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Mécanismes d’adaptation des virus à leur hôte
La multiplication des virus impliquent l’utilisation des
structures de la cellule hôte (parasitisme absolu):
Liens étroit virus-hôte:
 adaptation du virus à l’hôte
 adaptation de l’hôte au virus
L’exemple du VIH
Les rétrovirus exploitent spécifiquement les mécanismes
cellulaires pour éviter les défenses de la cellule hôte
Le VIH = bon modèle
=> exploite les facteurs cellulaires pour sa réplication
=> évite les facteurs cellulaires de restriction
(facteurs antiviraux).
Le VIH est parfaitement adapté pour promouvoir sa
réplication.
Mécanismes d’adaptation du VIH à l’Homme
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
innée :
 cytokines et chemokines, cellules NK
adaptative
 réponse CTL
 réponse humorale
II) Restriction au niveau des gènes
 facteurs d’hôtes qui restreignent la réplication du HIV
III) Evolution du virus au cours de l’infection
 « Fitness »
Virus de l’Immunodéficience Humaine
p24
gp120
gp41


CD4
corécepteur
Antigènes
cellulaires
Cellule cible
Dissociation
de la gp120
Facteurs de l’hôte impliqués dans la réplication du VIH
Model of HDF roles in the HIV life cycle. With the stages of the HIV life cycle as a framework, each HDF was placed at the position most
likely to elicit HIV dependency. The function and subcellular location of HDFs were determined with the use of multiple databases
(rationale, table S4). Some proteins are in multiple locations to represent more than one possible role in the HIV life cycle. Newly
identified HDFs (red or blue, the latter if they inhibited HIV in part two only); previously implicated HDFs detected in the screen (green),
or not detected but with a relevant interaction (gray); HIV protein (black): matrix (MA), reverse transcriptase (RT), integrase (IN),
envelope (gp41, gp120) (ENV). Unfolded protein response, UPR. (Brass et al., Science, 2008,319, 921.)
Cycle de réplication du VIH
Facteurs cellulaires qui favorisent la réplication
Facteurs cellulaires de restriction
Mécanismes d’adaptation du VIH à l’Homme
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
innée :
 cytokines et chemokines, cellules NK
adaptative
 réponse CTL
 réponse humorale
II) Restriction au niveau des gènes
 facteurs d’hôtes qui restreignent la réplication du HIV
III) Evolution du virus au cours de l’infection
 « Fitness »
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
innée
Cytokines et chemokines, récépteurs et corécepteurs
1) Cytokines : RANTES, MIP1a,b,
=> empêchent l’entrée du VIH dans la cellule
2) Mutation de CCR5
- CCR5D32 (homozygotes, 2% des caucasiens)
3) Radeaux lipidiques
- déficient en cholestérol, diminution de l’entrée du virus
4) Récepteurs alternatifs (DC-Sign, molécules d’adhésion)
Fixation au récepteur et au corécepteur
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
innée
Cytokines et chemokines, récépteurs et corécepteurs
1) Cytokines : RANTES, MIP1a,b,
=> empêchent l’entrée du VIH dans la cellule
2) Mutation de CCR5
- CCR5D32 (homozygotes, 2% des caucasiens)
sélection >700 ans par un autre pathogène
3) Radeaux lipidiques
- déficient en cholestérol, diminution de l’entrée du virus
4) Récepteurs alternatifs (DC-Sign, molécules d’adhésion)
Permissivité au VIH inter-individu différente
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
adaptative
Réponse cellulaire
CTL  restreinte au molécules du CMH
1) La réplication virale varie selon le MHC
2) Mutation : très grande variabilité, erreurs de la RT
Mutant d’échappement pour les population de même MHC
Réponse Humorale
Anticorps (séropositif)
Anticorps neutralisants: anticorps capables d’inhiber l’infection in vitro
Echappement à la réponse humorale
1) Mutation : très grande variabilité, erreurs de la RT
2) Glycosilation de la gp120
3) gp non fonctionnelle => leurres
4) Masquage des sites
Présentation du peptide antigénique au lymphocytes T
Effet des CMH sur la progression vers le SIDA
Immunodominant epitopes in acute HIV-1 infection
a
HLA class I type
Epitope
Protein
Sequence
Refs
A3
RK9
p24
RLRPGGKKK
7 and 34a
KK9
p24
KIRLRPGGK
A11
QK10
Nef
QVPLRPMTYK
[7]a
B7
IL9
gp120
IPRRIRQGL
[34]a
B8
FL8
Nef
FLKEKGGL
6 and 7lk and lk
B14
EL9
gp41
ERYLKDQQL
[6]
DA9
p24
DRFYKTLRA
B27
KK10
p24
KRWIILGLNK
[61]a
B4001
KL9
Nef
KEKGGLEGL
6 and 62
B51
EL9
Vpr
EAVRHFPRI
[30]
B57/B5801
TW10
p24
TSTLQEQIGW
[48]a
Cw12
CC8
Tat
CCFHCQVC
[30]
These studies analyzed immunodominance patterns in acute infection using optimal CD8+ Tcell epitopes identified during chronic infection, instead of overlapping peptides spanning HIV1 gene products.
Effet des CMH sur la progression vers le SIDA
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
adaptative
Réponse cellulaire
CTL  restreinte au molécules du CMH
1) L’infection est dépendante du MHC
2) Mutation : très grande variabilité, erreurs de la RT
Mutants d’échappement pour les populations de même MHC
Réponse Humorale
Anticorps (séropositif)
Anticorps neutralisants: anticorps capables d’inhiber l’infection in vitro
Echappement à la réponse humorale
1) Mutation : très grande variabilité, erreurs de la RT
2) Glycosilation de la gp120
3) gp non fonctionnelle => leurres
4) Masquage des sites
Pourquoi le VIH échappe à la réponse immune?
gp41
 Configuration de la
protéine d'enveloppe:
D'après
Sattenta
u et al.
1999
TCLA
gp120
V1V2
Liaiso
n au
CD4
gp120
IP
V1V2
V3
V3
Liaison
au
corécepte
"Ouverte"
ur
 Protéines cellulaires:
Cellules
productrices:
CEM-SS
lymphocyte
stimulées
gp41
"Fermée"
gp160
ICAM-1
LFA-1
ICAM-3
LFA-2
CD62L
LFA-3
Classe I
CD44
Classe II
D'après Hioe
et al. 1998
Héparane
sulfates
Représentation de la gp 120 trimétrique
The CD4-binding pockets are indicated by black arrows, and the conserved chemokine-receptorbinding regions are in red. Areas shaded in light green indicate the more variable, glycosylated
surfaces of the gp120 cores. The approximate locations of the 2G12 epitopes are indicated by blue
arrows; those of the V3 loops (yellow) and V4 regions (green) are indicated. The positions of the V5
regions (green) and some complex-carbohydrate addition sites (asparagines 276, 463, 356, 397 and
406) (blue dots) are shown. The approximate locations of the large V1/V2 loops, centred on the
known positions of the V1/V2 stems, are indicated (green).
Wyatt et al., Nature, 393, 705, 1998
Représentation
de la gp 120
Epitopes reconnus par les anticorps neutralisants
IgG1b12
Saphire et al., Science, 293, 1155, 2001
Paratope de l’Ac 2F5
Calarese et al., Science, 300, 2065, 2003
Taille de la spicule et des IgG
CD4 : jaune
Gp120 : brun
Calarese et al., Science, 300, 2065, 2003
Structure de l’Ac neutralisant 2G12
Calarese et al., Science, 300, 2065, 2003
Mécanismes d’adaptation du VIH à l’Homme
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
innée :
 nécessite la reconnaissance du virus, signaux intra et
inter cellulaires déclenchés après quelques heures
adaptative
 nécessite la reconnaissance du virus (réplicatif pour
les CTL), la réponse immune doit jouer d’ingéniosité pour
contrer l’attaque par le VIH.
 Immunité intrinsèque : facteurs de restriction
Mécanismes d’adaptation du VIH à l’Homme
I) Echappement du VIH à la réponse immunitaire
innée :
 cytokines et chemokines, cellules NK
adaptative
 réponse CTL
 réponse humorale
II) Restriction au niveau des gènes
 facteurs d’hôtes qui restreignent la réplication du HIV
III) Evolution du virus au cours de l’infection
 « Fitness »
Cycle de réplication du VIH
Facteurs cellulaires qui favorisent la réplication
Facteurs cellulaires de restriction
Cycle de réplication du VIH
Fig. 1. The HIV-1 life cycle. Indicated are host proteins that participate at specific steps of the replication cycle (white), and
proteins acting as antiretroviral host factors (black).
II) Restriction au niveau des gènes
Défense antivirale innée :
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
1) Lv1 et Ref1: TRIM5a: tripatite motif proline rich
se fixe sur la capside du virus (CA) et empêche la transcription inverse
2) Cytidine deaminase block (APOBEC3 family member)
Immunité intracellulaire contre les rétrovirus en général
3) Non-coding microRNAs and RNA-Silencing
4) Tetherin et vpu
II) Restriction au niveau des gènes
Défense antivirale innée :
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
1) Lv1 et Ref1: TRIM5a: tripatite motif proline rich
se fixe sur la capside du virus (CA) et empêche la transcription inverse
2) Cytidine deaminase block (APOBEC3 family member)
Immunité intracellulaire contre les rétrovirus en général
3) Non-coding microRNAs and RNA-Silencing
4) Tetherin et vpu
II) Restriction au niveau des gènes
Facteurs de restriction selon l’espèce
Fv1: Friend virus succeptibility (Fv)
limite l’infection de MLV chez certaines souris (1960)
Ref1: (restiction factor 1)
limite l’infection de MLV (2000)
et de SIV chez l’homme
Lv1: Lentivirus succeptibility factor 1
limite l’infection du VIH aux hommes et
la restreint dans les primates non humains (2002)
II) Restriction au niveau des gènes
Facteurs de restriction selon l’espèce
Découverte de la protéine TRIM5a chez le macaque (2004)
II) Restriction au niveau des gènes
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
1) Facteur de restriction TRIM5a: tripatite motif proline rich
TRIM5ahu (Ref1) inhibe N-MLV, EIAV
TRIM5aagm inhibe HIV, SIVmac, N-MLV, EIAV
TRIM5arh inhibe SIVagm, N-MLV
TRIM-CypOwl monkey insertion de Cyclophiline A dans TRIM5a
Fonction générale de défense contre les rétrovirus
Etude du mécanisme en cours: facteur cellulaire dominant et saturable, se
fixe sur la capside du virus (CA) et entre en compétition avec CypA et
empêche la transcription inverse + interaction polyvalentes qui empêchent le
« trafficking » et l’assemblage ?
 Variants de TRIM5  degrés de susceptibilité
 Autres TRIM?, autres facteurs cellulaires ?
 Protection de l’infection virale entre espèces
Inhibition de la réplication des rétroviruses par TRIM5a
Inhibition de la réplication des rétroviruses par TRIM5a
A putative mechanism for restriction of
retroviruses by TRIM5α. (Panel A) TRIM5α
is autoubiquitinylated in a RING dependent
way and rapidly turned over by the
proteasome [47]. If it encounters incoming
sensitive retroviral cores then they too are
recruited to the proteasome and destroyed,
before the virus has the opportunity for
significant reverse transcription. (Panel B) If
the virus/TRIM5α complex is protected from
destruction, by inhibiting the proteasome,
then the virus can reverse transcribe [48,
49]. Infectivity is not rescued however,
indicating that the virus/TRIM5α complex is
uninfectious. How TRIM5 renders the virus
uninfectious remains unclear.
Inhibition de la réplication des rétroviruses par TRIM5a (Owl Monkeys)
CypA est nécessaire à la restriction
Towers Retrovirology
2007
4:40 doi:10.1186/1
742-4690-4-40
A putative mechanism for activity of CypA on HIV-1 infectivity in cells from Old World monkeys. HIV-1
recruits CypA to around 10% of its capsid monomers in newly assembled cores [52, 53]. When the core enters
the cytoplasm of a target cell it recruits more CypA, which efficiently catalyses cis/trans isomerisation of the
peptide bond at CA G89-P90 [42, 57]. This activity replenishes the cis conformation CA as it is recruited into the
restricted complex with TRIM5α. If CypA activity is reduced in target cells, using CypA specific siRNA or by
inhibiting CypA activity with CSA, then the OWM TRIM5α cannot interact with the CA, which is mostly in the trans
conformation, and infectivity is rescued [59-61]. The isomerisation at CA G89-P90 is represented by squares
(trans) changing to circles (cis) on the surface of the capsid.
Facteurs de restriction multiples (multi-thérapie)
II) Restriction au niveau des gènes
Défense antivirale innée :
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
1) Lv1 et Ref1: TRIM5a: tripatite motif proline rich
se fixe sur la capside du virus (CA) et empêche la transcription inverse
2) Cytidine deaminase block (APOBEC3 family member)
Immunité intracellulaire contre les rétrovirus en général
3) Non-coding microRNAs and RNA-Silencing
4) Tetherin et vpu
II) Restriction au niveau des gènes
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
2) Cytidine deaminase block (APOBEC3 family member)
Immunité intracellulaire contre les rétrovirus en général
APOBEC3G inhibe HIV, SIV, EIAV, HBV
APOBEC3F inhibe HIV, SIV, HBV
APOBEC3B inhibe SIV
APOBEC3C inhibe SIV
Mécanisme
Est incorporée dans la particule virale, conduit à des cytidines
desamination (modification de C en U dans le génome proviral (ADN
simple brin), qui conduit à des modification de G en A). Le génome viral
est hypermuté, conduit à des codons stops.
APOBEC3 : système de défense pour les virus ou l’ADN est
cytoplasmique.
Mécanisme d’inhibition d’APOBEC3 par la protéine Vif
Figure 1. The human APOBEC family of proteins. (a) Domain organization of human APOBEC proteins. Red shading indicates the
cytidine deaminase motifs in each protein; the consensus amino acid sequence is shown below. (b) The cytidine deamination reaction
catalysed by APOBEC enzymes. In this process, cytidine is converted to uridine by the addition of water and the removal of an amine
group.
Mécanisme d’inhibition d’APOBEC3 par la protéine Vif
La protéine Vif interfère avec l’activité inhibitrice de APOBEC3
La protéine Vif interfère avec l’activité inhibitrice de APOBEC3
La protéine Vif interfère avec l’activité inhibitrice de APOBEC3
II) Restriction au niveau des gènes
Défense antivirale innée :
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
1) Lv1 et Ref1: TRIM5a: tripatite motif proline rich
se fixe sur la capside du virus (CA) et empêche la transcription inverse
2) Cytidine deaminase block (APOBEC3 family member)
Immunité intracellulaire contre les rétrovirus en général
3) Non-coding microRNAs and RNA-Silencing
4) Tetherin et vpu
II) Restriction au niveau des gènes
3) Non-coding microRNAs et RNA-silencing
2% génome humain code pour des protéines et
70% pour des non-coding RNAs (ncRNA)
Restriction de virus par des ncRNA
bcp de miRNA qui ciblent différents virus
RNAi qui interfère avec des RNA viraux
II) Restriction au niveau des gènes
Examples of RNA silencing suppressors encoded by several viruses.
Virus
Viral Suppressors
Adenovirus
VA RNA
Lu 2004 [199]; Andersson 2005
[200]; Xu 2007 [201]
HCV
Core protein
Chen 2008 [202]; Wang 2006 [203]
Ebola
VP35 protein
Influenza A virus NS1 protein
References
Haasnoot 2007 [184]
Li 2004 ; Delgadillo 2004 ; Bucher
2004; Haasnoot 2007 de Vries 2009
Nodamura Virus NoV B2 protein
Sullivan 2005 [207]
HIV
Bennasser 2005 ; Haasnoot 2007
Bennasser 2006 Qian 2008
Tat protein, TAR RNA
Strebel et al. BMC Medicine 2009 7:48 doi:10.1186/1741-7015-7-48
II) Restriction au niveau des gènes
Schematic representations of roles played by small non-coding RNAs in HIV-1 replication. Integrated HIV-1 provirus is
transcribed into viral RNA which can be targeted by cellular miRNAs. HIV-1 transcripts can also be processed into small ncRNAs
that could function in cellular RNAi pathway(s). The viral trans-activation responsive TAR RNA has been reported to be processed
into a viral miRNA which could act to modulate the expression of cellular mRNAs.
Strebel et al. BMC Medicine 2009 7:48 doi:10.1186/1741-7015-7-48
II) Restriction au niveau des gènes
Défense antivirale innée :
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
PML (promyelocytic Leukemia Protein): Interfère sur
l’étape de transport de l’ADN dans le noyau?
PML intervient dans l’expression de gènes, le cycle cellulaire, la
différentiation, l’apoptose. Fait partie du CPI (complexe de préintégration) qui fait intervenir différentes protéines cellulaire.
=> rôle et mécanisme d’inhibition?
Murr1 (gène impliqué dans la régulation du Cuivre) inhibe la
réplication du virus (facilite sa dégradation dans le protéasome) dans les
cellules non stimulées.
II) Restriction au niveau des gènes
Assemblage
Fixation CA/CyPA , radeaux lipidiques
Bourgeonnement
MVB: multi-vesicular body;
ESCRT : endosomal sorting complex required for transport I, II, et III;
AIP1 : apoptosis-linked gene 2) interacting protein1
Cycle de réplication du VIH
Fig. 1. The HIV-1 life cycle. Indicated are host proteins that participate at specific steps of the replication cycle (white), and
proteins acting as antiretroviral host factors (black).
II) Restriction au niveau des gènes
Défense antivirale innée :
Facteurs d’Hôtes qui restreignent la réplication du HIV
1) Lv1 et Ref1: TRIM5a: tripatite motif proline rich
se fixe sur la capside du virus (CA) et empêche la transcription inverse
2) Cytidine deaminase block (APOBEC3 family member)
Immunité intracellulaire contre les rétrovirus en général
3) Non-coding microRNAs and RNA-Silencing
4) Tetherin et vpu
Role de vpu et Tetherin (BST-2): Facteur de restriction???
Tetherin (BST-2)empêche le relargage du virus mais pas le transfert cellule à cellule
Fig. 3. Effects of HIV-1 Vpu on virion release and on localization of Gag and Env in Vpu-dependent cells. Gag is initially targeted to the plasma membrane.
In the absence of Vpu, Gag is internalized and accumulated into CD63+ endosomes. While Env has been known to be internalized rapidly from the plasma
membrane by clathrin adaptor AP-2-mediated endocytosis, accumulation of Env within clathrin-coated endosomes seems to occur more extensively in the
absence of Vpu. Vpu-deficient HIV-1 virions are tethered on the cell surface and such virions, then, are internalized and accumulated in CD63+ endosomes.
Tetherin specifically inhibits HIV-1 virion release in the absence of Vpu. It also induces the internalization of Gag by endocytosis. It appears to be
responsible for tethering virions at the cell surface and for internalizing virions into intracellular compartments. Tetherin (CD317) has been shown to shuttle
between the trans-golgi network and cell surface by clathrin-mediated endocytosis through interaction of its cytoplasmic tail with AP-2 adaptor. It is possible
that tetherin-mediated endocytosis involved in internalization of Vpu-deficient nascent HIV-1 virions is clathrin-dependent.
Mécanismes d’adaptation du VIH à l’Homme
II) Restriction au niveau des gènes
Multiples facteurs qui restreignent la réplication du HIV,
de nouveaux à découvrir
évolution vers une « multi-thérapie » pour échapper aux
mutations virales
III) Evolution du virus au cours de l’infection
 « Fitness »
Mécanismes d’adaptation du VIH à l’Homme
III) Evolution du virus
-Le VIH usurpe les facteurs cellulaires et dévient les facteurs
de restriction pour promouvoir sa réplication.
-Tous ces facteurs modulent la susceptibilité du VIH à
l’infection, et influencent la capacité de VIH à répliquer dans
un individu (variabilité inter-individus, inter espèces).
-Le VIH mute, échappe, s’adapte pour éviter les pressions
de l’hôte.
 émergence de nouveau virus adapté à l’hôte; sélection
de population de VIH => « Fitness »
 Adaptation de l’hôte au VIH
(population VIH résistante dans des centaines d’années!)
En attendant
Protégez-vous !
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