute la famille herpesviridae. Récemment, l’homologue de gM dans le Pseudorabies virus (PRV), un autre herpesvirus, a été impliqué dans la phase finale de l’assemblage (i.e. l’enveloppement cytoplasmique) au niveau du réseau trans-Golgi (TGN) en reconnaissant spécifiquement des protéines tégumentaires et d’autres glycoprotéines d’enveloppe ([1]). Toutefois, il a été proposé que cette hypothèse ne s’applique pas pour le HSV-1 ([2]). De plus, contrairement à la localisation au TGN dans les cellules transfectées, HSV-1 gM se localise dans la membrane nucléaire et sur les virions périnucléaires durant une infection. L’objectif du projet présenté ici était d’éclaircir la relation de la localisation et la fonction de HSV-1 gM dans le contexte d’une infection. Dans les résultats rapportés ici, nous décrivons tout abord un mécanisme spécifique de ciblage nucléaire de HSV-1 gM. En phase précoce d’une infection, gM est ciblée à la membrane nucléaire d'une manière virus ii dépendante. Cela se produit avant la réorganisation du TGN normalement induite par l’infection et avant que gM n’entre dans la voie de sécrétion. Ce ciblage nucléaire actif et spécifique de gM ne semble pas dépendre des plusieurs des partenaires d’interaction proposés dans la littérature. Ces données suggèrent que la forme nucléaire de gM pourrait avoir un nouveau rôle indépendant de l’enveloppement final dans le cytoplasme. Dans la deuxième partie du travail présenté ici, nous avons concentré nos efforts sur le rôle de gM dans l’assemblage du virus en phase tardive de l’infection et en identifiant un domaine critique de gM. Nos résultats mettent en valeur l’importance du domaine carboxyl-terminal cytoplasmique de gM dans le transport de gM du réticulum endoplasmique (RE) à l’appareil de Golgi, dans l’enveloppement cytoplasmique et la propagation intercellulaire du virus. Ainsi, l’export du RE de gM a été complètement compromis dans les cellules transfectées exprimant un mutant de gM dépourvu de sa région C-terminale. La délétion la queue cytoplasmique de gM cause une réduction légère du titre viral et de la taille des plaques. L'analyse de ces mutants par microscopie électronique a démontré une accumulation des nucléocapsides sans enveloppe dans le cytoplasme par rapport aux virus de type sauvage. Étrangement, ce phénotype était apparent dans les cellules BHK mais absent dans les cellules 143B, suggérant que la fonction de gM dépende du type cellulaire. Finalement, le criblage de partenaires d’interaction du domaine C-terminal de gM identifiés par le système de double-hybride nous a permis de proposer plusieurs candidats susceptibles de réguler la fonction de gM dans la morphogénèse et la propagation de virus.

Importance des protéines cellulaires incorporées dans les virions matures d’HSV-1

Pour compléter leur cycle de vie, les virus interagissent avec de nombreux facteurs de la cellule-hôte. Le virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1) ne fait pas exception. Une récente étude protéomique du virus effectuée par notre laboratoire a permis d’identifier 49protéines cellulaires potentiellement incorporées dans les virions matures d’HSV-1 [1]. Étant donné que certaines de ces protéines peuvent jouer des rôles importants au cours du cycle de vie du virus, elles constituent des cibles de choix pour identifier et caractériser de nouvelles interactions hôte-pathogène dans le contexte d’HSV-1. D’ailleurs le laboratoire a été effectué un criblage aux petits ARN d’interférence qui a démontré qu'au moins 15 des protéines incorporées sont impliqués dans le cycle de réplication de HSV-1 en culture cellulaire (Annexe 1). Des nombreuses études rapportent l'incorporation des protéines de l'hôte dans les virions matures mais très peu abordent l'importance de la fraction des protéines cellulaires incorporée dans les virions pour le cycle virale. Pour vérifier ça, nous avons déplété ces protéines des virions matures extracellulaires en utilisant des petits ARN d’interférence. Par la suite, nous avons utilisé ces virus déplétés pour réinfecter des cellules déplétées ou normales. Cette méthode nous a permis d'identifier pour la première fois 8 protéines (DDX3X, HSPA8, KRT10, MIF, Rab5A, Rab6A, Rab10 et 14-3-3ζ) dont l'absence dans les virions réduit la production virale d'au moins 50%. Pour mieux comprendre à quelle étape du cycle viral ces protéines sont nécessaires, nous avons aussi quantifié les virus intracellulaires, produits des cellules déplétées individuellement des quinze protéines cellulaires. Ainsi, nous avons trouvé que dans nos conditions 7 de ces 8 protéines cellulaires (DDX3X, HSPA8, KRT10, MIF, Rab5A, Rab6A et Rab10) semblent impliquées dans la production des virus intracellulaires, ce qui nous a stimulés à débuter une série de tests plus approfondis de l’entrée d’HSV-1. Les résultats préliminaires, démontrent l’implication dans l’entrée d’HSV-1 d’au moins 3 à 4 de ces protéines (HSPA8, KRT10, Rab5A et Rab10).

Caractérisation structurale et fonctionnelle des interactions impliquant TFIIH et les domaines de transactivation viraux

Le facteur de transcription IIH (TFIIH) joue un rôle crucial dans la transcription et dans la réparation de l’ADN. La sous-unité Tfb1/p62 (levure et humain) de TFIIH interagit avec de nombreux facteurs de transcription (p53, NFκB, TFIIEα) et de réparation (Rad2/XPG and Rad4/XPC) (1). La majorité des interactions avec Tfb1/p62 requiert le domaine d’homologie à la Pleckstrin (PH) localisé dans la région N-terminal de la protéine (2, 3). Ce domaine PH forme des complexes avec des domaines de transactivation acide provenant de protéines cibles impliquées dans la transcription et la réparation de l’ADN. De récentes études ont montré que Tfb1/p62 est une cible pour les protéines virales telles que la protéine VP16 du virus de l’herpès simplex (HSV) de type 1, la protéine E1 du virus du papillome humain (VPH) et la protéine EBNA-2 du virus Epstein-Barr (EBV) (4, 5). Ces protéines virales interagissent avec la sous-unité Tfb1/p62 par un domaine de transactivation acide suggérant une interaction similaire à ce qui est observé chez les facteurs de transcription humains comme p53. Ce mémoire présente une caractérisation structurelle et fonctionnelle du complexe formé par la protéine virale EBNA2 et la protéine humaine Tfb1/p62. L’analyse est faite en utilisant le titrage calorimétrique isotherme (ITC), la résonance magnétique nucléaire (RMN) et une expérience de transactivation chez la levure. Cette étude amène une plus grande compréhension des protéines impliquées dans les maladies comme le lymphome de Burkitt et le lymphome de Hodgkin qui sont souvent associées à l’infection à l’EBV (revue dans (6)) et caractérise une cible potentielle pour un antiviral.

Molecular characterization of the contribution of autophagy to antigen presentation using quantitative proteomics

L’autophagie est une voie hautement conservée de dégradation lysosomale des constituants cellulaires qui est essentiel à l’homéostasie cellulaire et contribue à l’apprêtement et à la présentation des antigènes. Les rôles relativement récents de l'autophagie dans l'immunité innée et acquise sous-tendent de nouveaux paradigmes immunologiques pouvant faciliter le développement de nouvelles thérapies où la dérégulation de l’autophagie est associée à des maladies auto-immunes. Cependant, l'étude in vivo de la réponse autophagique est difficile en raison du nombre limité de méthodes d'analyse pouvant fournir une définition dynamique des protéines clés impliquées dans cette voie. En conséquence, nous avons développé un programme de recherche en protéomique intégrée afin d’identifier et de quantifier les proteines associées à l'autophagie et de déterminer les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l’autophagosome dans la présentation antigénique en utilisant une approche de biologie des systèmes. Pour étudier comment l'autophagie et la présentation antigénique sont activement régulés dans les macrophages, nous avons d'abord procédé à une étude protéomique à grande échelle sous différentes conditions connues pour stimuler l'autophagie, tels l’activation par les cytokines et l’infection virale. La cytokine tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) est l'une des principales cytokines pro-inflammatoires qui intervient dans les réactions locales et systémiques afin de développer une réponse immune adaptative. La protéomique quantitative d'extraits membranaires de macrophages contrôles et stimulés avec le TNF-alpha a révélé que l'activation des macrophages a entrainé la dégradation de protéines mitochondriales et des changements d’abondance de plusieurs protéines impliquées dans le trafic vésiculaire et la réponse immunitaire. Nous avons constaté que la dégradation des protéines mitochondriales était sous le contrôle de la voie ATG5, et était spécifique au TNF-alpha. En outre, l’utilisation d’un nouveau système de présentation antigènique, nous a permi de constater que l'induction de la mitophagie par le TNF-alpha a entrainée l’apprêtement et la présentation d’antigènes mitochondriaux par des molécules du CMH de classe I, contribuant ainsi la variation du répertoire immunopeptidomique à la surface cellulaire. Ces résultats mettent en évidence un rôle insoupçonné du TNF-alpha dans la mitophagie et permet une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la présentation d’auto-antigènes par les molécules du CMH de classe I. Une interaction complexe existe également entre infection virale et l'autophagie. Récemment, notre laboratoire a fourni une première preuve suggérant que la macroautophagie peut contribuer à la présentation de protéines virales par les molécules du CMH de classe I lors de l’infection virale par l'herpès simplex virus de type 1 (HSV-1). Le virus HSV1 fait parti des virus humains les plus complexes et les plus répandues. Bien que la composition des particules virales a été étudiée précédemment, on connaît moins bien l'expression de l'ensemble du protéome viral lors de l’infection des cellules hôtes. Afin de caractériser les changements dynamiques de l’expression des protéines virales lors de l’infection, nous avons analysé par LC-MS/MS le protéome du HSV1 dans les macrophages infectés. Ces analyses nous ont permis d’identifier un total de 67 protéines virales structurales et non structurales (82% du protéome HSV1) en utilisant le spectromètre de masse LTQ-Orbitrap. Nous avons également identifié 90 nouveaux sites de phosphorylation et de dix nouveaux sites d’ubiquitylation sur différentes protéines virales. Suite à l’ubiquitylation, les protéines virales peuvent se localiser au noyau ou participer à des événements de fusion avec la membrane nucléaire, suggérant ainsi que cette modification pourrait influer le trafic vésiculaire des protéines virales. Le traitement avec des inhibiteurs de la réplication de l'ADN induit des changements sur l'abondance et la modification des protéines virales, mettant en évidence l'interdépendance des protéines virales au cours du cycle de vie du virus. Compte tenu de l'importance de la dynamique d'expression, de l’ubiquitylation et la phosphorylation sur la fonction des proteines virales, ces résultats ouvriront la voie vers de nouvelles études sur la biologie des virus de l'herpès. Fait intéressant, l'infection HSV1 dans les macrophages déclenche une nouvelle forme d'autophagie qui diffère remarquablement de la macroautophagie. Ce processus, appelé autophagie associée à l’enveloppe nucléaire (nuclear envelope derived autophagy, NEDA), conduit à la formation de vésicules membranaires contenant 4 couches lipidiques provenant de l'enveloppe nucléaire où on retrouve une grande proportion de certaines protéines virales, telle la glycoprotéine B. Les mécanismes régissant NEDA et leur importance lors de l’infection virale sont encore méconnus. En utilisant un essai de présentation antigénique, nous avons pu montrer que la voie NEDA est indépendante d’ATG5 et participe à l’apprêtement et la présentation d’antigènes viraux par le CMH de classe I. Pour comprendre l'implication de NEDA dans la présentation des antigènes, il est essentiel de caractériser le protéome des autophagosomes isolés à partir de macrophages infectés par HSV1. Aussi, nous avons développé une nouvelle approche de fractionnement basé sur l’isolation de lysosomes chargés de billes de latex, nous permettant ainsi d’obtenir des extraits cellulaires enrichis en autophagosomes. Le transfert des antigènes HSV1 dans les autophagosomes a été determine par protéomique quantitative. Les protéines provenant de l’enveloppe nucléaire ont été préférentiellement transférées dans les autophagosome lors de l'infection des macrophages par le HSV1. Les analyses protéomiques d’autophagosomes impliquant NEDA ou la macroautophagie ont permis de decouvrir des mécanismes jouant un rôle clé dans l’immunodominance de la glycoprotéine B lors de l'infection HSV1. Ces analyses ont également révélées que diverses voies autophagiques peuvent être induites pour favoriser la capture sélective de protéines virales, façonnant de façon dynamique la nature de la réponse immunitaire lors d'une infection. En conclusion, l'application des méthodes de protéomique quantitative a joué un rôle clé dans l'identification et la quantification des protéines ayant des rôles importants dans la régulation de l'autophagie chez les macrophages, et nous a permis d'identifier les changements qui se produisent lors de la formation des autophagosomes lors de maladies inflammatoires ou d’infection virale. En outre, notre approche de biologie des systèmes, qui combine la protéomique quantitative basée sur la spectrométrie de masse avec des essais fonctionnels tels la présentation antigénique, nous a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l'autophagie lors de la présentation antigénique. Une meilleure compréhension de ces mécanismes permettra de réduire les effets nuisibles de l'immunodominance suite à l'infection virale ou lors du développement du cancer en mettant en place une réponse immunitaire appropriée.

Efecto del estrés ocasionado por las pruebas académicas sobre los niveles de cortisol y prolactina en un grupo de estudiantes de Medicina

Introducción: La relación entre el sistema inmune y el estrés ha sido motivo de debate en los últimos años. Los cambios neurohormonales generan variaciones en la respuesta inmunológica, con cambios importantes en los niveles de citoquinas lo que causa a su vez, en algunos casos, depresión de la respuesta citotóxica debida a la disminución de la población de células asesinas naturales (NK) (1). El estrés académico constituye un buen modelo para estudiar los cambios asociados en la secreción de algunas hormonas del eje Hipotalámico- Pituitario-Adrenocortical -HPA- (2, 3). Materiales y métodos: En el presente estudio se evaluó el comportamiento de las hormonascortisol y prolactina, así como su incidencia en la respuesta adaptativa a Herpes Simple tipo I, en una población de estudio constituída por 26 estudiantes de la Facultad de Medicina, con edades comprendidas entre 14 y 27 años, con mayor frecuencia de género masculino (80.8%). Se realizó un estudio de intervención longitudinal en tres momentos, donde se midieron los niveles de cortisol, prolactina y anticuerpos contra Herpes Simple tipo I. Así mismo, se realizó una medición 15 días antes de la exposición al estresor, durante la aplicación del estresor (semana de exámenes trimestrales), y quince días después de la exposición al estresor Todas las muestras fueron tomadas entre las 8:00 a.m. y las 10:00 a.m. Resultados y discusión: Se encontraron diferencias significativas (p < 0.001) en los valores promedio de prolactina, pues hubo una tendencia secular al aumento en los tres momentos evaluados. Para el cortisol, los cambios estuvieron cerca de mostrar diferencias significativas (p = 0.098), con un aumento en el momento del estresor y una disminución después del estresor. También hubo diferencias significativas (p = 0.043) en los niveles de anticuerpos para Herpes Simple tipo I, con una tendencia secular al aumento en los tres momentos evaluados. La respuesta adaptativa a Herpes Simple tipo I aumentó notoriamente como resultado de los cambios en la concentración de prolactina, la que, a su vez, aumentó de manera significativa después de la exposición al estresor. Aunque los niveles de cortisol no aumentan significativamente durante la semana del estresor, podrían ser suficientes para mantener niveles basales de prolactina, sin que haya un aumento de la respuesta adaptativa. Se podría inferir que el cortisol regula la síntesis de prolactina, pues en los resultados se observa que, a medida que disminuye la concentración de cortisol, los niveles de prolactina aumentan significativamente.

The postfusion structure of baculovirus gp64 supports a unified view of viral fusion machines

Viral fusion proteins mediate the merger of host and viral membranes during cell entry for all enveloped viruses. Baculovirus glycoprotein gp64 (gp64) is unusual in promoting entry into both insect and mammalian cells and is distinct from established class I and class II fusion proteins. We report the crystal structure of its postfusion form, which explains a number of gp64's biological properties including its cellular promiscuity, identifies the fusion peptides and shows it to be the third representative of a new class (III) of fusion proteins with unexpected structural homology with vesicular stomatitis virus G and herpes simplex virus type 1 gB proteins. We show that domains of class III proteins have counterparts in both class I and II proteins, suggesting that all these viral fusion machines are structurally more related than previously thought.

Immune Responses and Therapeutic Antitumor Effects of an Experimental DNA Vaccine Encoding Human Papillomavirus Type 16 Oncoproteins Genetically Fused to Herpesvirus Glycoprotein D

Recombinant adenovirus or DNA vaccines encoding herpes simplex virus type 1 (HSV-1) glycoprotein D (gD) genetically fused to human papillomavirus type 16 (HPV-16) oncoproteins (E5, E6, and E7) induce antigen-specific CD8(+) T-cell responses and confer preventive resistance to transplantable murine tumor cells (TC-1 cells). In the present report, we characterized some previously uncovered aspects concerning the induction of CD8(+) T-cell responses and the therapeutic anticancer effects achieved in C57BL/6 mice immunized with pgD-E7E6E5 previously challenged with TC-1 cells. Concerning the characterization of the immune responses elicited in mice vaccinated with pgD-E7E6E5, we determined the effect of the CD4(+) T-cell requirement, longevity, and dose-dependent activation on the E7-specific CD8(+) T-cell responses. In addition, we determined the priming/boosting properties of pgD-E7E6E5 when used in combination with a recombinant serotype 68 adenovirus (AdC68) vector encoding the same chimeric antigen. Mice challenged with TC-1 cells and then immunized with three doses of pgD-E7E6E5 elicited CD8(+) T-cell responses, measured by intracellular gamma interferon (IFN-gamma) and CD107a accumulation, to the three HPV-16 oncoproteins and displayed in vivo antigen-specific cytolytic activity, as demonstrated with carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester (CFSE)-labeled target cells pulsed with oligopeptides corresponding to the H-2D(b)-restricted immunodominant epitopes of the E7, E6, or E5 oncoprotein. Up to 70% of the mice challenged with 5 x 10(5) TC-1 cells and immunized with pgD-E7E6E5 controlled tumor development even after 3 days of tumor cell challenge. In addition, coadministration of pgD-E7E6E5 with DNA vectors encoding pGM-CSF or interleukin-12 (IL-12) enhanced the therapeutic antitumor effects for all mice challenged with TC-1 cells. In conclusion, the present results expand our previous knowledge on the immune modulation properties of the pgD-E7E6E5 vector and demonstrate, for the first time, the strong antitumor effects of the DNA vaccine, raising promising perspectives regarding the development of immunotherapeutic reagents for the control of HPV-16-associated tumors.

Ribosome inactivating proteins from plants inhibiting viruses

Many plants contain ribosome inactivating proteins (RIPs) with N-glycosidase activity, which depurinate large ribosomal RNA and arrest protein synthesis. RIPs so far tested inhibit replication of mRNA as well as DNA viruses and these proteins, isolated from plants, are found to be effective against a broad range of viruses such as human immunodeficiency virus (HIV), hepatitis B virus (HBV) and herpes simplex virus (HSV). Most of the research work related to RIPs has been focused on antiviral activity against HIV; however, the exact mechanism of antiviral activity is still not clear. The mechanism of antiviral activity was thought to follow inactivation of the host cell ribosome, leading to inhibition of viral protein translation and host cell death. Enzymatic activity of RIPs is not limited to depurination of the large rRNA, in addition they can depurinate viral DNA as well as RNA. Recently, Phase I/II clinical trials have demonstrated the potential use of RIPs for treating patients with HIV disease. The aim of this review is to focus on various RIPs from plants associated with anti-HIV activity.

HIV infection of dendritic cells subverts the IFN induction pathway via IRF-1 and inhibits type 1 IFN production

Many viruses have developed mechanisms to evade the IFN response. Here, HIV-1 was shown to induce a distinct subset of IFN-stimulated genes (ISGs) in monocyte-derived dendritic cells (DCs), without detectable type I or II IFN. These ISGs all contained an IFN regulatory factor 1 (IRF-1) binding site in their promoters, and their expression was shown to be driven by IRF-1, indicating this subset was induced directly by viral infection by IRF-1. IRF-1 and -7 protein expression was enriched in HIV p24 antigen-positive DCs. A HIV deletion mutant with the IRF-1 binding site deleted from the long terminal repeat showed reduced growth kinetics. Early and persistent induction of IRF-1 was coupled with sequential transient up-regulation of its 2 inhibitors, IRF-8, followed by IRF-2, suggesting a mechanism for IFN inhibition. HIV-1 mutants with Vpr deleted induced IFN, showing that Vpr is inhibitory. However, HIV IFN inhibition was mediated by failure of IRF-3 activation rather than by its degradation, as in T cells. In contrast, herpes simplex virus type 2 markedly induced IFNβ and a broader range of ISGs to higher levels, supporting the hypothesis that HIV-1 specifically manipulates the induction of IFN and ISGs to enhance its noncytopathic replication in DCs.

Membrane nanotubes in myeloid cells in the adult mouse cornea represent a novel mode of immune cell interaction

Membrane nanotubes (MNTs) are newly discovered cellular extensions that are either blind-ended or can connect widely separated cells. They have predominantly been investigated in cultured isolated cells, however, previously we were the first group to demonstrate the existence of these structures in vivo in intact mammalian tissues. We previously demonstrated the frequency of both cell–cell or bridging MNTs and blind-ended MNTs was greatest between major histocompatibility complex (MHC) class II+ cells during corneal injury or TLR ligand-mediated inflammation. The present study aimed to further explore the dynamics of MNT formation and their size, presence in another tissue, the dura mater, and response to stress factors and an active local viral infection of the murine cornea. Confocal live cell imaging of myeloid-derived cells in inflamed corneal explants from Cx3cr1GFP and CD11ceYFP transgenic mice revealed that MNTs form de novo at a rate of 15.5 μm/min. This observation contrasts with previous studies that demonstrated that in vitro these structures originate from cell–cell contacts. Conditions that promote formation of MNTs include inflammation in vivo and cell stress due to serum starvation ex vivo. Herpes simplex virus-1 infection did not cause a significant increase in MNT numbers in myeloid cells in the cornea above that observed in injury controls, confirming that corneal epithelium injury alone elicits MNT formation in vivo. These novel observations extend the currently limited understanding of MNTs in live mammalian tissues.