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Implication of the cellular factor CTCF and of transcriptional interference in the regulation of Bovine Leukemia Virus gene expression.

par Bellefroid, Maxime
Président du jury Vanhamme, Luc
Promoteur Van Lint, Carine
Publication Non publié, 2022-03-25

Thèse de doctorat

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Résumé :

EN-Bovine leukemia virus (BLV) is a retrovirus naturally infecting cattle and causing enzootic bovine leukemia (EBL), a form of leukemia affecting B-lymphocytes. The main feature of BLV infection is viral latency due to genetic and epigenetic repressions of viral gene expression from the main viral promoter, the 5’LTR, thereby allowing the virus to escape the host immune system and induce tumor development. Recent data have demonstrated that the regulation of BLV transcription is not solely dependent on the 5’LTR. Indeed, two new active promoters have been identified despite the transcriptional repression of the 5’LTR: a cluster of 5 independent RNAPIII promoters is responsible for the expression of 10 viral miRNAs and a RNAPII promoter located in the 3’LTR is responsible for the expression of antisense transcripts.In the main part of our PhD thesis, we studied the involvement of the cellular factor CTCF in the epigenetic and transcriptional regulation of BLV gene expression. By conducting transient transfection experiments, we demonstrated its repressive or activating role on the promoter activity of the 5’LTR or 3’LTR, respectively, which could be related to the ability of CTCF to delimit epigenetic boundaries. Furthermore, by 4C-seq and ChIP-seq experiments in model BLV-infected cell lines, we showed the formation of chromatin loops between the BLV provirus and cellular genes associated with the presence of CTCF and of the cellular cohesin complex. Finally, by studying the phenomenon of transcriptional interference as a potential new regulatory mechanism of the activity of the different BLV promoter units, we demonstrated the interdependence between the promoter activities of the 5’LTR and 3’LTR, through CTCF. Together, these results identify CTCF as a new player in the transcriptional regulation of BLV, and potentially in the tumor development induced by this retrovirus.In the other part of our PhD thesis, we initiated the study of the expression of circular RNAs (circRNAs) as a new form of transcripts expressed by BLV. In model BLV-infected cell lines, we observed the expression of two non-canonical circRNAs, located in the 5’LTR and in the miRNA region, respectively. These data suggest that, through their critical localization, these circRNAs could potentially play an important role in BLV transcriptional regulation or BLV-induced pathogenesis.FR-Le virus de la leucémie bovine (BLV) est un rétrovirus infectant naturellement les bovins et qui provoque la leucémie bovine enzootique (LBE), une forme de leucémie affectant les lymphocytes B. La principale caractéristique de l’infection par le BLV est la latence virale due à la répression génétique ou épigénétique de l’expression des gènes viraux initiée au départ du promoteur viral principal, le LTR5’, ce qui permet au virus d’échapper au système immunitaire de l’hôte et d’induire le développement tumoral. Cependant, des données récentes démontrent que la régulation de la transcription du BLV ne dépend pas uniquement du LTR5'. En effet, deux nouveaux promoteurs actifs ont été identifiés malgré la répression transcriptionnelle du LTR5’ : un cluster de 5 promoteurs RNAPIII- dépendants est responsable de l’expression de 10 miRNAs viraux et un promoteur RNAPII-dépendant situé au niveau du LTR3’ est responsable de l’expression de transcrits viraux antisens.Dans la partie principale de cette thèse, nous avons étudié l’implication du facteur cellulaire CTCF dans la régulation épigénétique et transcriptionnelle du BLV. Par des expériences de transfection transitoire, nous avons démontré le rôle répresseur ou activateur de CTCF sur l’activité promotrice du LTR5’ ou LTR3’, respectivement, rôle qui pourrait être lié à la capacité de CTCF à délimiter des frontières épigénétiques. De plus, par des expériences de 4C-seq et de ChIP-seq en lignées cellulaires infectées modèles, nous avons montré la formation de boucles chromatiniennes entre le provirus BLV et des gènes cellulaires ; ces boucles étant associées à la présence de CTCF et du complexe cellulaire de la cohésine. Finalement, en étudiant le phénomène d’interférence transcriptionnelle comme potentiel nouveau mécanisme régulateur de l’activité des trois différentes unités promotrices du BLV, nous avons mis en évidence une interdépendance entre les activités promotrices du LTR5’ et du LTR3’, par l’intermédiaire de CTCF. Ensemble, ces résultats identifient CTCF comme un nouvel acteur dans la régulation transcriptionnelle du BLV, et potentiellement dans le développement tumoral induit par ce rétrovirus.Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons initié l’étude de l’expression d’ARNs circulaires (circRNAs) comme une nouvelle forme de transcrits exprimés par le BLV. Dans des lignées cellulaires infectées modèles, nous avons observé l’expression de deux circRNAs non canoniques se trouvant, respectivement, au niveau du LTR5’ et de la région des miRNAs. Ensemble, nos résultats suggèrent que les circRNAs pourraient potentiellement jouer un rôle important dans la régulation transcriptionnelle du BLV ou dans la pathogenèse induite par le BLV.