LA RESISTANCE SECONDAIRE DU VIH-1 AUX ANTIRETROVIRAUX

Organisation génomique du VIH-1 

Le génome d’un retrovirus est constitué d’un dimère d’ARN simple brin de polarité positive encapsidé dans une bi-couche lipidique. Sa taille est d’environ 7-11 kb, et il est constitué de régions codant pour les gènes Gag, Pol et Env, flanquées aux deux extrémités 5′ et 3′ par les régions non codantes, LTRs (voir figure 2) (Jern et Coffin 2008). (Tiré du traité de virologie médicale Pr J-M Huraux, 2003)

 Les LTR (Long Terminal Repeat) 

Les LTRs sont constitués de régions uniques U3 et U5 séparées par le segment R, répété au niveau des deux extrémités du génome à ARN. La région U3 est variable en longueurs et contient les sites de fixation pour les différents facteurs de transcription pour amorçage et contrôle de la réplication virale. Plusieurs études ont montré que ces sites de fixation pour les facteurs de transcription et autres motifs importants du LTR comme le boxe-TATA couplé avec le boxe-GC/GT spécifiant l’initiation de la transcription et le signal de polyadénylation AATAAA en 3′ sont restés fonctionnel dans plusieurs LTRS des HERV (Jern et Coffin 2008). 

Les gènes de structures : gag, pol, env 

 Le gène gag (groupe antigène) 

Le gène gag code pour la protéine structure clé responsable de l’assemblage du virion dans les cellules infectées. La polyproteine Pr55gag joue un rôle central dans cet assemblage et est suffisant pour la production des particules virales non infectieuses en l’absence des autres protéines virales (Bukrinskaya 2007); elle est clivée par la protéase virale pour donner la matrice (MA, p17), la capside (CA, p24), le nucléocapside (NC) et la protéine p6 (Sundquist et Kräusslich 2012). La protéine GAG P55 contient trois domaines fonctionnels impliqués dans la morphogénèse du virus ; le domaine de fixation membranaire (M), le domaine d’interaction gag-gag (I) et le domaine terminal (L) (Freed 1998). Le domaine M est localisé au niveau de la région N-terminal du gag, il contient un acide myristique liée de façon covalente à la région amino terminal de la matrice. Le domaine I responsable de la multimérisation du gag est localisé dans la même région que le nucléocapside et la capside. Le domaine L près du Cterminal contient la p6 et est responsable de l’attachement du virus (Bukrinskaya 2007).

 Le gène pol 

Les gènes gag et pol du VIH-1 sont initialement traduits en polyprotéine, qui par la suite est clivé par la protéase virale pour produire des virions matures. Le gène gag est exprimé en une protéine précurseurs de 55 kDa, Pr55gag, et le gène pol sous forme d’une protéine de fusion de 160 kDa, Gag-Pol (Pr160 Gag-Pol). Ces précursseurs polyprotéiques sont codés par le même ARNm mais ne sont pas synthétisés en des proportions différentes. Le gène pol ne possède pas son propre codon d’initiation et ce codon est situé au niveau de la région -1 du cadre de lecture avec respect du gag. La fusion gag-pol est clivé en matrice, capside (CA), proteine P2 et nucléocapside (NC), et également en protéines, protéase (Pr), transcriptase inverse (TI) et intégrase (IN) (Shehu-Xhilaga et al. 2001). – Transcriptase inverse (TI) : La transcriptase inverse ou reverse transcriptase est l’enzyme responsable de la rétrotranscription de l’ARN en ADN double brin (di Marzo Veronese et al. 1986). A l’image des autres enzymes codés par le gène Pol, la fonction enzymatique de la TI se situe au niveau d’un hétérodimère constitué de deux sous-unités, p66 et p51 (Schulze et al. 1991; Kohlstaedt et al. 1992; Szilvay et al. 1993). La formation de cet hétérodimère requière la protéolyse par le domaine Rnase H d’un des sous-unités p66, aboutissant à la p51, qui va être associé avec la p66 pour être actif (Schulze et al. 1991). La Rnase H rétrovirale appartient à une famille d’enzyme retrouvé dans tous les domaines de la vie (Cerritelli et Crouch 2009). C’est un endonucléase qui dégrade l’ARN de l’hybride ARN/ADN formé lors de la première phase de la transcription inverse (Repaske et al. 1989; Tanese et al. 1991; Hostomsky et al. 1992). – Protéase (Pr) : Les polyprotéines gag et gag-pol doivent être clivées par la protéase, et leurs réarrangements conformationnel avec les autres particules virales sont nécessaires pour produire des virions infectieux. Certains de ces événements de maturation peuvent se produire simultanément avec l’assemblage et le bourgeonnement (Kaplan et al. 1994). La protéase clive plusieurs polyproteines pour produire la Matrice, la capside (CA), le nucléocapside (NC), et la protéine p6 de gag et la PR, la TI, et l’Intégrase de Pol. La fonction de la protéase en tant que dimère et partie de Pol, l’activité enzymatique de la protéase dépend tout d’abord de la concentration en gag-pol et du taux d’auto-fonctionnement, qui pourrait être influencé par la séquence de P6 adjacent (Zybarth et Carter 1995). Le site actif de l’enzyme est formé d’interface de dimer, dont les 99 résidus monomères contribuent essentiellement à la catalyse de l’acide aspartique (Asp25) (Condra et al. 1995; Ridky et Leis 1995). – Intégrase (IN) Après la transcription inverse, l’intégrase (IN) catalyse une série de réactions pour intégrer le génome viral dans le chromosome de la cellule. La première étape consiste en l’excision de deux nucléotides de chaque brin d’ADN linéaire du virus, laissant une extrémité CA OH libre (Katz et Skalka 1994). Le dinucléotide CA est retrouvé à l’extremité de plusieurs retrotransposons, et la mutation de ces nucléotides réduit substantiellement l’efficience de l’activité 3′. Au cours de la seconde étape, les extrémités 3′ forment une liaison covalente avec l’extrémité 5′ de l’ADN cible. La troisième étape implique probablement les enzymes cellulaires, les nucléotides non appariés au niveau de l’extrémité 5′ viral sont enlevés et cette extrémité est liée à la cellule cible à son extrémité 3′, générant un provirus intégré, flanqué de cinq paires de bases de répétitions directes de l’ADN cible (Miller et al. 1995). Le mécanisme enzymatique de l’IN implique deux réactions de transestérification séquentielle et requiert de l’énergie provenant de source non exogène, mais un cofacteur métal approprié est nécessaire (Mn2+, ou Mg2+) (Katz et Skalka 1994).

 Le gène env 

La glycoprotéine env (enveloppe) est un trimère, et le seul antigène viral codé retrouvé à la surface du VIH ; elle est responsable de l’entrée du virus dans la cellule hôte (Julien et al. 2013). La glycoprotéine env est synthétisée sous forme d’un précurseur d’une taille approximative de 845 à 870 acides aminés au niveau du réticulum endoplasmique rugueux. L’Asparagine liés, les chaînes de sucre à haute teneur en mannose sont ajoutées pour former la glycoprotéine gp160 (Wyatt et Sodroski 1998); qui par la suite fera l’objet d’une trimérisation suivi du clivage par la protéase pour donner des hétérodimères glycoproteiques gp120 et gp41. La gp 120 et gp41 sont les cibles des anticorps neutralisants. Différentes structures de gp120 et gp41, isolées ou couplées avec différents ligands ont été déterminés (Julien et al. 2013). 5-2-3 Les gènes de régulation En plus des gènes prototypes rétrovirales gag, pol et env, le VIH-1 code pour six autres gènes, tat, rev, nef, vif, vpr et vpu (Frankel et Young 1998). Bien que les gènes tat et rev soit requis pour la réplication virale, nef, vif, vpr et vpu sont généralement indispensables pour la croissance virale dans la plupart des systèmes in vitro (Strebel et al. 1988; Fan et Peden 1992). Toutes fois ces protéines sont souvent nécessaire pour la réplication et la pathogénèse virales in vivo et permettent de mener à bien l’essentiel des fonctions pendant le cycle viral. Par conséquent, la présence ou l’absence de ces protéines auxiliaires change significativement le cours et la sévérité de l’infection virale (Bour et Strebel 2000).

 Le gène nef (Negative regulator factor) 

La gène nef du VIH-1 est une protéine myristoylé de 27 kDa abondamment produit lors de la phase précoce du cycle de réplication virale. Il est très conservé chez tous les lentivirus des primates, suggérant que sa fonction est essentielle pour la survie de ces pathogènes. Cependant, Etat des lieux de la résistance secondaire du VIH-1 aux ARV en Guinée les premières publications ont rapporté son effet négatif sur la réplication virale, d’où le nom « negative factor » or nef (Ahmad et Venkatesan 1988; Cheng-Mayer et al. 1989). Le gène nef est un des gènes accessoires et sa fonction est essentielle pour le maintien du niveau de la réplication et de la pathogenèse chez les macaques adultes infectés par le virus de l’immunodéficience simienne (SIV) (Harris 1999; Ono et al. 2000). Le rôle du gène nef dans la réplication et la pathogenèse virales a été souligné dans de récentes découvertes, rapportant ainsi que le VIH isolé chez les non-progresseurs étaient porteur d’une délétion du gène nef (Deacon et al. 1995; Ono et al. 2000). 

 Le gène tat (transactivator of transcription) 

Le gène tat code pour 101 acides aminés essentiels à la transcription et la réplication virale. Par son interaction avec le tar, tat active la transcription au niveau du VIH-1 par promotion de l’assemblage du complexe de transcription sur le LTR par de multiples interactions protéineprotéine (Marcello et al. 2004). En plus de son rôle crucial dans l’activation de la transcription virale, Tat est associé à de nombreuses activités additionnelles (Gallo 1999). Le gène tat extracellulaire induit la production des cytokines tels que le TGFb (transforming growth factor beta), IL-2, ou Il-6 (Zauli et al. 1992; Lotz et al. 1994; Scala et al. 1994; Westendorp et al. 1994).