Caractérisation de la migration du virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1) par protéomique

Le virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1), agent étiologique des feux sauvages, possède une structure multicouche comprenant une capside icosaédrale qui protège le génome viral d’ADN, une couche protéique très structurée appelée tégument et une enveloppe lipidique dérivant de la cellule hôte et parsemée de glycoprotéines virales. Tous ces constituants sont acquis séquentiellement à partir du noyau, du cytoplasme et du réseau trans-golgien. Cette structure multicouche confère à HSV-1 un potentiel considérable pour incorporer des protéines virales et cellulaires. Toutefois, l’ensemble des protéines qui composent ce virus n’a pas encore été élucidé. De plus, malgré son rôle critique à différentes étapes de l’infection, le tégument demeure encore mal défini et ce, tant dans sa composition que dans la séquence d’addition des protéines qui le composent. Toutes ces incertitudes quant aux mécanismes impliqués dans la morphogenèse du virus nous amènent à l’objectif de ce projet, soit la caractérisation du processus de maturation d’HSV-1. Le premier article présenté dans cette thèse et publié dans Journal of Virology s’attarde à la caractérisation protéique des virus extracellulaires matures. Grâce à l’élaboration d’un protocole d’isolation et de purification de ces virions, une étude protéomique a pu être effectuée. Celle-ci nous a permis de réaliser une cartographie de la composition globale en protéines virales des virus matures (8 protéines de la capside, 23 protéines du tégument et 13 glycoprotéines) qui a fait la page couverture de Journal of Virology. De plus, l’incorporation potentielle de 49 protéines cellulaires différentes a été révélée. Lors de cette étude protéomique, nous avons aussi relevé la présence de nouveaux composants du virion dont UL7, UL23, ICP0 et ICP4. Le deuxième article publié dans Journal of General Virology focalise sur ces protéines via une analyse biochimique afin de mieux comprendre les interactions et la dynamique du tégument. Ces résultats nous révèlent que, contrairement aux protéines ICP0 et ICP4, UL7 et UL23 peuvent être relâchées de la capside en présence de sels et que les cystéines libres jouent un rôle dans cette relâche. De plus, cet article met en évidence la présence d’ICP0 et d’ICP4 sur les capsides nucléaires suggérant une acquisition possible du tégument au noyau. La complexité du processus de morphogenèse du virus ainsi que la mise en évidence d’acquisition de protéines du tégument au noyau nous ont incités à poursuivre nos recherches sur la composition du virus à un stade précoce de son cycle viral. Les capsides C matures, prémisses des virus extracellulaires, ont donc été isolées et purifiées grâce à un protocole innovateur basé sur le tri par cytométrie en flux. L’analyse préliminaire de ces capsides par protéomique a permis d’identifier 28 protéines virales et 39 protéines cellulaires. Les données recueilles, comparées à celles obtenues avec les virus extracellulaires, suggèrent clairement un processus séquentiel d’acquisition des protéines du tégument débutant dans le noyau, site d’assemblage des capsides. Finalement, tous ces résultats contribuent à une meilleure compréhension du processus complexe de maturation d’HSV-1 via l’utilisation de techniques variées et innovatrices, telles que la protéomique et la cytométrie en flux, pouvant être appliquées à d’autres virus mais aussi permettre le développement de meilleurs traitements pour vaincre l’HSV-1.

Mécanismes de subversion de l'immunité innée par le virus de l'Hépatite C (VHC)

L'hépatite C pose un problème de santé publique majeur, dans la mesure où le risque de développer une infection chronique est relativement élevé (40 à 60%) et où la résistance au traitement de choix - l’interféron alpha pégylé et la ribavirine - touche près de la moitié des patients. Cette persistence virale repose avant tout sur de puissantes stratégies d’évasion du système immunitaire inné de l’hôte par le virus. Dans ce projet, nous nous sommes intéressés à la caractérisation de la réponse antivirale dans des hépatocytes primaires humains normaux et chroniquement infectés avec le VHC, un domaine encore largement inconnu dû à la difficulté d’obtenir ce type de matériel primaire. Nous avons étudié la fonctionnalité de deux voies majeures de détection des pathogènes viraux suite à l’exposition d’hépatocytes primaires humains à de l’ARNdb intracellulaire, via le récepteur et adaptateur RIG-I/MDA5-CARDIF, et extracellulaire via TLR3-TRIF, mimant ainsi les étapes précoces de la détection d’un virus par la cellule hôte. Nous avons établi par RT-PCR quantitatif et analyse transcriptomique par microarray, que ces deux voies de stimulation sont fonctionnelles dans des hépatocytes primaires normaux et que leur activation entraîne à la fois l’expression de gènes antiviraux communs (ISG56, ISG15, CXCL10, …) mais aussi spécifiques avec les gènes IL28A, IL28B et IL29 qui sont une signature de l’activation de la voie de détection de l’ARNdb intracellulaire. La protéine virale NS3/4A joue un rôle majeur à la fois dans le clivage de la polyprotéine virale initiale, mais aussi en interférant avec les cascades de signalisation engagées suite à la détection par la cellule hôte de l’ARN du VHC. Plus particulièrement, nous avons démontré que l’expression ectopique de NS3/4A dans des hépatocytes primaires humains normaux entraîne une diminution significative de l’induction des gènes antiviraux dûe au clivage de CARDIF au cours de l’activation de la voie de signalisation médiée par RIG-I. Nous avons également démontré que l’expression de la NS3/4A entraîne des modifications de l’expression de gènes-clé impliqués dans la régulation de l’apoptose et du programme de mort cellulaire, en particulier lorsque la voie TLR3 est induite. L’ensemble de ces effets sont abolis en présence de BILN2061, inhibiteur spécifique de NS3/4A. Malgré les stratégies de subversion de l’immunité innée par le VHC, nous avons démontré l’induction significative de plusieurs ISGs et chemokines dans des hepatocytes primaires provenant de patients chroniquement infectés avec le VHC, sans toutefois détecter d’interférons de type I, III ou certains gènes antiviraux précoces comme CCL5. Ces observations, concomitantes avec une diminution de l’expression de CARDIF et une correlation inverse entre les niveaux d’ARNm des ISGs et l’ARN viral révèlent une réponse antivirale partielle dûe à des mécanismes interférents sous-jacents. Cette réponse antivirale détectable mais inefficace est à mettre en lien avec l’échec du traitement classique PEG-IFN-ribavirine chez la moitié des patients traités, mais aussi en lien avec l’inflammation chronique et les dommages hépatiques qui mènent ultimement au développement d’une fibrose puis d’une cirrhose chez une grande proportion de patients chroniquement infectés.

Étude de la fonction anti-apoptotique de la sous-unité R1 de la ribonucléotide réductase des virus de l’herpès simplex

L’élimination des cellules infectées par apoptose constitue un mécanisme de défense antivirale. Les virus de l’herpès simplex (HSV) de type 1 et 2 encodent des facteurs qui inhibent l’apoptose induite par la réponse antivirale. La sous-unité R1 de la ribonucléotide réductase d’HSV-2 (ICP10) possède une fonction anti-apoptotique qui protège les cellules épithéliales de l’apoptose induite par les récepteurs de mort en agissant en amont ou au niveau de l’activation de la procaspase-8. Puisqu’une infection avec un mutant HSV-1 déficient pour la R1 diminue la résistance des cellules infectées vis à vis du TNFα, il a été suggéré que la R1 d’HSV-1 (ICP6) pourrait posséder une fonction anti-apoptotique. Le but principal de cette thèse est d’étudier le mécanisme et le potentiel de la fonction anti-apoptotique de la R1 d’HSV-1 et de la R1 d'HSV-2. Dans une première étude, nous avons investigué le mécanisme de la fonction anti-apoptotique de la R1 d’HSV en utilisant le TNFα et le FasL, deux inducteurs des récepteurs de mort impliqués dans la réponse immune anti-HSV. Cette étude a permis d’obtenir trois principaux résultats concernant la fonction anti-apoptotique de la R1 d’HSV. Premièrement, la R1 d’HSV-1 inhibe l’apoptose induite par le TNFα et par le FasL aussi efficacement que la R1 d’HSV-2. Deuxièmement, la R1 d’HSV-1 est essentielle à l’inhibition de l’apoptose induite par le FasL. Troisièmement, la R1 d’HSV interagit constitutivement avec la procaspase-8 d’une manière qui inhibe la dimérisation et donc l’activation de la caspase-8. Ces résultats suggèrent qu’en plus d’inhiber l’apoptose induite par les récepteurs de mort la R1 d’HSV peut prévenir l’activation de la caspase-8 induite par d’autres stimuli pro-apoptotiques. Les ARN double-brins (ARNdb) constituant un intermédiaire de la transcription du génome des HSV et activant l’apoptose par une voie dépendante de la caspase-8, nous avons testé dans une seconde étude l’impact de la R1 d’HSV sur l’apoptose induite par l’acide polyriboinosinique : polyribocytidylique (poly(I:C)), un analogue synthétique des ARNdb. Ces travaux ont montré qu’une infection avec les HSV protège les cellules épithéliales de l’apoptose induite par le poly(I:C). La R1 d’HSV-1 joue un rôle majeur dans l’inhibition de l’activation de la caspase-8 induite par le poly(I:C). La R1 d’HSV interagit non seulement avec la procaspase-8 mais aussi avec RIP1 (receptor interacting protein 1). En interagissant avec RIP1, la R1 d’HSV-2 inhibe l’interaction entre RIP1 et TRIF (Toll/interleukine-1 receptor-domain-containing adapter-inducing interferon β), l’adaptateur du Toll-like receptor 3 qui est un détecteur d’ARNdb , laquelle est essentielle pour signaler l’apoptose induite par le poly(I:C) extracellulaire et la surexpression de TRIF. Ces travaux démontrent la capacité de la R1 d’HSV à inhiber l’apoptose induite par divers stimuli et ils ont permis de déterminer le mécanisme de l’activité anti-apoptotique de la R1 d’HSV. Très tôt durant l’infection, cFLIP, un inhibiteur cellulaire de la caspase-8, est dégradé alors que la R1 d’HSV s’accumule de manière concomitante. En interagissant avec la procapsase-8 et RIP1, la R1 d’HSV se comporte comme un inhibiteur viral de l’activation de la procaspase-8 inhibant l’apoptose induite par les récepteurs de mort et les détecteurs aux ARNdb.

Analyse des protéines cellulaires incorporées dans les particules matures du virus de l’Herpès simplex de type 1

Les virus exploitent la machinerie cellulaire de l’hôte de façon très variée et plusieurs types vont même jusqu’à incorporer certaines protéines cellulaires. Nous avons récemment effectué la première analyse protéomique du virion mature de l’Herpès simplex de type 1 (HSV-1), ce qui nous a permis de déterminer que jusqu’à 49 protéines cellulaires différentes se retrouvaient dans ce virus (Loret, S. et al. (2008). "Comprehensive characterization of extracellular herpes simplex virus type 1 virions." J Virol 82(17): 8605-18.). Afin de déterminer leur importance dans le cycle de réplication d’HSV-1, nous avons mis au point un système de criblage nous permettant de quantifier le virus produit et relâché dans le milieu extracellulaire en utilisant un virus marqué à la GFP ainsi que des petits ARN interférents (pARNi) ciblant spécifiquement ces protéines cellulaires. Cette approche nous a permis de démontrer que 17 des protéines identifiées précédemment jouaient un rôle critique dans la réplication d’HSV-1, suggérant ainsi que leur incorporation dans le virus n’est pas aléatoire. Nous avons ensuite examiné le rôle d’une de ces protéines, DDX3X (DEAD (Asp-Glu-Ala-Asp) box polypeptide 3, X-linked), une protéine multifonctionnelle connue pour son implication dans les cycles de réplication de plusieurs virus humains. À l’aide de pARNi ainsi que de différentes lignées cellulaires, dont une lignée DDX3X thermosensible, nous avons démontré que l’inhibition de DDX3X résultait en une diminution du nombre de capsides intracellulaires et induisait une importante diminution de l’expression des gènes viraux. Nous avons aussi démontré que la fraction de DDX3X incorporée dans le virion contribuait activement au cycle infectieux d’HSV-1. Ces résultats confirment l’intérêt de notre approche afin d’étudier les interactions hôte-pathogène en plus de démontrer la contribution des protéines cellulaires incorporées à HSV-1 dans l’infection virale.

Molecular and functional studies of human immunodeficiency virus type 1 accessory protein

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Molecular and functional studies of human immunodeficiency virus type 1 accessory protein

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Impact Of Pharmacist Interventions On Drug-related Problems And Laboratory Markers In Outpatients With Human Immunodeficiency Virus Infection.

Substantial complexity has been introduced into treatment regimens for patients with human immunodeficiency virus (HIV) infection. Many drug-related problems (DRPs) are detected in these patients, such as low adherence, therapeutic inefficacy, and safety issues. We evaluated the impact of pharmacist interventions on CD4+ T-lymphocyte count, HIV viral load, and DRPs in patients with HIV infection. In this 18-month prospective controlled study, 90 outpatients were selected by convenience sampling from the Hospital Dia-University of Campinas Teaching Hospital (Brazil). Forty-five patients comprised the pharmacist intervention group and 45 the control group; all patients had HIV infection with or without acquired immunodeficiency syndrome. Pharmaceutical appointments were conducted based on the Pharmacotherapy Workup method, although DRPs and pharmacist intervention classifications were modified for applicability to institutional service limitations and research requirements. Pharmacist interventions were performed immediately after detection of DRPs. The main outcome measures were DRPs, CD4+ T-lymphocyte count, and HIV viral load. After pharmacist intervention, DRPs decreased from 5.2 (95% confidence interval [CI] =4.1-6.2) to 4.2 (95% CI =3.3-5.1) per patient (P=0.043). A total of 122 pharmacist interventions were proposed, with an average of 2.7 interventions per patient. All the pharmacist interventions were accepted by physicians, and among patients, the interventions were well accepted during the appointments, but compliance with the interventions was not measured. A statistically significant increase in CD4+ T-lymphocyte count in the intervention group was found (260.7 cells/mm(3) [95% CI =175.8-345.6] to 312.0 cells/mm(3) [95% CI =23.5-40.6], P=0.015), which was not observed in the control group. There was no statistical difference between the groups regarding HIV viral load. This study suggests that pharmacist interventions in patients with HIV infection can cause an increase in CD4+ T-lymphocyte counts and a decrease in DRPs, demonstrating the importance of an optimal pharmaceutical care plan.

Low Bone Mass In Human Immunodeficiency Virus-infected Climacteric Women Receiving Antiretroviral Therapy: Prevalence And Associated Factors.

Low bone mineral density (BMD) has been found in human immunodeficiency virus (HIV)-infected patients; however, data on associated factors remain unclear, specifically in middle-aged women. This study aims to evaluate factors associated with low BMD in HIV-positive women. In this cross-sectional study, a questionnaire was administered to 206 HIV-positive women aged 40 to 60 years who were receiving outpatient care. Clinical features, laboratory test results, and BMD were assessed. Yates and Pearson χ(2) tests and Poisson multiple regression analysis were performed. The median age of women was 47.7 years; 75% had nadir CD4 T-cell counts higher than 200, and 77.8% had viral loads below the detection limit. There was no association between low BMD at the proximal femur and lumbar spine (L1-L4) and risk factors associated with HIV infection and highly active antiretroviral therapy. Poisson multiple regression analysis showed that the only factor associated with low BMD at the proximal femur and lumbar spine was postmenopause status. Low BMD is present in more than one third of this population sample, in which most women are using highly active antiretroviral therapy and have a well-controlled disease. The main associated factor is related to estrogen deprivation. The present data support periodic BMD assessments in HIV-infected patients and highlight the need to implement comprehensive menopausal care for these women to prevent bone loss.

Oropouche Virus Infection And Pathogenesis Is Restricted By Mavs, Irf-3, Irf-7, And Type I Ifn Signaling Pathways In Non-myeloid Cells.

Oropouche virus (OROV) is a member of the Orthobunyavirus genus in the Bunyaviridae family and a prominent cause of insect-transmitted viral disease in Central and South America. Despite its clinical relevance, little is known about OROV pathogenesis. To define the host defense pathways that control OROV infection and disease, we evaluated OROV pathogenesis and immune responses in primary cells and mice that were deficient in the RIG-I-like receptor signaling pathway (MDA5, RIG-I, or MAVS), downstream regulatory transcription factors (IRF-3 or IRF-7), IFN-β, or the receptor for type I IFN signaling (IFNAR). OROV replicated to higher levels in primary fibroblasts and dendritic cells lacking MAVS signaling, the transcription factors IRF-3 and IRF-7, or IFNAR. In mice, deletion of IFNAR, MAVS, or IRF-3 and IRF-7 resulted in uncontrolled OROV replication, hypercytokinemia, extensive liver damage, and death whereas wild-type (WT) congenic animals failed to develop disease. Unexpectedly, mice with a selective deletion of IFNAR on myeloid cells (CD11c Cre(+) Ifnar(f/f) or LysM Cre(+) Ifnar(f/f)) did not sustain enhanced disease with OROV or La Crosse virus, a closely related encephalitic orthobunyavirus. In bone marrow chimera studies, recipient irradiated Ifnar(-/-) mice reconstituted with WT hematopoietic cells sustained high levels of OROV replication and liver damage, whereas WT mice reconstituted with Ifnar(-/-) bone marrow were resistant to disease. Collectively, these results establish a dominant protective role for MAVS, IRF-3 and IRF-7, and IFNAR in restricting OROV virus infection and tissue injury, and suggest that IFN signaling in non-myeloid cells contributes to the host defense against orthobunyaviruses. Oropouche virus (OROV) is an emerging arthropod-transmitted orthobunyavirus that causes episodic outbreaks of a debilitating febrile illness in humans in countries of South and Central America. The continued expansion of the range and number of its arthropod vectors increases the likelihood that OROV will spread into new regions. At present, the pathogenesis of OROV in humans or other vertebrate animals remains poorly understood. To define cellular mechanisms of control of OROV infection, we performed infection studies in a series of primary cells and mice that were deficient in key innate immune genes involved in pathogen recognition and control. Our results establish that a MAVS-dependent type I IFN signaling pathway has a dominant role in restricting OROV infection and pathogenesis in vivo.

Viral hepatitis in patients infected with human immunodeficiency virus

From 1992 to 1995 we studied 232 (69% male, 87% Caucasian) anti-human immunodeficiency virus (anti-HIV) positive Brazilian patients, through a questionnaire; HIV had been acquired sexually by 50%, from blood by 32%, sexually and/or from blood by 16.4% and by an unknown route by 1.7%. Intravenous drug use was reported by 29%; it was the most important risk factor for HIV transmission. The alanine aminotransferase quotient (qALT) was >1 for 40% of the patients, 93.6% had anti-hepatitis A virus antibody, 5.3% presented hepatitis B surface antigen, 44% were anti-hepatitis B core antigen positive and 53.8% were anti-hepatitis C virus (anti-HCV) positive. The anti-HCV test showed a significant association with qALT>1. Patients for whom the probable HIV transmission route was blood had a 10.8 times greater risk of being anti-HCV positive than patients infected by other routes. Among 30 patients submitted to liver biopsy, 18 presented chronic hepatitis.

Detection of human cytomegalovirus and Epstein-Barr virus in coronary atherosclerotic tissue

Previous studies indicated that patients with atherosclerosis are predominantly infected by human cytomegalovirus (HCMV), but rarely infected by type 1 Epstein-Barr virus (EBV-1). In this study, atheromas of 30 patients who underwent aortocoronary bypass surgery with coronary endartherectomy were tested for the presence of these two viruses. HCMV occurred in 93.3% of the samples and EBV-1 was present in 50% of them. Concurrent presence of both pathogens was detected in 43.3% of the samples.

Effect of Potato virus X on total phenol and alkaloid contents in Datura stramonium leaves

The present paper reports results of the effect of Potato virus X (PVX) on the contents of total phenols and alkaloids in leaves of Datura stramonium. A significant decrease in the contents of phenols and alkaloids was observed in leaves inoculated with PVX (X-I). However, there was an increase in the percentage of phenols in leaves rubbed with phosphate buffer (C1-I) and in leaves from the nodes immediately above, possibly induced by mechanical injury. Gas chromatography/mass spectroscopy revealed amounts of scopolamine in samples submitted to all treatments, except X-I, in which the amount of this alkaloid was low. High amounts of an unidentified compound (molecular ion m/z 302 and a prominent peak at m/z 129) were noted in extracts from leaves X-I, C1-I and leaves from the nodes immediately above the leaves inoculated with PVX. It is suggested that the synthesis and accumulation of the unidentified compound is a result of stress from mechanical injury and virus inoculation.

Comparison of direct immunofluorescence, conventional cell culture and polymerase chain reaction techniques for detecting respiratory syncytial virus in nasopharyngeal aspirates from infants

A total of 316 samples of nasopharyngeal aspirate from infants up to two years of age with acute respiratory-tract illnesses were processed for detection of respiratory syncytial virus (RSV) using three different techniques: viral isolation, direct immunofluorescence, and PCR. Of the samples, 36 (11.4%) were positive for RSV, considering the three techniques. PCR was the most sensitive technique, providing positive findings in 35/316 (11.1%) of the samples, followed by direct immunofluorescence (25/316, 7.9%) and viral isolation (20/315, 6.3%) (p < 0.001). A sample was positive by immunofluorescence and negative by PCR, and 11 (31.4%) were positive only by RT-PCR. We conclude that RT-PCR is more sensitive than IF and viral isolation to detect RSV in nasopharyngeal aspirate specimens in newborn and infants.

Circulation of antibodies against yellow fever virus in a simian population in the area of Porto Primavera Hydroelectric Plant, São Paulo, Brazil

Yellow fever (YF) is an acute viral infectious disease transmitted by mosquitoes which occurs in two distinct epidemiological cycles: sylvatic and urban. In the sylvatic cycle, the virus is maintained by monkey's infection and transovarian transmission in vectors. Surveillance of non-human primates is required for the detection of viral circulation during epizootics, and for the identification of unaffected or transition areas. An ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) was standardized for estimation of the prevalence of IgG antibodies against yellow fever virus in monkey sera (Alouatta caraya) from the reservoir area of Porto Primavera Hydroelectric Plant, in the state of São Paulo, Brazil. A total of 570 monkey sera samples were tested and none was reactive to antibodies against yellow fever virus. The results corroborate the epidemiology of yellow fever in the area. Even though it is considered a transition area, there were no reports to date of epizootics or yellow fever outbreaks in humans. Also, entomological investigations did not detect the presence of vectors of this arbovirus infection. ELISA proved to be fast, sensitive, an adequate assay, and an instrument for active search in the epidemiological surveillance of yellow fever allowing the implementation of prevention actions, even before the occurrence of epizootics.

Evaluation of a recombinant p24 antigen for the detection of Feline Immunodeficiency Virus-specific antibodies

Feline Immunodeficiency Virus is a worldwide infection and is considered a significant pathogen. The diagnosis of FIV infections is mainly based on commercially available rapid tests that are highly expensive in Brazil, hence it is rarely performed in the country. Furthermore, lentiviruses grow slowly and poorly in tissue cultures, making the production of viral antigen by classic means and thus the establishment of FIV immunodiagnosis impracticable. In order to deal with this, recombinant DNA techniques were adopted to produce the protein p24, a viral capsid antigen. The protein's reactivity evaluation analyzed by Western blot indicated that this recombinant antigen can be a useful tool for the immunodiagnostic of FIV infections.