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    Le transcriptome du VIH sous l’œil du séquençage MinION

    Équipe Clarisse Berlioz-Torrent et Stéphane Emiliani

    Analyse dynamique du transcriptome du VIH par séquençage pleine longueur.

     

    Lors de l’infection de lymphocytes T par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), plus d’une cinquantaine d’ARNs viraux sont générés par un mécanisme d’épissage alternatif. Une production contrôlée de ces différents ARNs au cours de l’infection est déterminante pour une réplication efficace du virus. L’équipe Interaction hôte-virus, en collaboration avec la plateforme de Génomique de l’IBENS, a utilisé la troisième génération de séquençage « pleine longueur » (MinION, d’Oxford Nanopore Technologies) pour analyser de façon dynamique l’intégralité du transcriptome du VIH exprimé dans des lymphocytes T primaires lors des phases précoces de l’infection. Cette étude a été publiée dans la revue Retrovirology.

     

    L’épissage alternatif est un processus cellulaire médié par un large complexe ribonucléoprotéique, le splicéosome, qui permet de générer à partir d’un ARN pré-messager un éventail d’isoformes d'ARNm. C’est un moyen pour la majorité des gènes cellulaires d'étendre et de réguler leur expression.

    Lors de l’infection par le VIH, le virus utilise ce processus d’épissage alternatif pour générer, à partir d’un seul ARN pré-messager non épissé, plus d’une cinquantaine de transcrits viraux épissés. Ces différents ARNs permettent d’une part de produire le génome viral qui sera incorporé dans de nouveaux virus et d’autre part servent de matrice pour la traduction de l’ensemble des protéines virales nécessaires à la formation des nouveaux virus. Un déséquilibre dans ce processus peut avoir des conséquences importantes sur la réplication virale. L’épissage alternatif du VIH est donc une étape particulièrement régulée, spatialement et temporellement, au cours de l’infection. 

    De par le nombre et la diversité des isoformes d’ARNs générées, le transcriptome viral est particulièrement complexe à étudier. 

    Dans une étude dirigée par Sarah Gallois-Montbrun au sein de l’équipe « interaction hôte-virus », en collaboration avec la plateforme de Génomique de l’IBENS, Nam Nguyen Quang et coll. ont utilisé la nouvelle génération de séquençage « pleine longueur » MinION d’Oxford Nanopore Technologies pour analyser de façon dynamique l’ensemble du transcriptome viral produit lors de l’infection de lymphocytes T primaires par le VIH.

      

     

    Analyse par séquençage pleine longueur du transcriptome du VIH exprimé dans des lymphocytes T CD4+ primaires infectés. Les cellules CD4+ primaires ont été infectées par le VIH-1, les lysats cellulaires ont été collectés entre 12 et 24 h post-infection, les ARNs ont été extraits et reverse transcrits et les banques de séquençage ont été préparées. Le séquençage MinION (ONT) a été réalisé et l’analyse des lectures de séquences a permis d’identifier et de quantifier l’ensemble des isoformes d’ARN produits au cours de l’infection.

     

     

     

    Les séquences obtenues, de plusieurs milliers de nucléotides, se sont révélées suffisamment longues pour couvrir toutes les possibilités de jonctions d’épissage, et pour identifier plus de 150 combinaisons d’exons produits lors d’une infection. Cinquante-trois isoformes d’ARN viral, dont 14 nouvelles, ont été considérées pour les analyses quantitatives. La quantification de l’usage de chaque site d’épissage et des niveaux d’expression de chaque transcrit a permis de construire des « arbres d’épissage », des représentations quantitatives originales de la cascade des évènements d’épissage qui aboutissent aux différentes isoformes d’ARNs viraux. Grâce à cette approche, les auteurs ont généré pour la première fois une carte dynamique de la régulation du transcriptome viral produits entre 12h et 24h d’infection.

     

    Dans l'ensemble, cette étude démontre que le séquençage pleine longueur est une stratégie robuste qui permet de capturer la dynamique du processus d’épissage alternatif et l’expression du transcriptome viral qui en résulte. Il s'agit d'un outil prometteur pour acquérir de nouvelles connaissances sur la régulation de cette étape hautement dynamique du cycle de réplication du VIH. 

     

    En savoir plus

    Nguyen Quang N, Goudey S, Ségéral E, Mohammad A, Lemoine S, Blugeon C, Versapuech M, Paillart JC, Berlioz-Torrent C, Emiliani S, Gallois-Montbrun S. Dynamic nanopore long-read sequencing analysis of HIV-1 splicing events during the early steps of infection. Retrovirology. 2020 Aug 17;17(1):25. doi: 10.1186/s12977-020-00533-1. PMID: 32807178; PMCID: PMC7433067.

     

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