Téléchargez ici

Deux sous familles : Les PApillomavirinae et les POlyomavirinae.
L’exemple le plus connu de papovaviridae est les SV40 (Simian Vacuolating Agent). Le
« va » de papova vient du mot Vacuolating. Tous les virus ont des caractères identiques mais
des tailles de gènes différentes. Les papovaviridae appartiennent aux oncornaviridae.
1. Les polyomavirus
Ce sont des virus qui infectent un grand nombre d’animaux.
Le 1er isolement de polyomavirus a été fait par Goss en 1953 sur des souris. En 1960, le SV40
est découvert par Sweet et Hillman en cultivant le virus Sabin sur cellules de singe. C’est en
1971 que 2 polyomavirus humain furent mis en évidence :
- Le BKV (Baby Kidney Virus) : mis en évidence chez un patient transplanté du
rein.
- JCV : cas d’une leucoencéphalopathie multifocale et progressive (apparition de
foyers multiples).
Le polyomavirus et SV40 se cultivent très facilement, contrairement aux papillomavirus qui
sont plus difficiles.
1.1. Morphologie
Ce sont des petits virus enveloppés de 45nm de diamètre de forme icosaédrique (pentons,
hexons…). Trois protéines principales de capsides : VP1, VP2, VP3. VP1 et VP3 vont former
72 capsomères composés de pentamères (5 sous-unités). 60 sont des hexagonaux, 12 sont
pentagonaux. 360 copies de VP1 et 30 à 60 copies de VP2 et VP3.
VP1 a un résidu d’acide sialique (site d’attachement du récepteur). Ces virus ont une propriété
hémagglutinante.
1.2. Le génome
C’est un petit génome de 5.5kb circulaire, double chaîne de séquence connue et codant pour 6
gènes. Dans la particule, l’ADN est sous forme de mini chromosome (superenroulé) avec 4
histones cellulaires H2A, H2B, H3 et H4.
Deux gènes codent pour des protéines de régulations, l’antigène T.
Différentes techniques d’expression sont rencontrées :
- Chevauchement de gènes : extrémités CT identiques pour VP2 et VP3 mais des
extrémités NT différentes.
- Epissage : Le moyen Ag T et le grand Ag T ont des extrémités NT identiques et des
extrémités CT différentes. Les 2ème exon du grand T contient complètement le 2ème
exon du moyen T.
On a une origine de réplication, ce qui induit une grande zone de régulation qui sont des zones
non-codantes régulant la transcription. Seul VP1 possède une partie ne codant que pour elle,
les autres partagent leur partie codante. Les Ag T sont facilement détectables par
immunsérum.
1.3. Réplication
Elle est de type Kairns (identique à celui des bactéries) avec juste un petit génome. Elle se
décompose en 3 temps :
- Gènes précoces
Ce sont ceux qui arrivent avant la réplication, ils codent pour des protéines de régulation
absentes du virus qui vont dériver le système cellulaire sans causer de shut off. Ces protéines
de régulation vont être actives tout au long de l’infection car le virus doit ménager la cellule.
- Gènes tardifs
Ils apparaissent après la réplication du génome viral et vont exprimer les gènes de non
régulation (protéines de capsides).
- Zones de régulation
Zone comportant des enhancers, silencers…
Le récepteur de SV40 est le CMH I, celui du polyomavirus serait aussi CMH I (pas encore
sur). Pour le site d’attachement du polyomavirus il y aurait un acide sialique, ce qui
entraînerait un spectre assez large.
Au moment de l’entrée, VP1, 2 et 3 possèdent un résidu myristyl qui se lient aux protéines
membranaires. Il y a endocytose, la vacuole migre vers le noyau. Le déshabillage a lieu après
que la particule ait pénétré le noyau (la particule entière rentre).
Deux phénomènes se produisent :
- Transcription précoce
- Réplication de l’ADN + transcription tardive
Les messagers migrent dans le cytoplasme par polyA pour y être traduit.
Rq : lorsque l’on a des mutants VP1/VP3, on n’a pas déshabillage.
1.4. Expression des gènes
Le virus est sous forme de minichromosome dans le noyau. Il utilise l’ARN polymérase II
cellulaire pour transcrire son génome. Le virus va donc dépendre de l’état de la cellule qui
doit être à l’état actif de transcription et réplication. C’est l’Ag T qui dirige ces 2 étapes. La
régulation des gènes précoces (Ag T) va se produire par l’intermédiaire de l’Ag T lui-même
(présence d’un enhancer très fort qui permet une expression très rapide).
L’Ag petit T n’est pas absolument nécessaire pour la réplication virale, on sait qu’il va réguler
l’expression tardivement et indirectement par une association avec des protéines régulatrices
cellulaires. Chez le polyomavirus, c’est un enhancer alors que chez le SV40, ce sont 2*72 et
3*21 bases.
Si il y a trop d’Ag grand T, il se fixe et bloquer l’expression des gènes précoces (early) ce qui
favorise les tardifs (late). Chez SV40, l’activation se fait par un switch différent. Fixation sur
les 72, blocage du late et activation du early.
1.5. Réplication du génome
Il va y avoir intervention de l’ADN pol a (cellulaire), DBP (cellulaire) (DNA Binding
Protein), la p53 et la p105. La réplication de l’ADN viral est initiée par la fixation du grand T
à l’origine. Lorsqu’il y a beaucoup d’Ag T, celui-ci va se fixer sur son site de fixation ce qui
provoque un shut off des early et allumage des late. La fixation de T est du à un changement
de phosphorylation. L’interaction pol a-Ag T a lieu au niveau de l’origine de réplication. T
fixe p53 ce qui lève la régulation et entraîne une transformation.
Vient ensuite l’accumulation de protéines virales, assemblage des capsides... (Cf. adénovirus).
La particule est finalement exportée par des vacuoles jusque le lyse cellulaire (surtout chez les
SV40) (cycle complet in vitro est de 2-3 jours).
Deux possibilités au niveau pathogenèse :
- Cycle lytique avec production de virus
- Infection abortive (évoluant vers une cancérisation)
La voie empruntée dépend du type de cellule infectée :
Un polyomavirus, in vitro, donnera une infection lytique sur cellule de souris, alors que sur rat
ou hamster, il donner une cancérisation. Le SV40 fait un cycle lytique chez le singe et une
transformation chez la souris. Le grand T est suffisant pour provoquer l’immortalisation des
cellules primaires chez les rongeurs mais elle sera d’autant plus grande qu’en plus, il y a le
petit T (les 2 partagent une partie NT identique de 82 acides aminés).
Trois domaines sont impliqués dans la transformation, ils induisent aussi des tumeurs chez les
animaux. Si un seul de ces domaines disparaît, l’inactivation est complète (plus de
cancérisation).
- Domaine 1 : Liaison à l’ADN, agit dans la réplication mais aussi dans le contrôle
de l’information oncogénique. Interaction avec les DNA J (protection protéique,
protéines chaperonnes).
- Domaine 2 : Liaison avec la protéine RB (p105) ce qui empêche la p107 et 130
d’être phosphorylées.
- Domaine 3 : Liaison à la p53. Le domaine de liaison à cette protéine est doublé.
Un nouveau domaine en CT (cours d’étude) bloquerait l’apoptose.
Dans le petit T, un domaine va se lier à la phosphatase PP2A (protein phosphatase 2A) ce qui
augmente la prolifération cellulaire. En NT, on a des régions de stimulation de T.
Le petit T peut s’associer à la tubuline, le moyen T peut s’associer à des protéines cellulaires
en particulier à la PP2A, à des protéines oncogènes, et stabilise même le complexe p53-T.
T va modifier l’environnement cellulaire, affecter le cycle cellulaire et la réplication de
l’ADN, va augmenter la réplication du génome viral et mettre en route la transformation
cellulaire.
Ces types de virus sont de très bons modèles d’étude de la réplication de l’ADN mais aussi
mise en route de l’oncogénèse.
1.6. Pathogenèse
On retrouve les 2 types d’infection, infection productive qui mène au cycle lytique ou
infection abortive évoluant vers l’oncogénèse.
Il peut y avoir un changement de métabolisme et mener vers un des deux. Le virus dépend
beaucoup de l’état et du type cellulaire (cf. réplication du génome).
Le JCV est associé à la PML (Progressive Multifocale Leucoencéphalopathie) atteint la
matière blanche du cerveau ce qui entraîne une démyélinisation progressive des cellules
nerveuses, l’inflammation produite va se propager dans le Système Nerveux Central (SNC).
La conséquence est une dégénérescence des fonctions (proche de la sclérose). Les personnes
ciblées sont les personnes sensibles telles que les bébés, personnes âgées, transplantés,
immunodéprimés.
Le BKV (Baby Kidney Virus) cause des problèmes respiratoires chez l’enfant. Il a été trouvé
associé à des tumeurs chez l’adulte sans avoir détecté des primo infections. La primo infection
varie selon la dose infectante, virulence de la souche et le terrain.
2. Les papillomavirinae
Ils ont pris de l’importance durant les 15 dernières années. Le
premier mis en évidence fut le PVH (PapillomaVirus Humain) et
en particulier le V, responsable d’un grand nombre de verrues
(Hypodermodysplasie verruciforme). Ils sont responsables de
beaucoup de cancers génitaux car donnent soit des verrues, soit
des tumeurs (vagin, pénis, anus, bouche….).
Le 1er papillomavirus a été mis en évidence en 1933 chez le
lapin. Le 1er humain fut découvert en 1907 (verrue). En 1970
eurent lieu les premiers clonages des virus humains. Les progrès
ont été réalisés grâce aux bovins (intérêt financier et modèle animal).
2.1. Morphologie
Ce sont des virus nus, à capside icosaédrique (72 capsomères) de taille 52-55nm. Le génome
d’ADN de 7-8 kb, est double chaîne circulaire (présence d’histones, mini chromosome).
Seulement 2 protéines de capsides sont présentes : L1 (protéine majeure) et L2 (protéine
mineur en quantité).
L1 et L2 sont des protéines tardives, 6 autres protéines sont précoces.
E7 possède la partie NT de E1. Il y a des chevauchements partiels (E2 et E4), le CT de E6
correspond au NT d’E1 et le CT d’E1 est le NT d’E2.
E1 se réplique de façon épisomale, il se multiplie dans le cytoplasme, il n’a pas besoin de
s’intégrer.
Il y a stimulation des synthèses cellulaires.
La réplication se fait selon le modèle de Kairns, l’ADN est bicaténaire, il y aura 2 phases. Au
bout de 10 à 20h d’infection, la réplication du génome a lieu (précoce), les virions
s’accumulent (tardifs).
Il y a apparition de E3 et E8. (Il existe des ORF putatifs mais on ne connaît pas les protéines
synthétisées). Trois messagers différents, pour E2-E5, donnent la même protéine. Ils ont des
CT identiques mais des NT différentes.
Gene:
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8
L1
L2
Function:
Initiation of DNA replication (helicase)
Transcriptional regulation/DNA replication
???
Late NS protein; Disrupts cytoskeleton
Transforming protein, interacts with growth factor receptors, e.g. PDGF*
Transforming protein, binds to p53 leading to degradation
Transforming protein, binds to pRB (à la p105)
???
Major capsid protein
Minor capsid protein
*PDGF= Plattelets Derive Growth Factor
Par épissages multiples, chevauchements, déplacement du cadre de lecture, on obtient des
protéines avec des actions différentes (grâce à des domaines multiples). Les protéines
précoces NS (Non Structurales) vont intervenir dans la transformation cellulaire. Les
protéines transformantes varient d’un virus à l’autre. Il va y avoir une sorte de confusion entre
la fonction de la protéine et le mécanisme de transformation.
Ex : E2-E5 contient le NT d’E2 et CT d’E5. E2-E5 peut
interférer avec E2 et E5. Les protéines de fusion amènent
des confusions.
La pathogénicité varie selon la production de protéines de
fusion. Si dans E2/E5, E2 est caché (par sa configuration
3D), on favorise E5, soit une transformation.
Dans les cellules tumorales, on a 2 cas différents :
- Maintien du génome
- Disparition du génome viral, c’est le « hit and run ».
Premièrement, E2 va d’abord se lier au promoteur précoce et fait décroître la production
d’E6/E7 (bloque les synthèses). On a perte d’E2.
E7 va ensuite se lier à Rb105, il va y avoir action sur les kinases (blocage des
phosphorylations). Ce phénomène devrait lancer l’apoptose. En parallèle, E6 bloque la p53, ce
qui détruit les protéines de régulation. E6 et E7 agissent sur des protéines cellulaires qui vont
modifier l’expression finale de l’infection.
Ex : Si p53 se lie à la protéine bax, il y aura liaison à E6 et apoptose.
Si p53 se lie à la protéine p21, il y a liaison à E7 menant à l’arrêt de la
croissance.
Ex2 : La protéine E7 des HPV est sensible à la protéine E1A (possède
une domaine égal). T des SV40 jouent un rôle dans l’activation. Toutes
ces protéines ont des cibles identiques car ont des domaines identiques.
2.2. Réplication
Elle se fait sous forme de plasmide nucléaire (épisome), il y aura beaucoup de copies. Deux
mécanismes sont utilisés :
û Réplication plasmidique : dans les cellules dermiques non différenciées sous forme active
(50 à 400 copies/cellules).
Phase • : Réplication indépendante de la cellule
Phase ‚ : Quand le nombre de copies atteint 50, la réplication se fait en même
temps que la division cellulaire (division synchrone). E1 régule cette régulation.
û Réplication végétative : a lieu dans les cellules terminales (ou différenciées comme les
cellules kératinisées par exemple). Le contrôle du nombre de copies est perdu. La
réplication de l’ADN s’emballe, on peut se retrouver avec des milliers de copies par
cellules.
2.3 Pathogenèse
Les virus sont répandus dans la nature, ils sont présents sous forme de verrues puis
propagation. Deux types de verrues :
- Verrues superficielles : verrues plates.
- Verrues plantaires : très profondes dans le derme.
Rq : Verrues génitales = condylome
Le traitement est local par des produits caustiques ou azote liquide. Les verrues perdurent
pendant plusieurs années ou vont disparaître grâce aux lymphocytes T cytotoxiques (CTL).
Les infections latentes peuvent se déclarer ou pas suite à des UV.
Il existe une soixantaine de HPV.
Les papillomavirus peuvent être cancéreux. Ceux du col de l’utérus sont fréquents : 500000
cas/an en 1999. Ils sont la cause la plus forte de cancers mortels chez la femme.
___________________________________________