b Les protéines de fusion de classe II

(i) TBEV E, le prototype des glycoprotéines de fusion de classe II

La glycoprotéine E du virus de l'encéphalite transmise par les tiques (TBEV), membre du genre Flavivirus de la famille des Flaviviridae, est la première glycoprotéine de fusion de classe II pour laquelle une structure cristalline a été résolue (Rey et al., 1995).

La protéine E se replie de manière co-traductionnelle en association avec une protéine associée appelée prM (Heinz et al., 1994). L'association hétérodimérique entre E et prM est absolument nécessaire pour le repliement et le transport corrects de E (Sanchez-San Martin et al., 2009). Les virions immatures se forment par bourgeonnement de la capside contenant le génome dans la lumière du réticulum endoplasmatique. prM et E sont organisés en un réseau icosaédrique à la surface virale. La maturation des virions implique un réarrangement important de leur organisation à la surface des particules. Enfin, le clivage protéolytique de prM dans le réseau trans-Golgi par une protéase, est nécessaire pour que E puisse subir le changement de conformation fusogénique induit par un faible pH (Sanchez-San Martin et al., 2009 ; Bressanelli et al., 2004). Ce clivage activateur est donc nécessaire pour l'infectivité du virion.

E affiche une architecture moléculaire complètement différente de celle de HA et des glycoprotéines de fusion de classe I.

Dans sa conformation pré-fusion, elle forme un dimère antiparallèle allongé, posé à plat à la surface du virus (Figure 23) et organisé en réseau icosaédrique (Rey et al., 1995). La chaîne polypeptidique d'un protomère se replie en des domaines distincts. Le domaine I est un tonneau . Le domaine II est le domaine de fusion, il est allongé et est impliqué dans la dimérisation de E. Le domaine III est situé dans la partie C-terminale de l'ectodomaine et présente un repliement de type immunoglobuline.

La boucle de fusion interne est située entre deux brins à l'extrémité du domaine de fusion et est enfouie à l'interface dimérique. Lors d'une exposition à faible pH, les dimères se dissocient et les protomères se réassocient dans une structure trimérique. Le changement de

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conformation d'un protomère est moins impressionnant que celui observé pour les glycoprotéines de fusion virales de classe I car il y a peu de changement dans les structures secondaire et tertiaire des trois domaines. Néanmoins, les interactions entre les domaines constituant un protomère sont très différentes dans les conformations pré- et post-fusion. En particulier, le domaine III, qui est connecté à la partie C-terminale de la molécule, se déplace d'environ 35Å vers la boucle de fusion (Figure 23). Ce mouvement redirige la chaîne polypeptidique, de sorte que le segment transmembranaire se retrouve situé au voisinage de la boucle de fusion à la même extrémité du trimère, de forme allongée, qui est maintenant perpendiculaire à la membrane (Bressanelli et al., 2004). Par conséquent, malgré l’architecture différente des protéines, la structure post-fusion de E rappelle la structure en épingle à cheveux post-fusion des protéines de fusion de classe I (Figure 23).

Figure 23. Protéines de fusion de classe II.

A. Représentations en ruban de la conformation dimérique de pré-fusion de TBEV E (à gauche) (Rey et

al., 1995) et de sa conformation trimérique post-fusion (à droite) (Bressanelli et al.,2004). B. changement conformationnel du protomère TBEV E. La flèche indique le mouvement du domaine III (DIII) vers la boucle de fusion dans le domaine II (DII).

(ii) Caractéristiques communes aux protéines de fusion de classe II

Les autres glycoprotéines de fusion de classe II adoptent une structure très similaire à celle de la glycoprotéine E des Flavivirus. Les glycoprotéines E1 des Alphavirus (incluant les virus de la forêt de Semliki - Lescar et al., 2001- et le Chikungunya -Voss et al., 2010-), du virus de la rubéole (Dubois et al., 2013) et de l’ordre des Bunyavirales (Garry et Garry, 2004) ainsi que la glycoprotéine E du virus de la dengue (Modis et al., 2003) et la glycoprotéine E2 du virus de l’hépatite C (Krey et al., 2010) ont également le même repliement malgré l'absence de similarité de séquence.

Toutes les glycoprotéines de fusion virales de classe II identifiées jusqu'à présent ont la même organisation structurale en trois domaines que TBEV E (Lescar et al., 2001 ; Modis et al., 2003 ; Rey et al., 1995). La région d'interaction de la membrane cible est située à la pointe du domaine de fusion (domaine II). Elle peut être monopartite (portant une seule boucle de fusion) comme c’est le cas pour TBEV E, bipartite (portant deux boucles de fusion) comme c’est le cas pour la glycoprotéine E1 du virus de la rubéole, ou tripartite dans le cas de la glycoprotéine Gc des hantavirus. Dans la conformation pré-fusion, les boucles de fusion sont généralement enfouies au niveau d’une interface dimérique.

Les glycoprotéines de fusion virale de classe II sont synthétisées et repliées en tant que complexe avec une seconde protéine d'enveloppe virale (prM pour les Flavivirus, E2 pour les Alphavirus, Gn pour les Bunyavirus) jouant un rôle de chaperon (Heinz et al., 1994 ; Li et al.,

51 2008). Le clivage protéolytique de cette protéine accompagnatrice prépare la glycoprotéine de fusion de sorte qu'elle soit capable de subir la transition structurale fusogénique induite à bas pH (Bressanelli et al., 2004 ; Gibbons et al., 2004 ; Modis et al., 2004). Dans leur conformation native, elles forment des homo-(pour les Flavivirus et Phenuiviridae) ou hétéro-(pour les Alphavirus) dimères posés à plat à la surface du virus (Li et al., 2008 ; Rey et al., 1995) mais également parfois des trimères (pour les Peribunyaviridae) à organisation tripodale.

Dans la plupart des cas, dans leur état pré-fusion, les glycoprotéines de fusion de classe II sont organisées en un assemblage icosaédrique à la surface virale (Kuhn et al., 2002 ; Lescar et al., 2001).

Enfin, lors d’une exposition à bas pH, les oligomères pré-fusion de classe II se dissocient et les sous-unités se réassocient dans une structure trimérique. Dans cette conformation, les boucles de fusion et les domaines transmembranaires sont situés à la même extrémité d'une molécule allongée qui est positionnée de façon perpendiculaire à la membrane (Li et al., 2008), ce qui est réminiscent de l’organisation finale de la sous-unité de fusion des glycoprotéines de classe I.