Les retroviridae

V - Les Retroviridae

Généralités

Les Retrovirus sont des virus globulaires enveloppés, d’un diamètre de 110 à 125 nanomètres, très répandus dans le monde animal. Ils sont la cause de différentes formes de cancer, d’immunodéficiences, dont le sida, et de dégénérescences du système nerveux central. Ce sont des parasites vrais car leurs génomes s’intègrent sous forme d’ADN proviral, le provirus, dans celui de la cellule hôte, pour ensuite s’exprimer pendant toute la vie active de la cellule. Les manipulations génétiques récentes de rétrovirus ont abouti à l’élaboration de vecteurs rétroviraux pour le transfert de gènes dans des cellules, et cette méthode, en cours d’expérimentation chez l’animal, va permettre le développement de nouvelles thérapeutiques.
Les lentivirus (ou Lentivirinae) font partis de cette famille:
Ces virus non transformant sont responsables de pathologie à évolutions lentes.
L'exemple le plus connu est le virus HIV mais il existe d'autres virus appartenant au lentivirus comme le SIV, le FIV ou le BIV.

Nous prendrons comme modèle d'étude de cette famille le virus VIH.

Les 2 types de VIH

Il existe deux types de VIH: le VIH-1 et le VIH-2
-Ces deux virus sont antigéniquement distinct (mais il existe des réactions antigéniques croisées entre les 2 types).
-Ils ont en commun 42% d'homologie au niveau du génome
-Ils diffèrent par un gène de régulation (vpx pour HIV-2 et vpu pour HIV-1)
Modes de transmission de ce virus

Sang, sécrétions génitales, lait

Transmission par voie sexuelle dans 70 à 80% des cas d'infection:
-Homosexuels et bisexuels masculins
-Hétérosexuels ++++ (spécialement en Afrique)
-Facteurs favorisant la transmission: multipartenaire, MST.

Transmission par le sang:
-Toxicomanie (homme et femme, en constante augmentation)
-Accidentelle
-Au cours de transfusion: actuellement, le risque est maîtrisé par un dépistage systématique des dons du sang (risque résiduel estimé à 1/500.000)

Transmission Materno-foetale:
-In Utero
-A l'accouchement (probablement le plus fréquent)
-Allaitement (surtout en Afrique)
-Le taux de transmission mère-enfant qui était de 13 à 20 % a été réduit à 3-4%.
-Mais en Afrique, environ 1000 enfant naissent chaque jour VIH+.

Taux de transmission:
-VIH-1 sans traitement: 15 à 20% (+10% s' il y a allaitement)
-VIH-1 avec traitement préventif: 5 à 8 % (<2% en Europe)
VIH-2 : 2%
Répartition dans le monde

Estimation du nombre d'adultes et d'enfants vivant avec le VIH en 2002 source : ONUSIDA

En 2000, l'estimation était de 36 millions de personne dans le monde vivant avec le VIH, dont 25 millions en Afrique et 5,8 million en Asie du Sud et Sud-Est, 640.000 en Asie de l'Est, 700.000 en Europe orientale et Asie centrale cf. carte

Structure du VIH

-virus à ARN (2 molécules d'ARN, génome diploïde)
-La Reverse Transcriptase permet le passage de l'ARNv à l'ADNv, offrant les possibilités d'intégration du génome viral dans la cellule hôte.
-Les glycoprotéines gp 120 et gp 41 permettant l'attachement aux récepteurs cellulaires et donc l'entrée du virus dans la cellule.
Structure du génome virale:

Le génome comporte:
-3 gènes principaux: Gag, Pol et Env
-des gènes de régulation: vif, vpr, tat, rev, vpu
Les protéines sont produites sous forme de précurseurs
Les ARNm sont les copies complètes de l'ensemble du génome viral.
Cycle viral:

1-Attachement du virus grâce à la protéine de surface gp120 et aux co-récepteurs.
2-Pénétration par fusion.
3-Décapsidation et libération de l'ARNv dans le cytoplasme.
Transcription inverse grâce à la Reverse Transcriptase contenue dans la parois virale..
Passage dans le noyau, circularisation et intégration.
4-Réplication
Transcription grâce à l'ARN pol II cellulaire.
5-Traduction en protéines précurseurs: la protéase virale permet le découpage des précurseurs.
6-Assemblage des virions.
7-Bourgeonnement à la membrane plasmique.
8-Libération .
Mécanismes d'entrée du VIH dans les cellules

-Fixation au récepteur et fusion Précurseur env gp160 clivé en gp120 (sous unité) et gp41 (Transmembranaire).
-Fixation de la boucle V3 de gp120 au domaine V1 du récepteur CD4.

-Changement de conformation de la gp120 entraîne fixation au corécepteur.
-Démasquage du peptide de fusion de la gp41.
-Fusion entre les 2 membranes et entrée du VIH dans la cellule.

Lorsque l'on fait une expérience d'infection par le VIH, on s'aperçoit que le récepteur CD4 ne suffit pas pour une pénétration du virus dans la cellule. Des co-récepteurs sont nécessaires:
Corécepteurs du VIH:
-Corécepteurs majeurs : CXCR4 et CCR5.
Ces récepteurs possèdent 7 passages transmembranires couplés aux protéines G (GPCR).
Les chimiokines interfèrent dans l'entrée du VIH. SDF1 est un ligand naturel de CXCR4 MIP1a/b et RANTES est un ligands naturels de CCR5 par internalisation du récepteur (down-régulation).
Selon la souche virale, il y a utilisation de l'un ou l'autre de ces co-récepteurs.

Un troisième type de récepteur également présent: serait un transporteur:
On le trouve sur les cellules dendritiques présentatrices d'Ag (localisées sur l'épithélium muqueux): c'est le récepteur DC-SIGN: le virus se fixe sur ce récepteur et il devient plus résistant à l'inactivation. Les cellules dendritiques migrent vers les ganglions jusqu'au LT _CD4+ (qui possèdent les récepteurs CD4 et CCR5).
La rétrotranscription

La Reverse Transcriptase ne fait qu' une copie complète du génome donc la séquence de l' ADN_{retrotranscrit} n'est pas identique à l'ARN_virale .
Comme on peut le voir sur le schéma, la R.T. effectue des "sauts" jusqu'au séquences répétées U₅ et U₃ .
Le cDNA provirale possède à chacune de ces extrémités U₃-R-U₅ ce qui le différencie de l'ARN_virale.
La transcription des protéines précoces

De petits messagers codent pour TAT et REV.
Celles-ci retournent dans le noyau (cf schéma) et reconnaissent la séquence TAR, transactivant la transcription du génome viral.
REV favorise la stabilité des ARNm non épissés et le transfert des ARNm de grande taille qui, une fois traduits, donnent les protéines tardives.
Exemple de variabilité du VIH: le VIH1

On considère environ 9 sous types de VIH1. On peut noter que le sous types O est très différent génétiquement ce qui fait qu'il peut être considéré comme une autre espèce de HIV.

Ces différentes souches peuvent être corrélées à des zones géographiques: par exemple, la souche B est essentiellement présente en Amérique du Nord et en Europe. Mais à l'intérieur d'une même zone géographique, on trouve encore des souches différentes et même au sein d'un seul patient: la variabilité du VIH est très forte.
Pourquoi une telle variabilité?
2 mécanismes rentrent ici en jeu:
-le taux d'erreurs de la Reverse Transcriptase (qui ne possèdent pas d'activité exonucléase 3'5'): environ 10^-3 à 10^-4, soit une à deux mutations par cycle de réplication.
-Le taux de renouvellement du virus est très élevé (la demi-vie du virus est de 48h), ce qui donne 10⁸ à 10⁹virions synthétisés par jour. (NB: 10⁹ lymphocytes T CD4 sont régénérés par jour).
Une telle variabilité rend très difficile l'élaboration d'un vaccin.
La glycoprotéine gp120 possède une région constante + des boucles hypervariables.Lorsque le système immunitaire est encore fort, il y a expansion du nombre de variants (dut aux mutations): le virus déborde ainsi le système immunitaire qui est détruit: la variabilité se réduit alors et le variant le plus efficace prend le dessus.
Evolution du virus: diagnostic

Evolution de l'infection virale:

NB: Charge virale: quantité de virus présente.
Les cellules infectées (tissus lymphoïdes) produisent du virus: elles constituent un réservoir de virus.

Diagnostic:

Chez les adultes:
-Diagnostic sérologique: Ac anti-VIH dans le sérum (3 semaines après l'infection)
2 tests de dépistage ELISA
1 test de confirmation: Western Blot
-En cas de primoinfection: Antigène p24 dans de sérum

Chez le nouveau né:
-Diagnostic direct
isolement en coculture lymphocytaire
détection de l'ADN provirale par PCR
La mère peut transmettre de manière passive ses anticorps à l'enfant.

Suivi virologique d'un patient VIH+

On recherche l'ARN viral dans le plasma et on le quantifie: plus la charge virale est élevée, plus la variabilité est augmentée. Il faut donc réduire la réplication du virus pour éviter l'apparition de résistance dut à la variabilité du virus.

Mesure de la charge virale:
-Méthodes:
RT-PCR quantitative (Problème de la variabilité)
bDNA
NASBA
-Intérêt
Mise en route du traitement antirétroviral
Suivi du patient
-Phénotype - génotype des souches
SI, NSI
Résistance aux antiviraux
Thérapeutique:

Les traitements visant à prévenir l'infection (blocage de l'attachement et de la pénétration du virus dans la cellule) sont pour l'instant non efficace.
Les traitements actuels utilisent un mélange d'inhibiteurs de la Reverse Transcriptase et d'antiprotéases: ces traitements sont efficaces mais ils n'ont qu'une activité virostatique (ils n'éliminent pas le virus de l'organisme infecté) et implique donc un traitement à vie.

On attend beaucoup également de la thérapie génique: pour l'instant, ce type de traitement n'est pas encore appliqué.

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liens:
http://anne.decoster.free.fr/d1viro/vretrov0.html : un cours parmi tant d'autre sur les retroviridae, particulièrement comme ici sur le HIV
http://www.multimania.com/microbio/virologie/monographies/HIV/HIV_sida.html : un tout petit résumé sur les VIH