La famille des Anelloviridae : virus TTV et

La famille des Anelloviridae :
virus TTV et genres apparentés
P. Biagini
1, 2
P. de Micco
1, 2
1
Établissement français du sang
Alpes-Méditerranée,
149, boulevard Baille,
13005 Marseille, France
2
UMR CNRS 6578, équipe
« émergence et co-évolution virale »,
Université de la Méditerranée,
CTRS « Infectiopôle Sud »,
27, boulevard Jean-Moulin,
13005 Marseille, France
<[email protected]>
Résumé. Depuis l’identification du prototype TTV en 1997, la diversité des
membres constituant la famille Anelloviridae identifiés chez l’homme et certai-
nes espèces animales n’a cessé de s’accroître. Parallèlement, les informations
concernant leur histoire naturelle restent relativement restreintes. Ces virus pré-
sentent une extrême diversité génétique et une forte prévalence dans les popu-
lations, révélées par la caractérisation progressive de génomes complets et
l’optimisation des systèmes de détection. Ces propriétés originales ont rendu
les protocoles d’études destinés à mieux comprendre l’impact des Anelloviri-
dae sur la santé de l’hôte délicats à définir, l’étude de leur biologie étant éga-
lement freinée par l’absence d’un modèle cellulaire éprouvé. Présents dans le
sang et dans de multiples compartiments biologiques, ils sont très probable-
ment de remarquables exemples de coexistence et de coévolution avec leurs
hôtes humains et animaux.
Mots clés
: Anelloviridae, TTV, organisation génomique, classification,
impact clinique
Abstract. Since the identification of the prototype TTV in 1997, the diversity
of members belonging to the family Anelloviridae identified in human and
some animal species kept on increasing. At the same time, data regarding
their natural history remain relatively limited. These viruses exhibit an extreme
genetic diversity and a high prevalence in various populations, progressively
demonstrated by the characterisation of full-length genomes and the optimisa-
tion of detection systems. Such unusual properties made the various studies
intended to elucidate the implication of Anelloviridae in host’s health difficult
to develop, their biology being still poorly understood in absence of a robust
culture system. These viruses have been identified in the blood and in multiple
biological locations; they are probably remarkable examples of co-existence
and co-evolution with their human and animal hosts.
Key words
: Anelloviridae, TTV, genomic organisation, classification, clinical
impact
Introduction
De leur découverte initiale en 1997 à leur récent regrou-
pement taxonomique au sein d’une famille virale spéci-
fique (Anelloviridae), le groupe des virus à ADN circu-
laire simple brin de type TTV (Torque teno virus) tient
une place particulière dans le monde viral. Combinant
une extrême diversité génétique chez l’homme et certaines
espèces animales, une très forte prévalence dans les popu-
lations, et des modes de transmission non encore claire-
ment définis, leur relation avec leurs hôtes a fait l’objet de
nombreuses discussions et hypothèses, sans réponse éta-
blie pour l’instant.
Historique
Identification chez l’homme
Le TTVa été découvert à la fin de 1997 par une équipe de
chercheurs japonais grâce à l’apport d’une technique de
soustraction génique (representational difference analy-
Virologie 2010, 14 (1) : 3-16
doi: 10.1684/vir.2010.0279 Tirés à part : P. Biagini
Revue
Virologie, Vol. 14, n
o
1, janvier-fe
´vrier 2010 3
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017.

sis, RDA) [1, 2]. Le sérum ayant servi à l’isolement prove-
nait d’un patient de 58 ans (T.T.) ayant reçu 35 unités de
sang à l’occasion d’une chirurgie cardiaque et présentant
une hépatite posttransfusionnelle non A-G. Par application
de la technique RDA sur deux échantillons sanguins préle-
vés avant et pendant le pic de transaminases constaté chez
le patient (180 IU/L, dix semaines après chirurgie), un frag-
ment de séquence ADN d’environ 500 nucléotides (nt) a
été isolé ; ce clone (N22) ne présentait pas d’homologie
significative avec les séquences déposées dans les bases
de données à cette date. Par une approche de PCR inverse,
la séquence N22 était étendue à 3 739 nt quelques mois plus
tard [3] suggérant un génome linéaire pour le prototype
TA278. L’ambiguïté existant sur les extrémités 5’et 3’du
génome viral était finalement levée au début de 1999 par
les travaux de deux équipes démontrant son caractère cir-
culaire (prototype TTV-1a/3853 nt), après résolution d’une
séquence riche en G+C d’environ 120 nt [4, 5] (figure 1).
Le TTMV (Torque teno mini virus) a été identifié fortuite-
ment par PCR à la fin de 1999 au cours d’une étude de
prévalence du TTV chez des donneurs de sang. Des pro-
duits d’amplification légèrement plus courts qu’attendus
ont révélé des séquences très divergentes par rapport à
celles déjà connues pour le TTV, et, par PCR inversées,
plusieurs génomes circulaires d’environ 2 900 nt ont pu
être caractérisés (prototype TLMV-NLC030 / 2 915 nt)
[6, 7]. Le virus a été originellement désigné TLMV (TTV-
like mini-virus) par analogie avec le TTV, puis officielle-
ment nommé TTMV par le Comité international pour la
taxonomie des virus (ICTV) [8].
Plus récemment, en 2005, un troisième groupe de virus
initialement désignés small anellovirus était identifié par
une approche de métagénomique (sequence-independent
single primer amplification, SISPA) chez des patients pré-
sentant une sérologie positive pour le VIH [9]. Les deux
génomes circulaires caractérisés étaient composés de
2 249 nt (SAV1) et 2 635 nt (SAV2) et présentaient des
séquences fortement divergentes par rapport aux TTV et
TTMV. Dans une deuxième approche, en 2007, plusieurs
génomes viraux d’environ 3 200 nt (prototype TTMDV-
MD1-073 / 3 242 nt) étaient caractérisés, dont certains pré-
sentaient une très forte homologie de séquence avec SAV1
ou SAV2 [10]. Sur ces bases, ces derniers ont été considérés
comme de potentiels mutants de délétion au profit de la
forme de 3,2 kb désignée TTMDV (Torque teno midi
virus).
Identification chez l’animal
Assez tôt dans la connaissance de ces nouveaux virus, il est
devenu évident que l’infection à Anelloviridae était égale-
ment identifiable chez certaines espèces animales. Dès
1999, plusieurs séquences partielles de type TTV, diver-
gentes, étaient identifiées par PCR chez les chimpanzés
communs et pygmées [11]. À la même date, une autre
étude présentait la détection par PCR de séquences TTV,
proches de celles identifiées chez l’homme, chez divers
animaux de ferme (poulets, porcs, vaches, moutons) [12] ;
ces résultats n’ont cependant pas été confirmés par d’autres
équipes malgré l’utilisation du même système d’amplifica-
tion [13]. Depuis ces premières approches, une vingtaine
de séquences complètes ont été caractérisées chez l’animal
sauvage, de compagnie et de ferme. Ainsi, des séquences
de type TTV et TTMV ont été isolées dès 2000 chez des
primates non humains (chimpanzé, prototypes Pt-TTV6 /
3 690 nt et Pt-TTV8-II / 2 785 nt ; macaque, prototype Mf-
TTV3 / 3 798 nt) ; plus récemment, en 2009, des séquences
de type TTMDV étaient également caractérisées chez le
chimpanzé (prototype Pt-TTMDV210 / 3 257 nt). Cepen-
dant, une majeure partie des génomes isolés se sont révélés
hautement divergents par rapport aux formes TTV, TTMV
ou TTMDV, comme ceux caractérisés chez le tamarin (pro-
totype So-TTV2 / 3 371 nt), le tupaia (petit mammifère
insectivore, prototype Tbc-TTV14 / 2 199 nt) et le dourou-
couli (petit primate dit « singe hibou », prototype At-TTV3
/ 3 718 nt). Des génomes extrêmement divergents ont éga-
lement été isolés chez le chat (prototype Fc-TTV4 /
2 064 nt) et le chien (prototype Cf-TTV10 / 2 797 nt),
ainsi que chez le porc (prototype Sd-TTV31 / 2 878 nt)
TTV-1a
3853 nt
ORF2
ORF1
ORF3
ORF4
Région GC-riche
TTMDV-MD1-073
3242 nt
ORF1
ORF2
ORF3
ORF4
Régions GC-riches
TTMV-NLC030
2915 nt
ORF2
ORF1
ORF3
ORF4
Région GC-riche
Figure 1. Prototypes TTV, TTMDV et TTMV. Les ORFs supérieures à 50 acides aminés sont représentées.
revue
4Virologie, Vol. 14, n
o
1, janvier-fe
´vrier 2010
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017.

[11-16]. Enfin, très récemment, un génome circulaire a été
identifié chez le lion de mer de Californie (prototype ZcAV
/ 2 140 nt), étendant la présence des Anelloviridae à cer-
tains mammifères marins [17].
Le virus
Virion
Les Anelloviridae sont des virus non enveloppés, d’un dia-
mètre de 30-32 nm [3]. Leur structure tridimensionnelle
reste encore non résolue. Il a été démontré, du moins pour
le TTV chez l’homme, que les particules virales étaient
présentes dans le sang circulant sous forme d’agrégats liés
à des immunoglobulines G (IgG) ou M (IgM) ; ces virions
sont en revanche retrouvés sous forme libre dans les fèces
[18]. Leur densité dans le sérum a été estimée à 1,32 g/cm
3
pour le TTV et 1,28 g/cm
3
pour le TTMV, en chlorure de
césium [3, 6].
La capside virale protège un génome circulaire monopar-
tite, à ADN simple brin, de polarité négative comme
démontré par des études d’hybridation utilisant des sondes
nucléotidiques sens ou antisens [3]. De par leur structure
monobrin, ces génomes sont sensibles à l’action de l’AD-
Nase I ou de la nucléase Mung Bean [3].
Organisation génomique
En dépit d’une forte diversité dans la taille des génomes
caractérisés à ce jour (2 à 4 kb environ), la comparaison
des différentes séquences complètes révèle une organisation
génomique globalement conservée, avec un codage uni-
directionnel [13-15]. La portion codante, majoritaire, est
composée d’au moins deux cadres ouverts de lecture
chevauchants (ORF1, long ; ORF2, court) déduits directe-
ment de l’analyse de la séquence, ainsi que d’ORFs addi-
tionnelles (ORF3 et 4) identifiées après analyse transcrip-
tionnelle (figure 2). La région intergénique contient
généralement une région riche en G + C susceptible de for-
mer une structure secondaire de type « épingle à cheveux ».
Les tailles respectives diffèrent fortement en fonction de
l’isolat étudié. Ainsi, le prototype TTV-1a (3 853 nt,
homme) présente une région codante longue d’environ
2 600 nt, avec des ORF1 et 2 composées respectivement
de 770 et 202 acides aminés (aa) ; à l’opposé, le prototype
Fc-TTV4 (2 064 nt, chat) présente une région codante
s’étendant sur environ 1 570 nt, avec des ORF1 et 2 com-
posées respectivement de 436 et 105 aa. La portion non
codante du génome représente environ un tiers de la
séquence virale ; elle s’étend sur environ 1 200 nt dans le
cas du TTV-1a (~ 490 nt pour Fc-TTV4) et contient une
courte zone d’environ 120 nt présentant une proportion
de 90 % en bases G + C (absente chez Fc-TTV4).
Positionnement taxonomique
La présence de virus possédant un génome à ADN circu-
laire simple brin chez des hôtes non humains était déjà
connue avant la première identification du virus TTV. Sur
les bases de la taxonomie officielle de l’ICTV (8
e
Rapport,
2005), ces virus sont regroupés en plusieurs familles : les
virus infectant les bactéries sont représentés par les familles
Inoviridae (deux genres) et Microviridae (quatre genres) ;
les familles Geminiviridae (quatre genres) et Nanoviridae
TTV-1a
Fc-TTV4
+3
+2
+1
-1
-2
-3
+3
+2
+1
-1
-2
-3
1
1 295 589 883 1177 1471 1765 2064
227 453 679 905 1131 1357 1583 1809 2035 2261 2487 2713 2939 3165 3391 3617 3853
Figure 2. Organisation génomique du TTV-1a (homme) et Fc-TTV4 (chat domestique). Les principaux cadres de lecture sont figurés.
revue
Virologie, Vol. 14, n
o
1, janvier-fe
´vrier 2010 5
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017.

(deux genres) contiennent les virus infectant les plantes ; la
famille Circoviridae (deux genres) regroupe les virus infec-
tant les animaux (figure 3).
Très tôt dans la description de ce nouveau virus infectant
des hôtes humains et animaux, les caractéristiques molécu-
laires s’y rattachant ont suggéré un regroupement taxono-
mique spécifique. À partir de réflexions initiées en 2001, la
création du genre Anellovirus par l’ICTV en 2004 a ainsi
officialisé la classification des virus de type TTV, en les
plaçant, dans un premier temps, au sein d’un genre « flot-
tant », non rattaché à une famille virale existante (8
e
Rap-
port, 2005) [8]. Dans cette description initiale, seules les
formes TTV et TTMV étaient officiellement décrites,
ainsi que plusieurs séquences identifiées chez l’animal.
La caractérisation progressive de nouveaux génomes TTV
et TTMV, l’identification de la forme TTMDVet le séquen-
çage de nouveaux génomes animaux ont complexifié la
taxonomie des anellovirus et motivé la proposition de créa-
tion d’une famille virale. Officiellement acceptée par
l’ICTV à l’été 2009, cette nouvelle famille, Anelloviridae,
regroupe actuellement plus de 40 espèces réparties au sein
de neuf genres viraux, et sera décrite dans le prochain rap-
port de l’ICTV [19] (figure 3).
Réplication
L’acquisition des informations concernant les mécanismes
de réplication des Anelloviridae reste freinée par la carence
en un système cellulaire éprouvé permettant la persistance
du cycle viral. Une seule étude a suggéré qu’une lignée
humaine (Chang Liver, HeLa dérivée), infectée expérimen-
talement par du sérum positif pour le TTV, pouvait entrete-
nir la réplication virale mais avec un faible taux de relar-
gage des particules virales (~ 200 copies/mL) dans le
surnageant [20]. La mise en culture de cellules mononu-
clées sanguines (PBMCs) issues d’échantillons sanguins
positifs pour le TTV a également démontré un potentiel
de travail, cependant transitoire dû à la nature même des
cellules étudiées [21].
Des approches de transfection et d’analyse d’échantillons
biologiques ont été plus fructueuses. Ainsi, dès 2000, trois
types d’ARN messagers (ARNm) d’environ 2 800-3 000 nt,
1 200 et 1 000 nt ont été mis en évidence soit à partir de
l’étude des ARNm issus d’un génome de type TTV dans
des prélèvements biologiques humains (moelle osseuse),
soit après transfection de cellules Cos-1 par un génome
complet(égalementdetypeTTV)[22,23](figure 4).
Des approches de transfection plus récentes utilisant les
lignées cellulaires 293 et L428 ont confirmé ces résultats.
Dans les travaux présentés par Qiu et al. en 2005 (transfec-
tion du génome TTV-HEL32) [24], les trois ARNm obtenus
proviennent d’un promoteur unique localisé dans la région
-154/-76 par rapport au site d’initiation de la transcription, et
sont polyadénylés en position 2978. Les trois transcrits sont
épissés au niveau d’un court intron (~ 100 nt) localisé
approximativement 70 nt après le site d’initiation de la tran-
scription, et les deux formes les plus courtes (1,2 et 1,0 kb)
résultent d’un épissage alternatif situé environ 400 nt après
le premier intron (figure 4). La forme 2,8 kb apparaît comme
étant la plus exprimée, au détriment des formes 1,2 et 1,0 kb
Virus à ADN
circulaire simple brin
Circoviridae
Nanoviridae
Geminiviridae
Microviridae
Inoviridae
Inovirus Plectrovirus
Gyrovirus
Circovirus
Bdellomicrovirus
Chlamidyamicrovirus
Microvirus
Spiromicrovirus
Mastrevirus Topocuvirus
Babuvirus Nanovirus
Curtovirus
Begomovirus
Alphatorquevirus
Betatorquevirus
Gammatorquevirus
Deltatorquevirus
Epsilontorquevirus
Zetatorquevirus
Etatorquevirus
Thetatorquevirus
Iotatorquevirus
Anelloviridae
Figure 3. Classification des virus à ADN circulaire simple brin.
revue
6Virologie, Vol. 14, n
o
1, janvier-fe
´vrier 2010
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017.

(60, 5 et 35 % respectivement). Cette prédominance du long
transcrit a été retrouvée après analyse de différents ARNm
TTV provenant d’échantillons de moelle osseuse [22].
Enfin, dans un travail récent portant sur la transfection du
génome TTV-P/1C1 dans une lignée Huh7, un ARNm de
0,6 kb a également été isolé, en complément des trois formes
classiquement décrites [25].
Malgré l’absence d’études réalisées sur les formes TTMV
et TTMDV, ou animales, l’existence d’un mécanisme
d’épissage alternatif intervenant dans la réplication de
l’ensemble des Anelloviridae apparaît probable.
L’identification de formes TTV double brin a également été
associée à la présence d’ARNm dans les différentes études
portant sur la réplication du virus [26, 27]. Cela suggèrerait
qu’un mécanisme de type « cercle roulant » soit effectif
pour la réplication des Anelloviridae, comme déjà démon-
tré chez l’animal pour d’autres virus à ADN circulaire sim-
ple brin (circovirus porcins PCV1 et 2, chicken anemia
virus CAV) [28].
Expression et fonction des protéines virales
Les études de transfection déjà réalisées ont démontré
qu’au moins cinq à sept protéines différentes étaient syn-
thétisées lors de la réplication de formes TTV, résultant à la
fois d’un épissage alternatif mais également d’une initia-
tion alternative de la traduction [24]. Ainsi, dans l’étude du
TTV-HEL32, le long transcrit de 2,8 kb exprime les protéi-
nes ORF1 (736 aa) et ORF2 (117 aa) à partir du codon
AUG en position 581 et 354, respectivement (figure 4).
Sur la base d’une même initiation alternative de la traduc-
tion, la forme 1,2 kb exprime les protéines ORF2/2 (281 aa)
et ORF1/1 (199 aa), alors que le transcrit de 1,0 kb génère
les protéines ORF2/3 (275 aa) et ORF1/2 (142 aa) issues de
cadres de lecture différents. Dans l’étude de Mueller et al.,
le quatrième transcrit isolé (0,6 kb) code pour une forme
tronquée de la protéine de type ORF2/3, aboutissant à
l’identification d’une septième protéine [25] ; en revanche,
cinq protéines étaient seulement identifiables dans l’étude
de Kamahora et al. portant sur la transfection du génome
TTV-VT416 [23]. À l’appui de ces quelques travaux, il
apparaît que la stratégie d’expression est modulée par le
type d’isolat considéré, et possiblement par la cellule
cible supportant la réplication ; en ce sens, l’apport d’infor-
mations qui résulterait d’études impliquant non seulement
des génomes TTV divergents, mais également des formes
TTMV, TTMDV et animales apparaît d’un grand intérêt.
Les informations relatives aux fonctions des différentes
protéines exprimées lors de l’infection virale sont égale-
ment fragmentaires. L’ORF1 des Anelloviridae code pro-
bablement pour une ou plusieurs protéines assurant des
fonctions structurales et/ou fonctionnelles (capside, répli-
cation) : l’extrémité N-terminale est systématiquement
ProtéineARNm
~2800 nt
~1200 nt
~1000 nt
736 aa / ORF1
117 aa / ORF2
281 aa / ORF2/2
199 aa / ORF1/1
275 aa / ORF2/3
142 aa / ORF1/2
581 3000
28072315
2315
703354
2788703581
703581
29792505
703354
28072505
: cadres de lecture
112 182 284
704354
2788
Figure 4. Réplication et expression protéique. Représentation schématique des transcrits et protéines obtenus dans le cas de l’étude du
génome TTV-HEL32.
revue
Virologie, Vol. 14, n
o
1, janvier-fe
´vrier 2010 7
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017.