Implication of the unfolded protein response and autophagy in the morphogenesis of rotavirus
Implication de l'unfolded protein response et de l'autophagie dans la morphogénèse du rotavirus.
Résumé
Rotavirus is the major causative agent of severe gastroenteritis in young children worldwide. After assembly steps in the Endoplasmic Reticulum (ER), virions are released without any cellular lysis at the apical side of enterocytes, following an atypical trafficking pathway that bypasses the Golgi apparatus. This work is aimed at understanding the mechanisms of ER exit of rotavirus particles as well as their unconventional trafficking. Components of the protein folding and quality control machinery in the ER were found associated with viral assembly complexes. Consistent with this observation, viral infection induced ER stress, which activates a specific cellular response named the Unfold Protein Response (UPR). Rotavirus infection modulated differently the three UPR signaling pathways and only the IRE1 and PERK pathways were required for viral morphogenesis. Autophagy, besides being a degradative process, has recently been shown to be potentially involved in unconventional secretion pathways. We showed that the differentiation process of human intestinal epithelial Caco-2 cells into enterocyte-like phenotype was marked by the increase in expression of autophagic markers and the reduction of autophagic flux. Rotavirus infection blocked both the initiation and late steps of autophagy, in both undifferentiated and differentiated Caco-2 cells. Surprisingly, only in undifferentiated Caco-2 cells, rotavirus infection induced a lipidation of LC3 that was not associated with autophagy but correlated with a cleavage of ATG3, a protein directly involved in the lipidation process. Neither autophagy nor the lipidation of LC3 were required for rotavirus morphogenesis in Caco-2 cells.
Le rotavirus est le principal agent étiologique des gastro-entérites infantiles. Après l'assemblage dans le réticulum endoplasmique (RE), les virions sont relargués au niveau du pôle apical des entérocytes selon une voie de trafic atypique ne passant pas par l'appareil de Golgi. Ce travail a pour but d'étudier les mécanismes de sortie du RE et le trafic atypique du rotavirus. Des acteurs de la machinerie réticulaire de repliement et de contrôle qualité des protéines ont été retrouvés associés aux intermédiaires d'assemblage du rotavirus. En corrélation avec cela, l'infection provoque un stress du RE et active une réponse cellulaire spécifique, l'Unfolded Protein Response (UPR). Le rotavirus module de manière différentielle les trois voies de signalisation de l'UPR et seules les voies IRE1 et PERK sont requises pour la morphogénèse virale. L'autophagie, en dehors de son rôle dans la dégradation du matériel cellulaire, a été récemment impliquée dans des voies de sécrétion non conventionnelles. Dans les cellules épithéliales intestinales Caco-2, la différenciation cellulaire se manifeste par l'augmentation de l'expression des marqueurs autophagiques et la diminution du flux autophagique. Quelque soit l'état de différenciation des cellules, l'infection à rotavirus bloque à la fois la formation et la maturation des autophagosomes. Uniquement dans les cellules Caco-2 non différenciées, l'infection induit une lipidation de LC3 qui n'est pas associée à l'autophagie, mais qui corrèle avec un clivage de la protéine ATG3 impliquée dans le processus de lipidation. Ni l'autophagie, ni la lipidation de LC3 ne sont requises pour la morphogénèse du rotavirus dans les cellules Caco-2.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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