Soutenance mémoire
Classification et origine du HIV
Les HIV appartiennent à la famille des rétrovirus, largement répandus parmi les diverses espèces animales, et sont caractérisés par la présence d’une enzyme, la transcriptase inverse et par leur mode de réplication (3). La transcriptase inverse permet la transcription de l’ARN viral en ADNc (ADN complémentaire) qui, par la suite, s’intègre dans le génome de la cellule hôte. Il se réplique alors en même temps que le génome de la cellule infectée. Le VIH fait parti de la famille des rétrovirus qui sont des virus à ARN dont la réplication nécessite une étape préalable de rétrotranscription suivi de l’intégration dans le génome de la cellule hôte. Il appartient à la sous famille des lentivirus (induisant des maladies avec une longue période de latence). Les lentivirus sont des virus provoquant des pathologies à évolution lente. Ils sont retrouvés chez de nombreux mammifères (mouton, chat, cheval…) et notamment chez les primates non humains, dénommés SIV (Simian Immunodeficiency Virus) qui sont répartis en 6 lignées phylogénétiques distinctes: SIVsm (sooty mangabey), SIVcpz (chimpanzé), SIVagm (african green monkey), SIVsyk (syke’s monkey), SIVmnd1 (mandrill) associé au SIVlhoest et SIVsun, et SIVcol (colobus) (4). Les SIV infectent naturellement leur hôte mais ne sont pas pathogènes. Cependant, le transfert d’une espèce donnée à une autre, peut engendrer la maladie (c’est par exemple le cas des macaques infectés en captivité par des souches « sooty mangabeys »). Au sein de cette famille de rétrovirus, Sept (7) groupes sont connus actuellement : les rétrovirus alpha, bêta, gamma, delta, epsilon, les spumavirus et les lentivirus. Le VIH fait partie de ce dernier groupe. Il possède une structure similaire aux autres Lentivirus et/est composé de deux molécules d’ARN.
La phylogénie moléculaire a mis en évidence des liens génétiques entre les différents Lentivirus de primates non humains et les VIH. De multiples événements anciens impliquant plusieurs hôtes primates auraient abouti au passage de ces virus dans l’espèce humaine. Les positions des deux types de VIH sur l’arbre phylogénétique des Lentivirus des primates sont en faveur d’une origine simienne des VIH. L’arbre de la figure 1 illustre la proximité antigénique entre les SIV du chimpanzé et les VIH-1, de même qu’entre le VIH-2 et le SIV de sooty mangabey et du macaque.
Cinq éléments sont en faveur d’une transmission zoonotique des Lentivirus de Primates
– similarité de l’organisation du génome viral,
– lien phylogénétique,
– prévalence chez l’hôte naturel,
– superposition géographique,
– et existence des voies potentielles de transmission.
L’homologie génique entre le VIH-2 et le SIVsm fut un élément important dans la mise en évidence de la transmission zoonotique de ces virus de primates. En effet, le HIV-2 et le SIVsm présentent une structure génétique identique car possédant un gène accessoire commun, le vpx. Ces deux virus sont retrouvés dans la même région géographique notamment l’Afrique de l’Ouest. Le HIV-1 par contre semble provenir du chimpanzé car les deux virus HIV-1 et SIVcpz présentent une structure génétique identique contenant un gène accessoire particulier, vpu. (5, 6). En Afrique centrale où les chimpanzés Pan troglodytes infectés par des virus apparentés sont décrits et la présence de tous les groupes du VIH-1 (M, O et N) laisse penser que la pandémie à VIH se concentre dans cette région. Toutefois, les mécanismes de ces transmissions inter espèces ne sont pas encore complètement élucidés .
Le VIH dans le monde
En fin 2005, le nombre total de personnes vivant avec le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) a grimpé pour atteindre un niveau jusqu’ici jamais connu: on estime que 40,3 millions de personnes sont infectées par le virus (Figure 2) parmi lesquelles on compte 4,9 millions de personnes nouvellement infectées en 2005. On estime d’ici la fin de l’année 2005, l’épidémie mondiale de SIDA causera 3,1 millions de décès.
Bien que l’Afrique reste le continent le plus touché, les plus fortes augmentations des taux d’infection à VIH actuellement enregistrés se sont cependant produites en Asie de l’Est/Centrale et en Europe orientale. Le nombre de personnes vivant avec le VIH en Asie de l’Est a en effet connu une augmentation d’environ 50% entre 2002 et 2004, augmentation imputable en grande partie à l’épidémie qui s’étend rapidement en Chine d’après le rapport de l’ONUSIDA référencé ci-dessus. En 2004, en Europe orientale et en Asie centrale, on a compté 40% de personnes infectées de plus qu’en 2002. Cette tendance évolutive est en partie attribuée à l’augmentation des cas de SIDA dans les anciennes Républiques Soviétiques, particulièrement l’Ukraine et la Fédération de Russie. En Afrique, 25,4 millions de personnes sont touchées par la pandémie (64% de l’épidémie). Les femmes sont les plus touchées dans ce continent, avec environ 76% de toutes les femmes vivant avec le VIH dans le monde. Dans la partie Australe de ce continent, les taux de prévalence se situent généralement au dessus de 10% au niveau national. On estime à 11,4 millions le nombre de personnes vivant avec le VIH dans cette sous région soit environ 30% du total mondial de personnes infectées alors qu’elle ne représente pas plus de 2% de la population mondiale (http://www.unaids.org/wad2004/EPIupdate2004). En République du Congo, les dernières estimations en 2003 font ressortir un taux de prévalence de 4,2% dans la population générale. Pour une population d’environ 4 millions d’habitants, ce taux est jugé encore très élevé.
Organisation moléculaire du VIH-1
Le VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine) a été identifié en 1983 (1, 2). Son organisation moléculaire est assez bien connue, mais les fonctions de différents gènes de même que leurs interactions avec les composants cellulaires, restent encore à élucider.
Structure du VIH
La particule virale majeure de forme sphérique, possède un diamètre d’environ 100 nm. [Voir figure n°3]. La membrane externe est d’origine cellulaire et de nature lipidique et glycoproteique. Sa surface externe est recouverte entre autre de glycoprotéines tandis que sa face interne est tapissée de protéines matricielles. Du coté externe, on distingue la sous unité gp120 SU liée de manière non covalente à la protéine transmembranaire, la gp41 TM et aux protéines cellulaires telles les antigènes d’histocompatibilité, l’actine … (7). Cependant le rôle effectif de ces constituants cellulaires reste encore à élucider. Du côté interne, se trouve la matrice, constituée d’environ 2000 copies de la protéine p17 codée par le gène gag .
Dans la matrice virale, baigne une capside de forme conique composée presque exclusivement de la p24 CA, produit également du gène gag (environ 2000 copies) au stade mature. Immature, elle est de forme icosaédrique (9). La protéine p6 de fonction non encore entièrement précisée est aussi présente. On lui prêterait cependant un rôle dans la facilitation du passage du génome viral dans le noyau de la cellule infectée. On a aussi la protéase PR qui joue un rôle dans la maturation de la particule virale, la Transcriptase Inverse (TI) et l’Intégrase. Bien que de longueur variable d’une souche à l’autre (environ 9,2 kD), le génome viral est constitué de deux molécules d’ARN de structure identique. Cet ARN non épissé serait lié à une petite molécule d’ARNt lys qui jouerait un rôle dans la stabilité de la structure virale. (10). Il est pourvu de séquences non codantes contenant des sites potentiels de liaison avec des constituants cellulaires: les LTR (long Terminal Repeat). Les gènes vif, nef, vpu, rev et tat sont considérés comme des gènes accessoires, leur incorporation dans le génome viral étant discuté pour certains d’entre eux.
Le génome du VIH-1
Le génome du VIH-1 contient donc neuf gènes différents dont les trois principaux sont: gag, pol et env, commun à tous les rétrovirus. Il est encadré par de structures non codantes, les LTR qui possèdent de nombreux sites de liaison aux protéines d’origine cellulaire et ont également pour rôle, l’activation transcriptionnelle et la régulation du cycle de réplication virale.
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Table des matières
Introduction
I. Classification et origine du HIV
II. Le VIH dans le monde
III. Organisation moléculaire du VIH-1
A. Structure du VIH
B. Le génome du VIH-1
1. Les LTRs
2. Les gènes et les protéines de structure
3. Le gène de l’enveloppe
4. Rôle fondamental des enzymes virales : transcriptase Inverse, la Protéase et l’Intégrasse
i. Structure de la protéase
b. Rôle de la transcriptase inverse
5. Rôle de la Protéase virale
C. Cycle réplicatif du virus
1. Phase précoce de l’infection
2. Phase tardive
3. Encapsidation de l’ARN
4. Assemblage et bourgeonnement des particules virales
D. Les gènes et protéine de régulation
1. Le gène vif (Virus Infectivity factor)
2. Le gène Tat
3. Le gène rev
4. Le gène nef (Negative factor)
5. Le gène vpr
6. Le gène Vpu
E. Pathogenèse de l’infection par le VIH
1. Facteurs biologiques
F. Histoire naturelle de l’infection VIH chez l’homme
1. Définition et classification du SIDA
2. Les différentes phases de l’infection
a. La primo-infection
b. La phase chronique
c. La phase terminale
3. Les différents profils d’évolution
a. Les progresseurs rapides
b. Les asymptomatiques à long terme ou progresseurs lents
G. Tropisme des VIH
IV. La diversité génétique du phosphorylation
A. Origine de la diversité génétique du phosphorylation
1. Causes de la variabilité
2. Faible fidélité de la transcriptase inverse et fort taux de réplication
3. La recombinaison du VIH
4. Les pressions de sélection
B. Epidémiologie moléculaire : le VIH dans le monde
1. Types et groupes du HIV
a. Diversité génétique des souches de HIV
i. Le groupe M
ii. Les groupes O et N
iii. Les recombinants et CRFs
C. Impact de la variabilité génétique
a. Conséquences au sein d’un individu
b. Influence de la variabilité sur les tests diagnostics
c. Impact de la variabilité sur le plan Biologique
d. Impact sur la prise en charge thérapeutique et les thérapies
D. Méthodologies de la détermination des sous types VIH-1
1. Détermination du génotype par séquençage (méthode de référence)
a. Séquençage et phylogénie moléculaire
b. Génotypage par HMA (« Heteroduplex Mobility Assay »)
c. Génotypage par MHA (« Multi-region Hybridation Assay »)
d. Sérotypage
Conclusion
