Résistance du VIH-1 aux ARV chez les patients sous traitement antirétroviral

Les gènes de structure

Le gène gag (gènes des antigènes de groupe) : c’est le premier cadre de lecture ouvert sur le génome du VIH. Il a une longueur d’environ 1500 Pb (paires de bases). Il code pour la polyprotéine Pr55gag. Cette dernière, après clivage par la PR, donne de l’extrémité N-terminale vers C-terminale, les protéines structurales du virion mature : p17MA, p24CA, p7NC, p6 et 2 petits peptides p1gag et p2gag. Une mutation introduite dans le gène gag (dans la partie codant pour la protéine p24) entraîne l’incapacité du virus muté à se répliquer. Le domaine MA (matrice) de la polyprotéine gag joue plusieurs rôles importants au cours de l’assemblage du virus. La polyprotéine gag est connue pour cibler le feuillet interne de la membrane plasmique pour le bourgeonnement du virus. Mais des études ont révélé que la MA contribue également à l’emballage sélective de l’ARN génomique (ARNg) dans les virions [68]. Le ciblage et la reliure de gag à la membrane plasmique sont les premières étapes de ce processus d’assemblage et sont médiés par le domaine de la MA de gag [18]. Le gène pol (polymérase) : c’est le gène le plus conservé du génome. Il a une longueur d’environ 3000 Pb et code pour la protéine Pr160gagpol. A son extrémité, existe un petit gène qui code pour une PR dont le rôle est de cliver les protéines produites par le gène gag. Le gène pol code pour les 3 enzymes virales :  La RT : c’est une ADN polymérase ARN dépendante qui est l’une des enzymes les plus importantes. Elle est responsable d’une part, de la transformation de l’ARN simple brin en ADN proviral simple brin et d’autres part, de la formation de l’ADN complémentaire qui va donner naissance à un ADN double brin capable de s’intégrer dans le génome cellulaire. Elle est aussi responsable de la grande diversité du VIH du fait de 11 la survenue de nombreuses erreurs pendant les cycles de réplication et de l’absence de système de correction.  La PR joue un rôle important dans la maturation des particules virales. Elle est obtenue après clivage de la polyprotéine Pol. Les polyprotéines Gag et Gag-Pol qui sont incorporées dans les virions immatures doivent être clivées par la PR pour produire des virions matures infectieux. La PR clive au niveau de plusieurs sites au sein de la polyprotéine Gag-Pol pour produire les sous-unités MA, CA, NC, et les protéines P6.  L’IN va permettre l’intégration dans le génome de la cellule infectée de l’ADN néo synthétisé par la RT. Pour cela, l’enzyme coupe le génome cellulaire pour y intégrer le provirus par les séquences LTR qui constituent les points d’ancrage. Le gène env (pour enveloppe): c’est le gène le plus variable avec une longueur d’environ 2500pb. Il permet la synthèse des glycoprotéines de l’enveloppe virale à partir d’un précurseur intracellulaire. Il est caractérisé par un polymorphisme important qui permet au virus d’échapper au système immunitaire. Les glycoprotéines Env sont synthétisées sous forme d’une polyprotéine (gp160) qui est clivée par des PR cellulaires. Elles vont donner à maturité la glycoprotéine de surface gp120 et la glycoprotéine transmembranaire gp41. Lors de l’assemblage du virus, le complexe gp120/gp41 est incorporé sous forme de pointes hétérotrimériques dans la bicouche lipidique des virions néoformés [15]. Le VIH-1 est entièrement dépendant de la protéine Env pour pénétrer dans les cellules. Le précurseur Env (ou gp160) génère les 2 glycoprotéines qui forment l’enveloppe virale [16] :  La glycoprotéine de surface Gp120 est composée de 5 domaines (C1-C5) très bien conservés d’une souche à l’autre et de 5 domaines hypervariables (V1-V5) qui forment à leur base des boucles. La boucle V3 apparait dans le choix du tropisme viral. Elle détermine l’efficience avec laquelle le CD4 soluble peut bloquer l’infectivité de la souche virale. 12  La glycoprotéine transmembranaire Gp41 contient un domaine Nterminal promoteur de la fusion membranaire entre le virus et la cellule hôte. Elle est liée aux régions hydrophobes des extrémités N-terminal de la gp120.

Les gènes de régulation

Les gènes tat et rev codent pour les protéines virales régulatrices : Le gène tat (trans-activator of transcription) est formé de deux exons. Il code pour les protéines p16Tat et p14Tat, toutes deux fonctionnelles. La p14, synthétisée la première, se lie à l’élément TAR du LTR pour activer la transcription des ARNm viraux. Le Tat, petite protéine de base (86-102 résidus), améliore considérablement l’efficacité de la transcription virale. Le Tat est une protéine de transactivation robuste. L’activité de la transactivation n’est pas limitée à des gènes du VIH-1 seulement. En effet, Tat semble réguler positivement un certain nombre de gènes viraux nonVIH résultant en une activation du virus. En outre, tat a été impliqué comme un modulateur de niveau d’expression d’un certain nombre de gènes cellulaires [83]. Le gène rev (regulator of expression virus) est le second facteur de régulation nécessaire à l’expression du virus. Il code pour la phosphoprotéine pp20Rev qui s’accumule dans le nucléole de la cellule hôte. Cette phosphoprotéine intervient dans la régulation post-transcriptionnelle des gènes de structure. Elle assure le transport des transcrits primaires ou monoépissés du noyau vers le cytoplasme. La protéine Rev a été longtemps reconnue comme essentiel pour la phase tardive du cycle de réplication du virus. En effet, sa forte augmentation est suivie de l’expression des protéines structurales. Tout de même, un certain nombre d’études récentes ont démontré que Rev peut également interférer avec l’intégration de l’ADNc par transcription inverse dans le génome de la cellule hôte [38]. 13 3.2.4. Les gènes auxiliaires – Le gène vif (virion infectivity factor) est une petite phosphoprotéine de 23kD de base essentielle à la réplication virale et à la pathogénèse. La fonction la mieux caractérisée de Vif est sa capacité à neutraliser le facteur antiviral de la cellule hôte. Ce facteur est connu sous le nom de l’APOBEC3. Sa neutralisation rend les particules virales plus infectieuses. En outre, le Vif peut réguler la transcription inverse et la phase avancée de la réplication de la particule virale et provoquer la cessation du cycle cellulaire en phase G2 [57]. – Le gène vpr (viral protein R) code pour une protéine de 14kD incorporée dans le noyau du virion. Cette protéine contribue à la pathogenèse du VIH-1 à travers [54] :  la transactivation des LTR,  le transport du complexe de pré intégration dans le noyau,  l’arrêt de la croissance cellulaire en phase G2 et  l’induction de l’apoptose. – Le gène vpu (viral protein U) est retrouvé dans le génome du VIH-1 et du SIVcpz et non chez le VIH-2. Elle est la plus petite des protéines codées par le VIH-1. C’est une protéine transmembranaire interagissant avec la molécule CD4 au niveau du réticulum endoplasmique rugueux entraînant sa dégradation par la voie du protéasome. Le Vpu joue un rôle de facilitateur pour la libération des virions à partir des cellules infectées. Cependant, la libération du virus est spécifique de certaines cellules. C’est ce qui suggère que certaines cellules peuvent exprimer un facteur de restriction qui empêche la libération du virus en l’absence de vpu. La BST-2 (Bone Marrow Stromal antigen 2) ou tetherin a été identifiée comme étant ce facteur [81]. – Le gène nef (negative expression factor) code pour une protéine de 27kD myristillée. Cette dernière est une des premières protéines synthétisées dans les cellules infectées. Le gène nef est l’un des gènes accessoires les plus importants. Il  est nécessaire pour une forte réplication virale et par conséquent, contribue indirectement à la destruction des cellules T CD4+. 4. Variabilité génétique Le VIH-1 comprend 4 groupes : M, N, O et P  Le groupe M (major), pandémique, est divisé en 9 sous-types purs : A, B, C, D, F, G, H, J, K [69]. Les sous-types A et F sont subdivisés en sous-soustypes respectivement (A1 à A4) et (F1 et F2). Actuellement plus de 40 formes recombinantes ou CRF (circulating recombinant form) sont décrites pour le groupe M (www.hiv.lanl.gov). Les virus du groupe M représentent la majorité des souches retrouvées dans le monde.  O (outlier)  N (non-M, non-O). Les groupes O et N sont principalement retrouvés en Afrique centrale où ils sont responsables d’une minorité des infections.  Le groupe P : Il a été récemment identifié [71]. Les molécules d’ARN appartenant aux mêmes sous types ou de sous-types différents ont la possibilité de se recombiner durant la rétrotranscription. Elles ont la possibilité de réaliser des échanges de matériel génétique dans un virion pour aboutir à des mosaïques virales [76]. Cette variabilité a pour conséquence une diversité génétique importante (figure 5). 15 Figure 5: Répartition mondiale des sous types du VIH-1 [69]. Cette diversité a des conséquences directes établies sur le diagnostic, le suivi thérapeutique, le traitement antirétroviral, l’élaboration d’un vaccin, la transmissibilité et la pathogénicité [31,88]. La variabilité génétique du VIH est le résultat d’un taux élevé de réplication virale associé à une faible fidélité de la RT favorisant un taux élevé de mutations et de recombinaisons. La variation génétique entre souches d’un même sous-type est en général inférieure à 17% [41] alors que celle entre différents sous-types est de 17 à 35 %. La classification du VIH-1 est rendue plus complexe par la présence de nombreux virus recombinants. Les virus recombinants identifiés chez au moins trois individus sans lien épidémiologique entre eux sont appelés CRF [77]. Aujourd’hui, de nombreuses CRF sont décrits dans la classification et leur nombre ne cesse d’augmenter [69]. Les CRF ont un numéro qui suit l’ordre dans lequel ils ont été découverts mais leur numérotation ne reflète pas leur histoire évolutive ou l’ancienneté de leur apparition.