Herpesviruses are the causative agents of several diseases. Infections are generally mild or asymptomatic in immunocompetent individuals. In contrast, herpesvirus infections continue to contribute to significant morbidity and mortality in immunocompromised patients. Few drugs are available for the treatment of human herpesvirus infections, mainly targeting the viral DNA polymerase. Moreover, no successful therapeutic options are available for the Epstein–Barr virus or human herpesvirus 8. Most licensed drugs share the same mechanism of action of targeting the viral polymerase and thus blocking DNA polymerization. Resistances to antiviral drugs have been observed for human cytomegalovirus, herpes simplex virus and varicella-zoster virus. A new terminase inhibitor, letermovir, recently proved effective against human cytomegalovirus. However, the letermovir has no significant activity against other herpesviruses. New antivirals targeting other replication steps, such as capsid maturation or DNA packaging, and inducing fewer adverse effects are therefore needed. Targeting capsid assembly or DNA packaging provides additional options for the development of new drugs. In this review, we summarize recent findings on capsid assembly and DNA packaging. We also described what is known about the structure and function of capsid and terminase proteins to identify novels targets for the development of new therapeutic options.

Human cytomegalovirus (HCMV) can cause serious diseases in immunocompromised patients. Current antiviral inhibitors all target the viral DNA polymerase. They have adverse effects, and prolonged treatment can select for drug resistance mutations. Thus, new drugs targeting other stages of replication are an urgent need. The terminase complex (pUL56–pUL89–pUL51) is highly specific, has no counterpart in the human organism, and thus represents a target of choice for new antivirals development. This complex is required for DNA processing and packaging. pUL52 was shown to be essential for the cleavage of concatemeric HCMV DNA and crucial for viral replication, but its functional domains are not yet identified. Polymorphism analysis was performed by sequencing UL52 from 61 HCMV naive strains and from 14 HCMV strains from patients treated with letermovir. Using sequence alignment and homology modeling, we identified conserved regions and potential functional motifs within the pUL52 sequence. Recombinant viruses were generated with specific serine or alanine substitutions in these putative patterns. Within conserved regions, we identified residues essential for viral replication probably involved in CXXC-like or zinc finger motifs. These results suggest that they are essential for pUL52 structure/function. Thus, these patterns represent potential targets for the development of new antivirals.

Background: Congenital CMV infection is the leading cause of neonatal neurological deficit. We herein studied in vitro and ex vivo the potential of the hyperimmune globulin Cytotect CP^® (Biotest, Germany) for congenital infection prevention and treatment. Methods: In vitro neutralization assays were conducted in fibroblasts and retinal epithelial cells on the CMV strains TB40/E and VHL/E to determine the 50% and 90% neutralizing doses (ND50 and ND90). The toxicity was assessed by measuring LDH release. Ex vivo assays were conducted in first-trimester villi explants with the TB40/E strain, namely, neutralization assays, the prevention of villi infection, and the inhibition of viral replication in infected villi. Viability was assessed by β-HCG quantification in supernatants. Results: The in vitro neutralization tests showed that Cytotect CP^®® inhibits the development of infection foci (DN50: 0.011–0.014 U/mL for VHL/E and 0.032–0.033 U/mL for TB40E) without any toxicity. In the ex vivo neutralization assays, the DN50 were 0.011 U/mL on day 7 and 0.093 U/mL on day 14. For the prevention of villi infection, the EC50 was 0.024 U/mL on day 7. Cytotect-CP^® did not inhibit viral growth in infected villi. No impact on villi viability was observed. Conclusions: These results sustained that Cytotect CP^® has the potential to prevent CMV congenital infection.

Le cytomégalovirus humain (CMVH) est un pathogène opportuniste majeur en cas d’immunodépression et représente la principale cause d’infection congénitale d’origine virale. Bien qu’efficace, l’utilisation des molécules conventionnelles est limitée par leur toxicité et par l’émergence de résistance du virus, rendant nécessaire le développement de nouveaux traitements. Lors de la réplication du CMVH, l’encapsidation de l’ADN est réalisée par le complexe terminase qui clive l’ADN pour empaqueter le génome dans la capside. L’absence d’homologues dans les cellules des mammifères rend les protéines du complexe terminase des cibles idéales pour des antiviraux spécifiques. Une nouvelle molécule, le letermovir, cible une étape exclusivement virale en interagissant avec le complexe terminase. Son efficacité a été prouvée lors d’essais cliniques de phase III. Néanmoins, son mécanisme d’action n’est, à ce jour, pas élucidé et aucune activité n’est observée contre les autres herpèsvirus.

Le cytomégalovirus humain (CMVH) est pathogène opportuniste majeur en cas d’immunodépression et représente la principale cause d’infection congénitale d’origine virale. Bien qu’efficaces, l’utilisation des molécules antivirales conventionnelles est limitée par leur toxicité et l’émergence de résistances. Face à ces constats, il est nécessaire de développer de nouvelles thérapies. L’étape d’encapsidation de l’ADN viral est essentielle à la réplication du CMVH. Les protéines impliquées dans cette étape (pUL56, pUL89, pUL51, pUL52, pUL77, pUL93, pUL104) sont des cibles privilégiées par le degré de conservation et de spécificité chez les herpèsvirus. Le développement récent du letermovir ciblant le complexe terminase (pUL56, pUL89 et pUL51) conforte ce choix. Cependant son mécanisme d’action exacte demeure inconnu et devant l’émergence de mutations à haut niveau de résistance il est nécessaire de poursuivre l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Afin d’étudier le mécanisme d’action du letermovir et de mettre en évidence de nouvelles cibles au sein des protéines impliquées dans l’étape d’encapsidation, 3 axes de recherche ont été menés. (I) Etude de l’implication de pUL51 dans le mécanisme d’action du letermovir. Nous avons pu mettre en évidence son implication par la caractérisation d’une nouvelle mutation de résistance au letermovir (A95V) issue d’une souche isolée chez un patient traité. (II) Identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans les protéines pUL51 et pUL52. Des approches bio-informatiques et expérimentales (production de virus recombinants et développement d’un inhibiteur peptidique) ont validé la présence d’un motif de type leucine-zipper dans la protéine pUL51 et des motifs de type CXXC et zinc-finger dans la protéine pUL52. Ces motifs, essentiels à la réplication virale, sont probablement impliqués dans la structurefonction de ces protéines et ainsi représentent un point de départ possible pour le développement de nouvelles thérapies. (III) Production des protéines recombinantes pUL56 et pUL89 dans l’objectif d’explorer le mécanisme d’action du letermovir. Nous avons initié des travaux de production protéiques dans un système d’expression baculovirus-cellules d’insectes. Nos résultats démontrent la production de pUL89. Cependant sa purification et la production de pUL56 nécessitent encore des étapes d’optimisation. Ainsi, ce travail de thèse a permis d’identifier de nouvelles cibles potentielles afin de faciliter le développement de nouvelles thérapies anti-CMVH et d’améliorer la compréhension du mécanisme d’action du letermovir.