3. Le cycle des virus HIV

Sommaire de la page "Le cycle des virus HIV" et liens vers les paragraphes cités.

3.1 Du virion libre à la décapsidation | 3.2 De l'ARN libéré au provirus
3.3 Du provirus aux nouveaux virions | 3.4 Schéma général du cycle de HIV (sur une seule cellule)

3.1 du virion libre à la décapsidation

Fixation via une des 2 glycoprotéines d'enveloppe (gp 120).
La gp120 se fixe au récepteur viral qui est la molécule CD4. La molécule CD4 est caractéristique des lymphocytes T-auxiliaires (les lymphocytes Th ou CD4⁺). Elle est également présente sur les macrophages, les cellules dendritiques. Une autre protéine cellulaire membranaire dite co-récepteur, CCR5 ou CxCR4, est aussi indispensable.
Pénétration par fusion enveloppe/membrane cellule hôte (grâce à gp 41 qui "catalyse" la fusion).

3.2 De l'ARN libéré au provirus

Rétrotranscription.
Dans le cytoplasme de la cellule hôte, la rétrotranscriptase virale conduit au bilan :
- création d'une copie ADN double brin de l'ARN simple brin avec apparition des 2 extrémités LTR (long terminal repeat);
- hydrolyse de l'ARN matrice initial.

La rétrotranscription suit un mécanisme très complexe, la présence d'un génome diploïde est nécessaire à ce mécanisme. On rappelle les amorces ARNt cellulaires ...

Vous pouvez ouvrir une nouvelle fenêtre qui propose une page détaillée sur la rétrotranscription en cliquant sur le lien " vers un schéma détaillé de la rétrotranscription".

On peut citer dès à présent des fonctions essentielles des LTR :

Les LTR sont indispensables pour l'intégration et INT y est lié ;
en 5' le LTR est un promoteur puissant de la transcription. On y trouve tous les signaux pour l'expression génique : enhanceur, promoteur, initiation-capping (coiffe) ;
en 3' le LTR fournit le signal de terminaison et de polyadénylation. C'est aussi un promoteur potentiellement capable d'activer un gène cellulaire situé à proximité.

Transport de l'ADN rétrotranscrit dans le noyau.
L'ADN viral est transporté dans le noyau avec l'intégrase virale. L'intégrase est fixée au niveau des LTR.

Intégration.
L'intégrase coupe les deux brins de l'ADN cellulaire pour introduire l'ADN viral. L'intégration semble pouvoir se faire dans de multiples sites de l'ADN cellulaire.

Remarque. L'intégration dépend aussi de l'activation des cellules infectées : la rétrotranscription est lente et incomplète dans les cellules au repos .

retour en haut de page

3.3 Du provirus aux nouveaux virions

3.3.1 Transcription et traduction

L'ADN proviral va être la matrice d'une transcription qui conduira aux nouveaux génomes viraux complets et aussi aux ARN_m viraux destinés à être traduits en protéines virales.

Le provirus dépend de l'ARN polymérase II cellulaire ((RNA pol II, poly A synthetase, guanyl transferase) pour sa transcription.

Pour résumer on peut retenir qu'il apparaît un unique transcrit primaire d'ARN qui va servir de :

source des ARN_m, divers montages (par excision-épissage), conduisent aux différents ARNm pour toutes les protéines virales ;
source d'ARN génomiques (qui seront empaquetés dans les futurs néovirions).

La régulation de l'expression des gènes dépend à la fois de l'activité des protéines régulatrices virales et de la coopération de facteurs cellulaires. Au début de l'expression du provirus, les gènes de régulations seuls s'expriment. Puis les protéines régulatrices et des facteurs cellulaires orientent l'activité de l'ARN-polymérase vers la transcription des gènes codant les protéines de structure et les enzymes.

Pour en dire un tout petit peu plus sur les ARNm viraux :

ARNm des gènes GAG et GAG-POL. Le transcrit primaire non épissé est utilisé comme ARNm pour être traduit en 2 polyprotéines GAG et GAG-POL. GAG est une polyprotéine qui propose notamment la série protéine de matrice-protéine de capside - protéine de nucléocapside (MA_CA_NC). GAG-POL propose notamment la série protéine de matrice-protéine de capside - protéine de nucléocapside - protéase - reverse transcriptase - intégrase (MA-CA-NC-PRO-RT-IN).
ARNm du gène ENV (ENV comme enveloppe). Obtenu après épissage du transcrit primaire. Ce messager est traduit en une polyprotéine qui possède un peptide signal permettant le passage dans le réticulum puis le Golgi et la glycosylation. On obtient ainsi une glycoprotéine précurseur (Pr gp160) qui sera finalement hydrolysée pour donner les 2 glycoprotéines membranaires du virus (gp120 et gp41) par une protéase cellulaire. gp120 et gp41 sont insérées au niveau de la membrane plasmique cellulaire et se retrouveront finalement comme glycoprotéines d'enveloppe des virions néoformés.

3.3.2 Assemblage - libération - maturation

2 ARN viraux génomiques complets avec l'ARN-t cellulaire amorce pour la RT sont liés par les polyprotéines GAG et GAG-POL qui migrent vers la membrane cytoplasmique. Il y a assemblage avec association à la membrane de la cellule remaniée par l'insertion des glycoprotéines d'enveloppe virale. Des virions complets sont formés et bourgeonnent et sont libérés dans le milieu extracellulaire. Mais ils sont immatures.

Finalement, sous l'action de l'activité protéasique virale (PR0), les découpes de GAG et GAG-POL en protéines de matrice (MA), de capside (CA), de nucléocapside (NC)) et en enzymes (PRO, RT, IN) conduiront aux virions matures. La maturation du virus s'achève donc bien après la libération des particules virales néoformées (immatures à leur sortie).

Note : GAG-POL contient le "domaine protéase" PRO qui, par dimérisation et autocatalyse se détache de la polyprotéine ce qui rend la protéase véritablement fonctionnelle. Elle hydrolyse alors les polyprotéines GAG et GGAG-PRO pour libérer les fragments de protéines actifs qui sont notamment : la transcriptase inverse (à l'origine de la transcription du RNA en DNA), l'intégrase qui assure l'insertion du DNA proviral dans le génome de la cellule-hôte, les protéines qui vont former la matrice (MA), la capside (CA) et la nucléocapside NC).

Il est essentiel de retenir que l'activation de la protéase (PRO) est une étape cruciale dans la morphogenèse du virus HIV. Le clivage de GAG et de GAG-POL est essentiel pour la maturation du virus et son infectivité. On trouvera un excellent schéma concernant la maturation protéasique à l'adresse http://viralzone.expasy.org/all_by_species/5068.html et http://viralzone.expasy.org/all_by_species/5060.html. Des mutations ou l'inhibition de la protéase abolissent la production de particules virales infectieuses !

C'est donc ici l'occasion de signaler la classe des médicaments inhibiteurs spécifiques de la protéase virale empêchant ainsi la formation de virions infectieux

La cellule permissive infectée meurt ...

retour en haut de page

3.4 Schéma du cycle de HIV (sur une seule cellule)

Le lecteur est invité à se livrer à cet exercice et à comparer sa production avec celles de la littérature (par exemple à l'aide de la bibliographie du §5, en particulier le premier ouvrage cité ou via un bon site internet (un schéma simple et très efficace pour lentivirus en général à https://old.abmgood.com/marketing/knowledge_base/The_Lentivirus_System.php et un schéma très (trop ?) complet à https://viralzone.expasy.org/5096).

retour en haut de page

3.5 Je retiens l'essentiel

Dans le cadre du BTS biotechnologies. Avril 2020. Un exemple vidéo de travail de mémorisation de l'essentiel en écrivant quelques lignes et en dessinant quelques figures très simples.

retour en haut de page