Soutenance de thèse de PRISCILA EL KAZZI

Ces dernières années, divers modifications épitranscriptomiques ont été détectées dans de nombreux ARN viraux, parcontre la fonction physiologique de la plupart d'entre eux reste mal connue. Parmi ces modifications, la 2'O-méthylation est une modification importante induite par des 2'O-méthyltransférases spécifiques virales ou cellulaires. Cette modification post-transcriptionnelle empêche la détection de l'ARN viral par les récepteurs de type RIG qui régulent l'expression de l'interféron de type 1. Par conséquent, la 2'O-méthylation de l'ARN est considérée comme un marqueur du "soi". Dans cet étude, nous avons abordé la possibilité que la méthylation de l'ARN 2'O puisse interferait avec l'action antivirale des facteurs de restriction induits par l'interféron, et nous avons démontré que l'activité exonucléase de l'ISG20 est altérée par la 2'O-méthylation de l'ARN. Nous avons ainsi élucidé une nouvelle conséquence des modifications épitranscriptomiques de l'ARN viral et concluons que l'activité de restriction induite par ISG20 peut être contrecarrée par la 2'O-méthylation catalysée par les 2'O-méthyltransférases de l’hôtes. Ceci est supporté par une étude biochimique combinée à des expériences réalisées dans le cadre de l'infection par le VIH. Nous avons démontrer que l'activité ISG20 est fortement altérée lorsque l'exonucléase rencontre des marques épitranscriptomiques de 2'O-méthylation. ISG20 arrête deux nucléotides en amont et au niveau du résidu méthylé. Les analyses structure-fonction ont révélé que les résidus ISG20 R53 et D90 jouent un rôle clé dans l'altération de l'hydrolyse de l'ARN, qui résulte d'un clash stérique de ces résidus avec le nucléotide 2'O-méthylé. Nous avons ensuite extrapolé nos observations sur un modèle infectieux notamment le VIH-1 qui est naturellement 2'O-méthylé par l'hôte FTSJ3. En comparant la sensibilité à l'ISG20 des ARN du VIH-1 extraits de virus hypo-méthylés (produits dans les cellules FTSJ3-KO) et de virus normalement méthylés, nous avons montré que la 2'O-méthylation interne protège le génome du VIH-1 de la dégradation médiée par ISG20. Nous avons confirmé cette observation dans les cellules infectées et montré que ISG20 exprimé de manière ectopique réduit considérablement la réplication du virus VIH-1 hypométhylé pseudotypé VSV-G, en conséquence d'une altération de la rétro-transcription. Ce projet d’or à permit de mettent en lumière le nouveau rôle pro-viral de la 2'O-méthylation de l'ARN viral. En effet, nous avons démontré que la 2'O-méthylation du VIH-1 favorise la réplication virale en limitant la restriction médiée par ISG20.

In these last years, epitranscriptomic modifications have been detected in numerous viral RNA, but the physiological function of most of them remains barely understood. Among these modifications, 2’O-methylation is an important modification induced by specific viral or cellular RNA 2’O-methyltransferases. This post-transcriptional modification prevents viral RNA detection by RIG-like receptors that regulate type-1 interferon expression. Therefore, RNA 2’O methylation is considered as a “self” marker. In this work, we addressed the possibility that RNA 2’O methylation may interplay with the antiviral action of interferon-induced restriction factors, and we demonstrated that the exonuclease activity of ISG20 is impaired by RNA 2’O-methylation. We elucidated a new consequence of viral RNA epitranscriptomic modifications, and we conclude that ISG20 restriction activity can be counteracted by the 2’O-methylation catalyzed by the host 2’O-methyltransferases. Our conclusions are supported by a biochemical study combined with experiments performed in the context of HIV infection. Briefly, we show that ISG20 activity is strongly impaired when the exonuclease encounters 2’O-methylation epitranscriptomic marks. ISG20 stops two nucleotides upstream and at the methylated residue. Structure-function analyses revealed that ISG20 R53 and D90 residues play a key role in the RNA hydrolysis impairment, which results from a steric clash of these residues with the 2’O-methylated nucleotide. We next extrapolated our observations to HIV-1 which is naturally 2'O-methylated by the host FTSJ3. By comparing the sensitivity to ISG20 of HIV-1 RNAs extracted from hypo-methylated viruses (produced in FTSJ3-KO cells) and from normally methylated viruses, we showed that internal 2’O-methylation protects the HIV-1 genome from ISG20 degradation. We confirmed this observation in infected cells and showed that ectopically expressed ISG20 drastically reduces the replication of hypomethylated VSV-G pseudotyped HIV-1 virus, as a consequence of impaired reverse transcription. Altogether, our results shed light on a new pro-viral role of viral RNA 2’O-methylation. Indeed, we demonstrated that HIV-1 2’O-methylation promotes viral replication by limiting ISG20-mediated restriction.