Physiopathologie et évolution clinique de l’infection au VIH/SIDA

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La répartition de l’infection à VIH

Dans le Monde

La prévalence de personnes vivant avec le VIH dans le monde s’est stabilisée depuis 2000. On estime que 33 millions [30 millions-36 millions] de personnes vivaient avec le VIH en 2007. Le nombre annuel des nouvelles infections à VIH a baissé de 3,0 millions [2,6 millions- 3,5 millions] en 2001 à 2,7 millions [2,2 millions-3,2 millions] en 2007. Globalement, 2,0 millions [1,8 million- 2,3 millions] de personnes sont décédées à cause du sida en 2007, par rapport à l’estimation de 1,7 million [1,5 million-2,3 millions] en 2001 [63].

En Afrique subsaharienne

L’Afrique subsaharienne reste la région la plus fortement touchée par le VIH, avec 67% de toutes les personnes vivant avec le VIH et 75% des décès dus au sida en 2007. On estime que 1,9 million [1,6 million-2,1 millions] de personnes ont été nouvellement infectées par le VIH en Afrique subsaharienne en 2007, ce qui porte à 22 millions [20,5 millions-23,6 millions] le nombre de personnes vivant avec le VIH. Les épidémies en Afrique subsaharienne varient considérablement d’un pays à l’autre pour ce qui est de leur taille comme de leur portée. La prévalence nationale du VIH chez les adultes est inférieure à 2% dans plusieurs pays d’Afrique de l’Ouest et d’Afrique centrale, ainsi que dans la Corne de l’Afrique, mais en 2007, elle était supérieure à 15% dans sept pays d’Afrique australe (Afrique du Sud, Botswana, Lesotho, Namibie, Swaziland, Zambie et Zimbabwe) et supérieure à 5% dans sept autres pays, principalement en Afrique centrale et en Afrique de l’Est (Cameroun, Gabon, Malawi, Mozambique, Ouganda, République centrafricaine et la Tanzanie) [63].

La situation au Sénégal

L’épidémiologie du VIH/SIDA est caractérisée par une prévalence relativement faible (0,7%) dans la population générale. Les femmes avec une prévalence de 0,9% sont plus infectées que les hommes (0,4%). Elle est de type concentré au Sénégal avec la co-circulation des deux types de virus. Elle est particulièrement élevée dans les populations vulnérables les plus exposées à l’infection à VIH. La prévalence du VIH chez les Travailleuses du Sexe (TS) est de 20% en moyenne avec des chiffres qui peuvent aller jusqu’à 29% dans certaines localités comme Ziguinchor. Les premières données épidémiologiques sur la prévalence du VIH chez les hommes ayant des relations sexuelles avec d’autres hommes (HSH) datent de 2005, auprès de 463 HSH à Dakar et dans quatre grandes villes du pays : Kaolack, Mbour, Saint-Louis et Thiès. La prévalence globale du VIH est de 21,5% chez les HSH avec une forte prédominance du type VIH1 [85]. Selon le Bulletin sero-épidémiologique de surveillance du VIH paru en 2006, la prévalence moyenne du VIH chez les femmes enceintes était de 1,7% ce résultat a été ramener à 0,7% dans le bulletin de 2008 [56].

Structure générale et moléculaire du VIH

Structure du VIH

Les VIH-l et VIH-2, comme tous les rétrovirus, forment des particules sphériques de 90 à 120 nm de diamètre et sont produits par bourgeonnement à la surface des cellules infectées. Ces particules sont formées d’une enveloppe externe et d’une nucléocapside dense et excentrée en forme de trapèze ou de barreau [6].

L’enveloppe virale

Comme de nombreux virus infectant les animaux , il dispose d’une enveloppe composée d’une partie de la membrane de la cellule infectée. Cette enveloppe est recouverte de deux types de glycoprotéines : la première est la gp41, glycoprotéine de 41 kilo daltons ou aussi TR gp41 qui traverse la membrane. Elle est particulièrement impliquée dans la pénétration de la capside virale dans la cellule hôte. La seconde est la gp120 glycoprotéine de 120 kilo daltons ou SU gp 120 qui recouvre la partie de la gp41 qui sort de la membrane. Une très forte liaison existe entre la gp120 et les CD4 présents à la surface des LT CD4+ du système immunitaire. C’est pour cette raison que le VIH n’infecte que des cellules ayant ce récepteur à leur surface, qui sont en très grande majorité les lymphocytes T CD4+ [6,79].

La matrice

La matrice est constituée de protéines P17, elle tapisse l’intérieur de la particule virale. La protéase virale se retrouve au niveau de cette matrice.

La capside

La capside virale interne, ou nucléocapside ou complexe d’intégration située au cœur de la particule virale, est constituée de protéines P24. C’est une coque protéique rigide, dont la forme cubique, hélicoïdale, mixte est partiellement caractéristique du virus.

Le core

Le core (génome et protéines associées) est composé de deux molécules identiques d’ARN de polarité positive d’environ 9700 paires de bases chacune accompagnées par des enzymes :
9 La transcriptase inverse ou reverse transcriptase qui va permettre la transformation de l’ARN en ADN et son introduction dans le noyau de la cellule hôte puis son intégration dans l’ADN,
9 Une endonucléase qui va permettre la pénétration de l’ADN viral dans le noyau du LT CD4+,
9 Une intégrase qui va permettre l’insertion de l’ADN viral dans l’ADN des chromosomes du LT CD4+,
9 Une ADN polymérase qui va traduire l’ADN viral intégré dans l’ADN du LT CD4+ en ARNm (messagers), lesquels vont sortir du noyau et rejoindre les ribosomes cytoplasmiques pour la traduction du code génétique en protéines,
9 Une protéase qui va intervenir en phase finale, lorsque les ARNm viraux vont induire la fabrication des protéines virales au niveau des ribosomes du lymphocyte parasité, pendant la phase dite de maturation virale.

L’organisation génomique

Ce génome comporte trois gènes principaux: gag, pol et env et 6 gènes supplémentaires appelés gènes « accessoires» qui sont situés entre les gènes pol et env et à la suite du gène env. Ces gènes supplémentaires sont tat, rev, vif, vpr, vpu pour (VIH-1) ou vpx pour (VIH-2) et nef. Ils sont impliqués dans des phénomènes de régulation de l’expression des protéines virales et de la multiplication du virus.

Le gène env : (enveloppe)

Le gène env code pour des glycoprotéines d’enveloppe. Il synthétise un précurseur glycosylé intracellulaire de 160 Kda appelé gp 160 qui sera par la suite clivé en glycoprotéine de surface (gp SU) gp 120 et en glycoprotéine transmembranaire (gp TM) gp41. Ce sont ces protéines d’enveloppe qui jouent un rôle important dans les phénomènes de reconnaissance du virus et cellules hôtes dans l’infection cellulaire. La gp 120 est responsable de l’interaction avec la membrane de la cellule cible au niveau du récepteur CD4, permettant la pénétration du virus. Une autre propriété de l’enveloppe (gp 41) est de pouvoir induire la fusion cellulaire (syncitium) qui est un des éléments cytopathogènes du VIH [80].

Le gène gag : (gène des antigènes de groupe)

Le gène gag synthétise un précurseur intracellulaire de 55 kilo daltons (Kda) nommé P55 et clivé par la protéase en trois protéines : [32]
• P24 (24 Kda) : protéine majeure de la capside,
• P17 (17 Kda) : phosphoprotéine N-terminale, protéine de matrice,
• P15 (15 Kda) : nucléoprotéine C-terminale qui sera elle-même clivée au cours de la maturation en deux protéines P9 et P7.

Le gène pol : (polymérase)

Le gène pol permet la synthèse d’un précurseur poly protéique P160, qui sera au cours de la maturation clivé et donnera :
• une protéase (aspartyl-protéase) ou P12, indispensable à la maturation des virions,
• une transcriptase inverse ou P51-P68 qui permet le cycle réplicatif du virus,
• une endonucléase ou intégrase ou P34 à l’origine de l’insertion de l’ADN proviral dans le génome de la cellule hôte.
A partir des gènes gag, pol et env, des précurseurs polyprotéiques sont synthétisés dans la cellule infectée, où ils sont clivés en protéines internes par la protéase virale et en protéines d’enveloppe par des protéases cellulaires

Les gènes régulateurs

ƒ Le gène vif : facteur d’infectivité virale, il code la protéine Vif qui permet une meilleure maturation des virions et un nombre réduit de particules virales défectueuses [45].
ƒ Le gène vpr : protéine virale r, il code la protéine Vpr qui facilite le transfert du complexe viral de préintégration du cytoplasme de la cellule hôte vers son noyau [84].
ƒ Le gène rev : régulation de l’expression des protéines virales, il code la protéine Rev qui est une phosphoprotéine de 19 kDa qui inhibe l’épissage des ARNm viraux et permet leur transport vers le cytoplasme pour la traduction. Cette protéine peut faire des navettes entre le noyau et le cytoplasme. A noter que cette protéine est codée par 2 séquences éloignées l’une de l’autre (rev1 et rev2), comme Tat [24].
ƒ Le gène tat : transactivateur de la transcription, il code la protéine Tat qui est localisée au niveau du nucléole. Son rôle est de transactiver la transcription virale, donc d’augmenter l’efficacité de l’initiation de la transcription à partir du promoteur LTR [72].
ƒ Le gène vpu : code la protéine virale U, la protéine Vpu n’est présente que chez le VIH1 (pour VIH2, elle est remplacée par Vpx). Elle facilite la libération des particules virales lors du bourgeonnement et permet aussi la dégradation du CD4 et le transfert de gp160 vers la membrane [74,89].
ƒ Le gène nef : code le facteur d’expression négatif, la protéine Nef joue un rôle fondamental dans la propagation du virus et l’évolution de l’infection vers le SIDA. Au niveau des cellules infectées, elle diminue l’expression du récepteur CD4 et des molécules du CMH de classe I. Elle permet aussi, chez les individus infectés, de maintenir une charge virale élevée [29,75].

Les LTR

A chaque extrémité du génome, est présente une même séquence de taille variable appelée LTR (Long Terminal Repeat) qui permet l’intégration du provirus dans le génome de la cellule hôte et contient les éléments promoteurs nécessaires à l’expression des gènes. Les LTR sont composées de trois régions U3, R et U5. R est présent à chaque extrémité des deux copies d’ARN dans le virus. La région U3 contient les signaux essentiels pour la transcription du provirus en ARN : TATA box, promoteur, séquences d’activations [78,79].

Le cycle de réplication virale

Les cellules cibles

Les cellules cibles du VIH sont celles présentant des récepteurs CD4 et l’un des corécepteurs (CCR5 et/ou CXCR4) à leur surface. Ainsi, les lymphocytes T CD4+, les macrophages, les cellules dendritiques et les cellules microgliales cérébrales peuvent être infectées par le VIH. Ainsi, la réplication virale a lieu dans plusieurs tissus. Il a été mis en évidence une molécule de surface (DC-SIGN) exprimée sur les cellules dendritiques, capables de lier le VIH et de le transmettre à des lymphocytes TCD4+. Dans d’autres cellules, les virus sont simplement emprisonnés sans se répliquer. C’est le cas par exemple, des cellules folliculaires dendritiques présentes dans les centres germinatifs des ganglions [31,41].

La réplication virale au niveau de la cellule hôte

La reconnaissance et l’attachement

Cette étape repose sur une reconnaissance entre les protéines de la surface virale gp120 et les récepteurs CD4 de la cellule cible [40]. Après l’union avec un récepteur CD4, la gp120 change de conformation et la boucle variable V3 de la gp 120 est attirée vers un corécepteur devant également être présent à côté de la molécule CD4. Plus d’une dizaine de corécepteur a été identifié, mais les principaux sont CXCR4 pour les lymphocytes T CD4+ et CCR5 pour les macrophages [16, 21 ,73].

La fusion, la pénétration et la décapsidation

C’est la seconde étape de l’infection intervenant juste après l’union de la gp120 avec le corécepteur. Cette union libère la protéine gp41 qui se fixe sur la membrane cytoplasmique. Par repli sur elle-même, la gp41 attire l’enveloppe virale vers la membrane cytoplasmique et la fusion des membranes cellulaires et virale a lieu grâce à un peptide de fusion. La capside du VIH pénètre alors dans le cytoplasme de la cellule. Une fois à l’intérieur de la cellule, elle se désagrège (uncoating) libérant les deux brins d’ARN et les enzymes qu’elle contenait [15].
Ainsi, la protéine gp120 est responsable de l’attachement et gp41 de la fusion puis pénétration au sein de la cellule.

La retrotranscription

Cette étape est spécifique aux rétrovirus. Ces derniers ayant pour génome de l’ARN et non de l’ADN, une opération de transcription, « convertissant » l’ARN viral en ADN viral est nécessaire car seul de l’ADN peut être intégré dans le génome de la cellule cible. Cette retrotranscription est réalisée par une enzyme : la transcriptase inverse (TI). La TI parcours l’ARN viral et le retrotranscrit en une première molécule d’ADN simple-chaîne, ou ADN brin(-). Pendant cette synthèse, l’ARN matrice est dégradé par une activité dite « RNAse H » portée par la TI. La dégradation de l’ARN est totale sauf pour deux courtes séquences riches en purines appelées séquences PPT (polypurine tracts). Ces deux courtes séquences vont servir d’amorces à la TI pour la synthèse du second brin d’ADN, le brin(+), en utilisant l’ADN brin(-) comme matrice. L’ADN final est une molécule bicaténaire aussi appelé ADN en double-brin. Une particularité de la transcriptase inverse est de ne pas être fidèle dans sa transcription et de faire souvent des erreurs. C’est la raison pour laquelle le VIH a une très grande variabilité génétique [35].

L’intégration

L’ADN bicaténaire pénètre dans le noyau cellulaire selon un processus actif encore mal compris. Cet importation nucléaire constitue une particularité propre aux lentivirus qui sont capables d’infecter des cellules en phase stationnaire, c’est-à-dire dont le noyau est intact. Pour ce faire, l’ADN bicaténaire est à ce moment du cycle étroitement associé à l’intégrase et d’autres composants protéiques viraux et cellulaires dans un complexe appelé complexe de pré-intégration. Ce complexe possède la capacité d’interagir avec des éléments de la membrane nucléaire pour traverser cette membrane et accéder à la chromatine cellulaire. L’ADN s’intègre ensuite au hasard dans le génome de la cellule cible sous l’effet de l’enzyme intégrase [54].

La transcription et l’épissage

Les deux brins d’ADN de la cellule « s’écartent » localement sous l’effet de l’ARN polymérase. Des bases azotées libres du noyau viennent prendre la complémentarité de la séquence et se polymérisent en une chaîne monobrin : l’ARNm (messager).
Les ARNm ainsi obtenus sont hétérogènes. En effet, ils sont constitués d’une succession d’introns (parties non codantes) et d’exons (parties codantes). Ces ARNm doivent subir une maturation pour pouvoir être lus par les ribosomes. Il se passe alors une excision des introns, pour ne laisser que les exons.
Les ARNm précoces, courts et épissés transcrits codent pour les gènes régulateurs et en particulier les gènes tat, rev et nef. La protéine Tat, dont l’absence entraînerait un arrêt immédiat de la transcription, active la réplication virale. Le gène nef par contre, régule négativement la réplication virale. Enfin, la protéine Rev favorise le transport du noyau vers le cytoplasme des ARNm tardifs codant pour les protéines de structures du virus.
Les ARNm tardifs transcrits codent pour les protéines Gag, Gag-pol (protéines de structure), Env (enveloppe), Vif, Vpr et Vpu (ou Vpx) [66].

La traduction

Une fois sorti du noyau par l’un des pores nucléaires, l’ARNm est lu par les ribosomes du RER (réticulum endoplasmique rugueux). L’ARNm vient en fait se glisser entre les deux sous unités du ribosome. Pour chaque codon (groupe de trois nucléotides) de l’ARNm, le ribosome attribuera un acide aminé. Ceux-ci se polymériseront au fur et à mesure de la lecture.

L’assemblage et le bourgeonnement

Les protéines de structure du virus (matrice, capside et nucléocapside) sont produites sous forme de polyprotéines. Lorsqu’elles sortent du Golgi, les différentes protéines sont liées entre elles. Les protéines sont transportées à la membrane où elles rejoignent les glycoprotéines virales membranaires. Des ARN viraux rejoignent les protéines virales. Les protéines de structure s’assemblent pour former la capside et la matrice, englobant cet ensemble.
La capside s’approche de la membrane puis sort de la cellule par bourgeonnement en emportant avec elle une partie de la membrane cellulaire dans laquelle sont enchâssées les protéines virales de surface. Dès qu’il s’est séparé de la cellule, le nouveau VIH est apte à contaminer une autre cellule. A noter qu’une cellule infectée produit environ 103 nouveaux virus. Selon la phase de la maladie (asymptomatique ou terminale), le nombre de virus produits en 24 heures évolue entre 109 et 1013.

Table des matières

INTRODUCTION
A. / 1ERE PARTIE : REVUE BLIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre I : GENERALITE SUR L’INFECTION A VIH/SIDA
1. / Définition de l’infection à VIH/SIDA
2. / Historique
3. / Classification et diversité génétique
3.1. / Classification
3.2. / Diversité génétique des VIH
4. / Epidémiologie
4.1. / Modes de transmission
4.1.1. / La transmission sexuelle
4.1.2. / La transmission sanguine
4.1.3. / La transmission materno-fœtale et enfant
4.2. / La répartition de l’infection à VIH
4.2.1. / Dans le Monde
4.2.2. / En Afrique subsaharienne
4.2.3. / La situation au Sénégal
5. / Structure générale et moléculaire du VIH
5.1. / Structure du VIH
5.1.1. / L’enveloppe virale
5.1.2. / La matrice
5.1.3. / La capside
5.1.4. / Le core
5.2. / L’organisation génomique
5.2.1. / Le gène env
5.2.2. / Le gène gag
5.2.3. / Le gène pol
5.2.4. / Les gènes régulateurs
5.2.5. / Les LTR
6. / Le cycle de réplication virale
6.1. / Les cellules cibles
6.2. / La réplication virale au niveau de la cellule haute
6.2.1. / La reconnaissance et l’attachement
6.2.2. / La fusion, la pénétration et la décapsidation
6.2.3. / La retrotranscription
6.2.4. / L’intégration
6.2.5. / La transcription et l’épissage
6.2.6. / La traduction
6.2.7. / L’assemblage et le bourgeonnement
6.2.8. / La maturation
7. / Physiopathologie et évolution clinique de l’infection au VIH/SIDA
7.1. / La physiopathologie de l’infection
7.2. / L’évolution clinique
7.2.1. / Classification en stades cliniques selon l’OMS
7.2.2. / Classification en stade clinique selon CDC
8. / L’immunité de l’infection
8.1. / La réponse humorale
8.2. / La réponse cellulaire
9. / Le diagnostic sérologique
9.1. / La cinétique des marqueurs de l’infection
9.2. / Les bases du diagnostic sérologique
9.3. / Tests de dépistage
9.3.1. / Tests ELISA
9.3.2. / Tests rapides/simples
9.4. / Tests de confirmation
9.4.1. / Le Western-Blot (WB)
9.4.2. / Les Immunoblots
9.5. / Les autres tests
10. / Suivi biologique de l’infection à VIH
10.1. / Suivi immunologique
10.2. / Suivi virologique ou évaluation de la charge virale
10.3. / Relation charge virale et taux de LT CD4 lors de l’infection
10.4. / Organisation du suivi biologique en milieu décentralisé
11. / Traitement de l’infection à VIH
11.1. / Les inhibiteurs de la transcriptase inverse
11.2. / Les inhibiteurs de la protéase
11.3. / Les inhibiteurs de l’intégrase
11.4. / Les inhibiteurs de la fusion et d’entrée
11.5. / La résistance au traitement
12. / La prévention
Chapitre II : GENERALITE SUR LES PAPIERS BUVARDS UTILISES POUR LA COLLECTE DE SANG
1. / Historique et définition
2. / Les propriétés
3. / Intérêts
4. / Avantages et limites
2IEME PARTIE :
Chapitre I : Matériel et méthode
1. / Justification de l’étude
2. / Cadre de l’étude
3. / Population d’étude
4.Matériel
5.Méthodologie
5.1. / Le prélèvement sur papier filtre
5.2. / Méthode de quantification de l’ARN virale : Technologie de NucliSens EasyQ HIV v1.1®
5.2.1. / Extraction de l’ARN viral
5.2.2. / Amplification et détection de l’ARN
6. / Analyse statistique
Chapitre II : Résultats
1. / Caractéristiques globales de la population d’étude
1.1. / Répartition des patients en fonction du sexe et de l’âge
1.2. / Répartition des patients en fonction de leur site de prélèvement
1.3. / Répartition des patients en fonction de leur profil sérologique
1.4. / Répartition des patients en fonction de leur taux de LT CD4+.
1.5. / Répartition des patients en fonction de leur durée de suivi
2. / Résultats de la charge virale
2.1. Résultats de la charge virale à T0
2.2. Résultats de la charge virale à M1
2.3. Comparaison de la charge virale à T0 et à M1
3. La corrélation et la concordance
Chapitre III : Discussion
1. / Population d’étude
2. / Utilisation du papier filtre.
3. / La technique
4. / Stabilité de l’ARN dans la charge virale
5. / La reproductibilité de la mesure de la charge virale
6. / L’étude de terrain
CONCLUSION
Références bibliographiques
Annexes

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