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

Abstract

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.

Elimination of infected cells by apoptosis constitutes an ancestral mechanism of host defense against viral infection. Herpes simplex viruses (HSVs) encode several viral factors to counteract the apoptotic antiviral response. Among them, the R1 subunit of HSV type-2 ribonucleotide reductase (HSV-2 R1, also named ICP10), protects cells by interrupting death receptor-mediated signaling at, or upstream of, caspase-8 activation. Since protection against tumor necrosis factor alpha (TNFα)-induced apoptosis is decreased un cells infected with an HSV type-1 R1 null mutant, it has been proposed that HSV-1 R1 (ICP6) could also possess an antiapoptotic activity. The fundamental goal of this thesis is to better understand the mechanism and the potential of the HSV R1s antiapoptotic activity. In a first study, we investigated the mechanism of the antiapoptotic activity of HSV R1s by using TNFα and Fas ligand (FasL), two death-receptor inducers involved in anti-HSVs immune response. From this work, we report three main findings on the antiapoptotic activity of HSV R1s. First, HSV-1 R1 like HSV-2 R1 has the ability to protect cells against TNFα- and FasL-induced apoptosis. Second, HSV-1 R1 contributes in protecting infected cells against FasL. Third, HSV R1s and procaspase-8 interact in a way that inhibits the dimerization/activation of caspase-8. These results suggest that in addition to counteracting death receptor-induced apoptosis, HSV R1s could inhibit apoptosis induced by other signals that trigger caspase-8 activation during HSV infection. Double-stranded RNA (dsRNA) are viral intermediates notably produced by HSVs and have been shown to induce apoptosis via caspase-8 activation. We tested in a second study whether HSV R1s have the ability to counteract apoptosis triggered by polyriboinosinic : polyribocytidylic acid (poly(I:C)), a synthetic analog of dsRNA that triggers caspase-8 activation. We showed that HSVs infection protect epithelial cells from apoptosis induced by poly(I:C). We established that HSV-1 R1 is essential for the protection of HSV-1-infected cells against poly(I:C)-induced caspase-8 activation. HSV R1s interact not only with procaspase-8 but also with the receptor interacting protein 1 (RIP1). The interaction between RIP1 and HSV-2 R1 inhibits the binding of RIP1 to the Toll/interleukine-1 receptor-domain-containing adapter-inducing interferon β (TRIF), the adaptor of Toll-like receptor 3 that is an extracellular dsRNA sensor, which is required to activate caspase-8 following extracellular poly(I:C) stimulation and TRIF overexpression. Thus, HSV R1s have the ability to inhibit poly(I:C)-induced apoptosis at several levels by preventing caspase-8 dimerization/activation and TRIF RIP1 interaction. This work sheds light on the ability of HSV R1s to manipulate apoptosis. Early during the lytic cycle, protein levels of the cellular inhibitors of caspase-8 as cFLIP drop but HSV R1s accumulate concomitantly and act as a viral inhibitor of apoptosis by binding to procaspase-8 and RIP1 in a way that impairs caspase-8 activation by death-receptors and dsRNA detectors stimulation.