L’infection par le VIH-1

1.1. Le syndrome de l’immunodéficience acquise ou SIDA

Le syndrome de l’immunodéficience acquise est une maladie virale s’accompagnant de la destruction des cellules du système immunitaire. Il existe plusieurs rétrovirus responsables du SIDA, chacun infectant une espèce particulière. Le plus connu, le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), infecte l’homme.

a.

Le 5 juin 1981, le docteur Michael S. Gottlieb et son équipe décrivent dans le Morbidity and

Mortality Weekly Report cinq patients atteints de grave pneumonie à Pneumocystis carinii. Le

mois suivant, le New York Times se fait l’écho de 41 nouveaux cas de pneumocystose à New York et en Californie. Très vite d’autres cas intriguent les chercheurs, des patients homosexuels atteints d’une tumeur de la peau appelée sarcome de Kaposi. Points communs entre tous ces patients : jeunes, homosexuels et présentant un déficit immunitaire et plus particulièrement en lymphocytes T CD4⁺ (LT CD4⁺). Cette maladie sera alors surnommée le « cancer gay ».

Plusieurs arguments épidémiologiques évoquaient la possibilité d’un agent infectieux transmissible par voie sexuelle et/ou sanguine. Deux équipes de chercheurs l’une à l’Institut Pasteur à Paris et l’autre au National Cancer Institut aux Etats-Unis travaillent sur l’identification de l’agent pathogène. Le 4 janvier 1983, un prélèvement de ganglion lymphatique provenant d’un patient homosexuel parisien appelé BRU est confié à l’équipe de Luc Montagnier pour être analysé. Une fois les ganglions mis en culture, Françoise Barré-Sinoussi démontre la présence d’une activité de transcription inverse. Cette activité est la preuve de la présence d’un rétrovirus. Ce nouveau virus sera appelé lymphadenopathy-associated virus (LAV) [1]. De l’autre côté de l’Atlantique, la ministre américaine, Margaret Heckler, annonce que l’équipe de Gallo a identifié l'agent causal du SIDA, un rétrovirus baptisé HTLV-III [2]. En 1985, les résultats de séquençage des deux virus LAV et HTVL-III ont permis de montrer que ces deux virus ne forment qu’un seul et unique virus. En 1986, une commission a décidé de renommer le virus isolé par VIH pour virus de

l’immunodéficience humaine. En 2008, Luc Montagnier ainsi que Françoise Barré-Sinoussi reçurent le prix Nobel de médecine pour avoir identifié l’agent responsable du SIDA.

b.

Depuis le début de la pandémie, plus de 60 millions de personnes ont été infectées par le VIH et près de 30 millions sont décédées des causes de la maladie. D’après le rapport ONUSIDA de septembre 2013, 35,3 millions de personnes sont séropositives en 2012 et le nombre de personnes nouvellement infectées est de 2.3 millions par an. L’Afrique subsaharienne est la région la plus touchée. Elle concentre 69% des personnes vivant avec le VIH dans le monde (figure 1). L’épidémie après avoir connu un pic dans les années 1990, semble s’être stabilisée dans la plu part des régions du monde et ceci notamment grâce à la mise en place de thérapies antirétrovirales efficaces (figure 2).

Figure 1. Répartition des personnes (adultes et enfants) vivant avec le VIH en 2012 (rapport de

l’ONUSIDA 2013). Environ 34 millions de personnes vivent avec le SIDA. La région la plus touchée reste l’Afrique. En effet 70 % des personnes infectées se trouvent dans cette région.

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Figure 2. Evolution du nombre de personnes vivant avec le VIH de 1990 à 2010 (rapport de

l’ONUSIDA 2011). Le taux annuel de nouvelles infections a chuté de 21% entre 1997 et 2010, selon l’Onusida. Cependant, le nombre de personnes vivant avec le SIDA n’a jamais été aussi important ces dernières, en raison d’un meilleur accès aux traitements.

c.

Le virus de l’immunodéficience humaine appartient à la famille des rétrovirus et à la sous famille des lentivirus. Les lentivirus sont des virus qui provoquent des maladies à évolution lente et qui sont cytopathogènes en culture. Deux types de virus responsables du SIDA ont été identifiés; le VIH-1 répandu dans l’ensemble des continents et le VIH-2 surtout présent en Afrique de l’ouest. Des virus apparentés tel que le SIV (Simian immunodeficiency virus) ont été détectés chez les singes. Une analyse comparative entre le VIH et le SIV a révélé une proximité génétique entre le VIH-1 et le SIV du gorille d’une part, et entre le VIH-2 et le SIV du mangabey d’autre part [3]. Sur la base des distances génétiques entre les VIH-1 retrouvés chez les patients une classification en quatre groupes distincts a été établie : les groupes M, N, O et P (figure 3). Le groupe M (majoritaire) est responsable de la pandémie et regroupe 6 sous types non recombinants (A, B, C, D, F, G, H, J et K), et de nombreux Circulating Recombinant Forms (CRFs) et Unique Recombinant Forms (URFs). Les formes CRFs et URFs proviennent de phénomènes de recombinaison génétique chez des sujets co-infectés par différents types de VIH-1 [4]. En France, la présence du sous-type B prédomine mais la circulation d’autres sous-sous-types ou de recombinant augmente tel que le CRF02_AG (figure 4). Les groupes N, O et P sont retrouvés principalement au Cameroun et sont beaucoup plus rares [5].

Cette diversité génétique entraîne l’émergence perpétuelle de nouvelles formes et peut aboutir à la sélection de formes plus adaptées. Bien entendu, ce phénomène de variabilité constitue un frein à l’élaboration d’un vaccin efficace.

Figure 3. Arbre phylogénétique du VIH-1 et du SIV basé sur les séquences des enzymes réplicatives rétrovirales (transcritase inverse (RT)) [4] SIVcpz correspond aux virus retrouvé chez

le champanzé tandis que le SIVgor correspond à celui retrouvé chez le gorille.

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d.

Selon des analyses phylogéniques, il est admis que l’origine du VIH serait simienne (figure 3). Différentes hypothèses ont été proposées pour expliquer la transmission du singe à l’homme. Les hypothèses les plus communément admises sont une contamination lors des parties de chasse via une morsure par un singe infecté, une écorchure consécutive au dépeçage de la proie ou à l’ingestion d’une viande insuffisamment cuite.

e.

Le VIH infecte les LT CD4⁺ et les cellules présentatrices d’antigène telles que les macrophages et les cellules dendritiques, induisant un déficit profond de l’immunité cellulaire. La physiopathologie de l’infection en absence de traitement se déroule classiquement en trois phases: la primo-infection, la phase asymptomatique et la phase d’apparition des symptômes du SIDA (figure 5).

La primo-infection est la phase précoce survenant durant les premières semaines après l’infection. Les premiers symptômes sont peu spécifiques et sont apparentés à un syndrome pseudo-grippal. La fièvre est présente chez 90 % des sujets et d’autres symptômes tels que la dysphagie, les céphalées, les myalgies, l’asthénie et l’amaigrissement sont également fréquents. Cette phase se caractérise par une réplication virale intense, avec une charge virale plasmatique pouvant atteindre fréquemment 10⁶ copies d’ARN viral par millilitre de sang. Cette virémie élevée est associée à une diminution de la quantité des LT CD4⁺ circulants qui reste faible en l’absence de traitement antirétroviral.

La phase de latence ou asymptomatique peut durer de quelques mois à quelques années. La réplication du virus diminue et se stabilise à un niveau plus ou moins élevé en fonction des patients.

Sans traitement, la phase SIDA apparait en général dans les 10 ans après l’infection et se caractérise par l’apparition des premiers signes cliniques de l’infection. La phase SIDA est déclarée lorsque la virémie est élevée, le taux de LT CD4+ est bas et enfin lors de l’apparition de maladies opportunistes. Le déficit immunitaire est sévère favorisant l’apparition de maladies opportunistes et de tumeurs provoquant le décès des sujets.

Primo-infection Phase asymptomatique _SIDA Figure 5. Phases caractéristiques de l’infection du VIH-1 en absence de traitement antivirale http://georges .dolisi.free.fr/Physiopatho logie/SIDA_evolution.htm

f.

L’approche diagnostique la plus accessible est une méthode indirecte. Ce test de dépistage est basé sur la mise en évidence de la présence des anticorps anti-VIH par ELISA dans le sérum ou dans le plasma des individus. Si ce test est négatif, l’individu est considéré comme séronégatif. Si le résultat est positif, un test de confirmation est réalisé. A partir du même prélèvement, la présence d’anticorps contre les protéines virales du VIH-1 est détectée par Western Blot à l’aide de bandelettes commerciales. Selon les critères de l’organisation mondiale de la Santé (OMS), ce test est considéré positif si au moins deux des glycoprotéines d’enveloppe gp41 et gp120 ou la forme précurseur gp160 sont révélées. Dans le cas de primo-infection, la recherche de la présence de l’antigène p24 ou de l’ARN viral du VIH-1 peut s’avérer nécessaire.

1.2. Le VIH-1

a.

Le VIH-1 appartient à la famille des rétrovirus. Ce sont des virus enveloppés qui se caractérisent par la présence de deux copies d’ARN simple brin de polarité positive. Les rétrovirus possèdent une enzyme spécifique la transcritase inverse (RT) qui catalyse la synthèse d’ADN double brin à partir de l’ARN.

Les rétrovirus peuvent être endogènes ou exogènes. Les rétrovirus endogènes résultent de l’intégration d’ADN viral lors d’infections survenues il y a des millions d’années. Ils sont donc transmis de manière verticale au sein d’une population donnée et sont devenus des séquences

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stables dans le génome d’un organisme. Les rétrovirus endogène humain représentent 8 % du génome. Les rétrovirus exogènes quant à eux ne sont pas présents naturellement dans l'organisme.

La famille des rétrovirus exogènes est divisée en deux sous-familles: les Orthoretovirinae et les

Spumaretovirinae (figure 6). Les Spumaretovirinae sont composés d’un seul genre les Spumavirus

contenant le virus de Foamy Humain non pathogène. La sous-famille d’Orthoretovirinae est constituée de 6 genres : les Alpharetrovirus (ex :Virus du Sarcome du Rous), les Betaretrovirus (ex :Virus de la Tumeur Mammaire de la Souris), les Gammaretrovirus (ex :Virus de la Leucémie Murine), les Deltaretrovirus (ex : Virus-T lymphotropique Humain), les Epsilonretrovirus (ex : Walley Dermal Sarcoma Virus), les Lentivirus (ex : Virus de l’Immunodéficience Humaine) [6].

Figure 6. Analyse phylogénique des régions conservées des gènes de polymérases des rétrovirus. basé sur

l’alignement des séquences partielles de la transcritase inverse [6].

b.

Les rétrovirus forment une particule sphérique d’environ 80 à 100 nm de diamètre. La membrane virale est composée de lipides issus des cellules productrices des virions et de glycoprotéines virales nécessaires à l’attachement et l’entrée dans la cellule cible.

Au niveau de la surface interne de l’enveloppe, la matrice (MA) forme un réseau stabilisant la particule virale. Au sein de cette enveloppe se trouve le « cœur » ou core viral composé d’environ 1500 copies de capside (CA) contenant l’ARN viral, la nucléocapside (NC) ainsi que les enzymes virales la protéase (PR), la RT et l’intégrase (IN) (figure 7).

Figure 7. Structure schématique d’une particule mature. http://www.chm.tcu.edu/reinecke.html

c.

Le génome du VIH-1, une fois intégré, est appelé provirus, il a une longueur d’environ 9200 nucléotides. Les extrémités du provirus sont flanquées par des séquences répétées nommées LTRs (long terminal repeats) qui se divisent en trois éléments : U3, R et U5. Ces régions contiennent des signaux importants pour l’intégration, la transcription, la transcription inverse et l’encapsidation du génome viral.

L’ADN proviral code pour neuf gènes qui peuvent être classés en 3 groupes fonctionnels : les gènes codant pour les protéines structurales et non structurales Gag, Pol et Env, les gènes codant pour les protéines régulatrices Tat et Rev et enfin les gènes codant pour les protéines accessoires Vpu, Vpr, Vif, et Nef [7] (figure 8).

L’ORF gag code pour une protéine précurseur Pr55^gag de 55 kDa qui est clivée par la protéase virale en 4 protéines : la matrice MA, la capside CA, la nucléocapside NC, le peptide C-terminal P6, ainsi que deux spacers : le peptide N-terminal P2 ainsi que le peptide C-terminal P1.

L’ORF pol code trois enzymes virales : la protéase (PR), la reverse transcritase (RT) et l’intégrase (IN) qui sont issus du clivage du précurseurs Pr150 ^gag-pol.

Et enfin le gène env code pour une polyprotéine d’enveloppe gp160 synthétisée au niveau du réticulum endoplasmique. Cette polyprotéine est glycosylée puis clivée par une protéase cellulaire

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gag pol env

U3 R U5 U3R U5

gp160