Virus-host interactions: Investigating the interferon response on Zika virus replication and Zika virus host dependencies on metabolism

The wide-spread outbreak of Zika virus (ZIKV) infection poses a significant threat to global health. A strong link between Zika virus and clinical birth defects, particularly microcephaly, warrants urgent study of the molecular mechanisms underlying ZIKV pathogenesis. Virus-host interactions determine the outcome of infection, thus we delved into the innate immune response against ZIKV infection and evaluated ZIKV dependency on host metabolism. Type 1 interferons (IFNs) are critical for host resistance against ZIKV. The first part of this study evaluates the effect of interferon and interferon-stimulated genes (ISGs) against ZIKV infection of Asian lineages (PLCal_ZV and PRVABC59). We have shown that type-1 IFN strongly inhibits ZIKV replication in human hepatoma Huh-7.5 cells and the ISG, IFITM3 contributes significantly to this inhibition, agreeing with published reports. We have demonstrated that cholesterol accumulation in endosomes does not restrict ZIKV replication, suggesting an alternative mechanism behind IFITM3 mediated ZIKV inhibition. To assess whether other ISGs contribute to restricting ZIKV infection, we tested a panel of ISGs. MxB, an interferon inducible myxovirus resistance protein, has been reported to restrict HIV-1 and herpesvirus infection. Interestingly, while both ZIKV Asian isolates are resistant to MxB, the African isolate MR766 is susceptible to MxB inhibition. We further identify IFI6 as a potent inhibitor of ZIKV replication for which the mechanism behind its antiviral activity remains to be elucidated. The second part of this study addresses the dependency of ZIKV on host cellular metabolism. We investigated the effect of two ZIKV proteins, NS4A and NS4B on mitochondrial respiration in U87-MG cells, a human primary glioblastoma cell line. Our results show that NS4B significantly decreases mitochondrial respiration, while basal respiration for NS4A expressing cells are comparable to the control. These findings expand on the role of specific ISGs in restricting ZIKV replication and highlight the need for investigating the underlying mechanisms behind viral restriction. Our results also support a model in which ZIKV infection causes an imbalance in mitochondrial homeostasis by decreasing mitochondrial respiration.L'éclosion répandue de l'infection au virus Zika (ZIKV) menace de façon significative la santé mondiale. L'établissement d'un lien important entre le virus Zika et certaines anomalies congénitales cliniques, et plus particulièrement la microcéphalie, presse l'étude des mécanismes moléculaires responsables de la pathogénicité du ZIKV. Les interactions entre l'hôte et le virus déterminent le cours de l'infection. Ainsi, nous avons étudié la réponse immunitaire innée au ZIKV, et évalué la dépendance du virus au métabolisme de l'hôte. Les interférons (IFNs) de type I sont cruciaux à la résistance de l'hôte contre le virus. La première partie de cette étude détermine l'effet des IFNs et des gènes stimulés par les IFNs (gènes appelés ISG pour Interferon-Stimulated Genes) contre l'infection au ZIKV issu de lignées asiatiques (PLCal_ZV et PRVABC59). Nous avons montré que les IFNs de type I empêchent la réplication du virus dans les cellules humaines hépatiques Huh-7.5, et que le gène IFITM3 (gène ISG) contribue significativement à inhiber le virus, ce qui concorde avec d'autres rapports déjà publiés. Nous avons également établi que l'accumulation de cholestérol dans les endosomes ne restreint pas la réplication du ZIKV, ce qui suggère un mécanisme alternatif à l'inhibition du virus induite par le gène IFITM3. Afin d'évaluer si d'autres ISGs participent à la modulation de l'infection au ZIKV, nous avons testé un panel d'ISGs. Il a été démontré que la protéine MxB dont l'expression est induite par interféron, limite l'infection au VIH-1 et à l'herpèsvirus. Étonnamment, alors que les deux lignées asiatiques du ZIKV sont résistantes à cette protéine, l'isolat MR766 d'Afrique ne l'est pas. Nous avons identifié la protéine IFI6 en tant qu'inhibiteur potentiel de la réplication du ZIKV; cependant le mécanisme de son activité antivirale demeure inconnu. La seconde partie de cette étudie aborde la dépendance du ZIKV au métabolisme de la cellule hôte. Nous avons examiné l'effet de NS4A et NS4B, deux protéines du virus, sur la respiration mitochondriale dans les cellules U87-MG, cellules humaines issues de glioblastome. Nos résultats montrent qu'alors que la respiration mitochondriale est significativement diminuée par NS4B, elle demeure inchangée dans les cellules exprimant NS4A comparativement à celle des cellules contrôle. Ces observations élargissent le rôle antiviral de certains ISGs dans la restriction de la réplication du virus Zika, et mettent en exergue le besoin d'en étudier les mécanismes. Nos données renforcent également un model selon lequel l'infection au ZIKV entraîne un déséquilibre dans l'homéostasie mitochondriale en diminuant la respiration mitochondriale