De nombreux facteurs de régulation de la transcription peuvent induire l’expression du génome viral en fonction du type cellulaire et du stade d’activation des cellules infectées. Lors de la phase précoce de transcription, l’un des principaux facteurs de régulation dans les lymphocytes T activés est le facteur de transcription NF-κB qui est normalement impliqué dans la régulation de nombreux gènes de cytokines lors des processus d’inflammation (Alcami, Lain de Lera et al. 1995). D’autres facteurs de transcription, comme NFAT et AP-1 (activator proteine-1), sont également impliqués dans l’activation de la transcription du génome viral. NFAT est un facteur de transcription cytoplasmique qui est transloqué, après sa déphosphorylation par la calcineurine, dans le noyau lorsque la concentration de calcium augmente dans la cellule. NFAT reconnaît des motifs sur la même région du LTR que celle
reconnue par NF-κB. C’est un activateur de la transcription qui agit sur des séquences κB-like présentes sur de nombreux promoteurs de gènes viraux et cellulaires (Cron, Bartz et al. 2000; Manley, O'Hara B et al. 2006; Manley, O'Hara et al. 2008). Lors de la phase tardive de la transcription, d’autres facteurs de régulation essentiels, viraux cette fois, interviennent. La protéine Tat qui, en se fixant sur l’élément TAR du LTR, au niveau de l’ARNm naissant, augmente considérablement le taux de transcription des ARN viraux en améliorant l’efficacité du complexe RNA pol II. En effet, en se fixant à la région TAR, la protéine Tat recrute la cycline T1 et la kinase CDK9 qui, en hyperphosphorylant le domaine C-terminal de la PolII, active sa fonction d’élongation.
Après activation du promoteur la synthèse d’ARN peut commencer. Les différents ARNm vont être traduits en précurseurs protéiques qui vont être ensuite maturés soit par la protéase virale pour Pr55Gag et Pr160Gag-Pol soit par des protéases cellulaires telles que la furine ou PC7 pour la gp160 qui donnera ensuite la glycoprotéine de surface gp120 et la glycoprotéine transmembranaire gp41.
Le précurseur Pr55Gag sera clivé pour donner différents constituants du virus que sont MA, NC, CA, p6 et p7.
Les précurseurs protéiques Pr55Gag, Pr160Gag-Pol, Env ainsi que des protéines de régulation comme Vpu sont impliquées dans l’assemblage des particules virales et leur bourgeonnement (cf. chapitre 1).
Les protéines Gag sont suffisantes pour former des particules virales non infectieuses. Après sa synthèse le précurseur Pr55Gag est rapidement transporté vers la membrane plasmique au niveau des radeaux lipidiques où se déroulera l’assemblage. Les radeaux lipidiques facilitent la fixation de pr55 à la membrane ainsi que les interactions entre protéines Gag. La fixation à la membrane de Gag est aussi facilitée par son domaine MA myristylé. La protéine CA issue du clivage de Gag par la protéase virale va permettre la formation de la particule virale. En effet le clivage MA-CA entraîne un changement de conformation de la partie N-terminale de CA qui joue un rôle important dans les modifications morphologiques aboutissant à la formation de la particule. Enfin, la protéine NC (p7) a pour principale fonction d’encapsider l’ARN viral grâce à une séquence d’encapsidation de 120 nucléotides compris entre le LTR 5’ et le codon d’initiation de Gag. La protéine p6 est essentielle pour le bourgeonnement des particules virales. En effet grâce à son domaine P(S/T)AP qui interagit avec le domaine ESCRT-I de la protéine Tsg101 ubiquitinylée, elle recrute cette dernière au niveau des sites d’encapsidation, permettant le bourgeonnement de la particule virale grâce au
complexe ESCRT (Stuchell, Garrus et al. 2004). En interagissant avec Vpr ou Vpx pour VIH- 2, p6 va également permettre leur incorporation dans la particule virale.
Au cours de sa synthèse, la protéine Env est glycosylée et oligomérisée à l’intérieur du réticulum endoplasmique. Elle est ensuite transportée via l’appareil de Golgi jusqu’aux radeaux lipidiques de la membrane plasmique. Le mécanisme d’incorporation de Env dans les virions n’est pas parfaitement connu.
En complément des protéines virales, le virion incorpore également de nombreuses protéines de l’hôte dont les antigènes d’histocompatibilité HLA I et II, des molécules d’adhésion comme le CD44, CD55, CD59 et ICAM-1. Ces molécules augmentent considérablement l’infectivité des virions. En effet les molécules HLA vont augmenter les capacités du virion à interagir avec CD4. ICAM-1 va également augmenter l’infectiosité des virions pour les cellules cibles exprimant l’intégrine LFA-1 qui est le ligand naturel de ICAM-1 (Fortin, Cantin et al. 1997). Les molécules CD55 et 59 peuvent agir en protégeant les virions de la dégradation par le complément.
Il est à noter que la formation des particules virales diffère suivant le type cellulaire. Contrairement à ce qui vient d’être décrit pour le lymphocyte notamment, dans les macrophages, le processus d’encapsidation semble être différent. En effet, il se déroule principalement au niveau des endosomes avant que les virions soient transportés jusqu’à la membrane plasmique.
Une fois les virions immatures relargués, la protéase virale peut cliver les différents précurseurs de Gag et Gag-Pol afin de produire les protéines p17, p24, p7 et p6 ainsi que les enzymes virales qui permettront de produire les particules virales matures qui seront infectieuses.
C- Pathogenèse du VIH
1- Variabilité du VIH
Deux principaux types de VIH ont été découverts, il s’agit du VIH de type 1 et de type 2. Le type 1 est largement majoritaire et disséminé sur l’ensemble du globe alors que le type 2, minoritaire, est localisé principalement en Afrique de l’Ouest et plus modérément en Europe de l’ouest. La période d’incubation du VIH-2 est plus longue que celle du VIH-1. Il est aujourd’hui admis que le VIH-2 est beaucoup moins pathogène que le VIH-1 (Kanki, Travers et al. 1994; Gilbert, McKeague et al. 2003). L’organisation des deux types de VIH est
globalement identique excepté la présence du gène vpx pour le VIH-2 à la place du gène vpu chez VIH-1. On observe également des variations au niveau de certains gènes, notamment env qui présente seulement 42% d’homologie entre les deux types. Les autres gènes sont globalement identiques.
Les variations au sein des gènes gag, pol, env ont permis de classer le VIH en trois groupes, le groupe M (majoritaire), lui même subdivisé en 10 sous-groupes (notés A-J), le groupe O (outlier) présent en Afrique de l’Ouest et le groupe N ( ni M ni O) présent au Cameroun. Ces trois groupes ne présentent pas ou peu d’antigénicité croisée entre eux, ce qui peut poser un problème au niveau du diagnostic si ces groupes de virus arrivent à se disséminer à travers le monde.
Figure 9 : A : arbre phylogénétique représentant les différents groupes de virus et B : répartition géographique des différents groupes et sous-groupes de virus.
2- Transmission du VIH :
Le principal mode de transmission du VIH a lieu actuellement principalement, par contact sexuel. Bien que la transmission homosexuelle fut la première observée et reste majoritaire en Europe et en Amérique du Nord, la transmission hétérosexuelle reste majoritaire dans le monde, particulièrement en Afrique et en Asie. La transmission sexuelle n’est pas le seul mode de propagation du VIH, les contacts avec des produits sanguins, notamment par transfusion ou par échanges de seringues contaminées permettent également la transmission du virus. Cependant, certaines associations d’aide aux toxicomanes fournissent des seringues neuves afin de diminuer ce mode de contamination. Le virus peut également se transmettre, de façon verticale, de la mère à l’enfant lors de l’accouchement ou lors de l’allaitement. Toutefois, ce risque peut être largement diminué si la mère reçoit un traitement antiviral avant l’accouchement.
La fragilité des muqueuses vaginales mais surtout rectales expliquent la facilité de cette transmission. Le virus peut facilement traverser les épithélia de ces muqueuses et aller infecter les cellules immunitaires sous-jacentes. De plus les micro lésions, plus nombreuses au niveau de la muqueuse rectale favorisent l’infection en permettant au virus d’entrer directement en contact avec les cellules cibles (lymphocytes, macrophages et cellules dendritiques).
La charge virale est différente suivant les sécrétions, elle est en effet beaucoup plus élevée dans le sperme que dans les sécrétions vaginales ce qui peut expliquer le risque de contamination homme-femme plus important (voir tableau 2).
ô
Risques de transmission
Facteur de transmission Taux de transmission Sexuel Femme-->Homme Homme-->Femme Homme-->Homme Avec AZT Sans AZT 1/700 - 1/3000 1/200 - 1/2000 1/10 - 1/1600 Autres facteurs
Transfusion avec sang contaminé Echange de seringues 1/4 <1/10 95/100 1/150 Transmission mère-->enfant Tableau 2 : taux de transmission du VIH suivant le mode de contamination.
D’après (Royce, Sena et al. 1997)
On distingue 3 stades dans l’évolution de la maladie après infection avec le VIH-1:
a - Primo infection
C’est le premier stade suivant directement la contamination par le virus. Lors de ce stade, la plupart des individus nouvellement infectés présentent des symptômes d’une mononucléose ou d’une grippe qui apparaissent environ 3 à 6 semaines après l’infection et qui s’étalent sur 15 jours environ avant de s’atténuer. Environ 3 semaines après l’infection on observe une chute des lymphocytes T CD4 liée à une forte augmentation de la réplication virale, ces deux phénomènes étant observables dans le sang. Durant cette phase, la charge virale présente dans le sang, les sécrétions vaginales, le sperme et le lait maternel sont très importantes ce qui augmente les risques de contamination. Le nombre de virions est compris entre 107 et 108 par ml de plasma et les protéines virales sont facilement détectables. C’est également au bout de 3 à 6 semaines qu’une réponse immunitaire antivirale peut être détectée. Une réponse immune cytotoxique CD8 spécifique (CTL pour Cytotoxic T lymphocyte) est détectée dans un premier temps avec une efficacité modérée mais qui parvient cependant à contrôler le pic d’antigénimie observée lors de la primo infection. Cette réponse cellulaire est suivie d’une réponse humorale qui représente une signature de l’infection par le VIH-1 et qui est utilisée pour la mise en évidence d’une séropositivité anti-VIH dans des tests de diagnostic. Malheureusement, malgré l’activation de ces deux types de réponse, le système immunitaire ne parvient pas à éliminer l’infection virale.
b - Latence
La période de latence peut s’étendre de 3 à plus de 10 ans durant laquelle l’individu infecté ne présente pas ou peu de symptômes. Le virus est toujours détectable durant cette période mais sa réplication est relativement contrôlée par le système immunitaire. Il s’agit en fait d’un système d’équilibre entre la réplication virale et l’activité du système immunitaire. Cependant, la charge virale reste reste beaucoup plus importante dans les ganglions lymphatiques et le tissu gastro intestinal lymphatique (GALT). Toutefois, après plusieurs années d’équilibre, le taux de lymphocytes T CD4+ dans le sang périphérique commence à décroître jusqu’à atteindre 1% de perte par jour (environ 30 à 60 cellules/mm3/année). Toutefois chez certains individus (1 à 2% de la population infectée) cette période de latence
est beaucoup plus longue, pouvant atteindre une vingtaine d’années. Ce phénomène est encore à l’étude mais il semblerait lié à la présence de défensines particulières (alpha 1, 2 et 3) douées de propriétés antivirales chez ces personnes (Zhang, Yu et al. 2002). Lorsque le taux de lymphocytes T CD4 passe en dessous de 200/mm3 certains symptômes (fatigue, amaigrissement, diarrhées, apparition d’infections opportunistes, d’herpès ou de zona) peuvent apparaître.
c - Stade SIDA
Lorsque le taux de LT CD4 devient anormalement bas (<200/mm3) le système immunitaire n’est plus en mesure de faire face aux agressions extérieures ou aux agents normalement inoffensifs pour un sujet sain. Ce stade est appelé SIDA pour syndrome d’immunodéficience acquise. De nombreux agents engendrant différentes maladies opportunistes vont profiter de la faiblesse du système immunitaire. Les plus courantes sont des pneumonies à Pneumocystis carinii, la tuberculose, des mycoses, les infections par cytomégalovirus, la toxoplasmose, des lymphomes, des encéphalites et méningites ainsi que le sarcome de Kaposi et des tumeurs comme les lymphomes B. Le système immunitaire est également gravement affaibli par la destruction des organes lymphoïdes (Bonyhadi, Rabin et al. 1993).