2 Les récepteurs cellulaires du VIH

Lors de la fixation puis de l’entrée du VIH dans une cellule cible, plusieurs récepteurs cellulaires interviennent successivement (figure 12). Dans un premier temps, gp120 interagit avec le récepteur CD4. Cela induit un profond changement de conformation de gp120 (cf II- 1.2.1.) et conduit à la formation d’un nouvel épitope (CD4i) qui va, à son tour, interagir avec des corécepteurs, principalement les récepteurs à chimiokines CCR5 ou CXCR4. Cette deuxième interaction va permettre une réorganisation de gp41 et conduire à la fusion des membranes virale et cellulaire.

Figure 12 : mécanisme de l’entrée virale260

(A) interaction gp120/CD4. (B) exposition de CD4i et interaction CD4i/corécepteurs. (C) pénétration du peptide fusogène de gp41 dans la membrane cellulaire. (D) création du pore de fusion.

II-2.1. Le récepteur CD4

II-2.1.1. Description de CD4

La molécule CD4261 est une glycoprotéine transmembranaire de 58 kDa, appartenant à la superfamille des immunoglobulines (figure 13). Elle est constituée d’une partie extracellulaire de 370 acides aminés, d’une région transmembranaire de 25 acides aminés et d’une partie cytoplasmique de 38 acides aminés, généralement associée avec la protéine à

260 _{Clapham, P. R. and McKnight, A. (2002) J Gen Virol 83 (Pt 8), 1809-1829}

tyrosine kinase p56Lck. La protéine p56Lck semble jouer plusieurs rôles : activation des lymphocytes T262, adressage des récepteurs CD4 de façon localisée à la surface cellulaire263, inhibition de l’internalisation de CD4266… Il semble que p56Lck, associée à CD4, permette de moduler l’infection par le VIH264.

La région extracellulaire de CD4 est assemblée en quatre domaines D1, D2, D3 et D4265,266,267. Tous les domaines excepté D3 possèdent un pont disulfure, D3 et D4 présentent 2 N-glycosylations. De plus, il existe deux régions flexibles entre les domaines D2 et D3 ainsi qu’entre D4 et la membrane.

Figure 13 : structure du récepteur CD4268

Les 4 domaines de CD4 sont représentés par des boucles, les deux sites de glycosylation sont en gras et les ponts disulfures ainsi que leur localisation dans la séquence d’acides aminés sont schématisés en pointillés.

La molécule CD4 caractérise les lymphocytes T auxiliaires. Elle est également présente sur les macrophages, les monocytes, les cellules dendritiques des ganglions de la rate et de l’épiderme (les cellules de Langerhans) ainsi que sur les cellules microgliales du cerveau. CD4 est un ligand pour les molécules du CMH de classe II. A la surface des lymphocytes T auxiliaires, son rôle est d’augmenter l’avidité entre les lymphocytes et les

262 _{Glaichenhaus, N., Shastri, N., Littman, D. R. and Turner, J. M. (1991) Cell 64 (3), 511-520}

263 _{Foti, M., Phelouzat, M. A., Holm, A., Rasmusson, B. J. and Carpentier, J. L. (2002) Proc Natl Acad Sci U S A 99 (4), 2008-}

2013

264 _{Yousefi, S., Ma, X. Z., Singla, R., Zhou, Y. C., Sakac, D., Bali, M., Liu, Y., Sahai, B. M. and Branch, D. R. (2003) Clin Exp}

Immunol 133 (1), 78-90

265 _{Maddon, P. J., Littman, D. R., Godfrey, M., Maddon, D. E., Chess, L. and Axel, R. (1985) Cell 42 (1), 93-104}

266 _{Clark, S. J., Jefferies, W. A., Barclay, A. N., Gagnon, J. and Williams, A. F. (1987) Proc Natl Acad Sci U S A 84 (6), 1649-}

1653

267 _{Maddon, P. J., Molineaux, S. M., Maddon, D. E., Zimmerman, K. A., Godfrey, M., Alt, F. W., Chess, L. and Axel, R. (1987)}

Proc Natl Acad Sci U S A 84 (24), 9155-9159

cellules présentatrices d’antigènes. CD4 agit également comme récepteur pour l’IL-16, une cytokine chimiotactique pour les lymphocytes T269.

La diminution progressive du taux de lymphocytes T circulants, conduisant à une immunodéficience marquée des malades, a rapidement orienté les recherches vers cette lignée cellulaire. Elles ont permis de découvrir que le VIH utilise le récepteur CD4, présent à la surface des lymphocytes T, pour y pénétrer et que cette activité infectieuse peut être bloquée par l’usage d’anticorps dirigés contre ce récepteur270,271. La transfection de cellules immortalisées humaines (lymphocytes T primaires, cellules B lymphoblastoïdes et cellules épithéliales) avec CD4 a confirmé le rôle de ce récepteur dans le processus d’adsorption du virus sur la cellule cible272.

II-2.1.2. Interaction entre gp120 et CD4

Le site de fixation de CD4 à gp120 a été étudié par cristallographie aux rayons X de CD4 complexé à différents anticorps, ainsi que par mutagénèse dirigée, et a été localisé sur le domaine D1. En particulier, l’interaction gp120/CD4 implique des contacts directs entre 22 résidus de CD4, concentrés dans le segment 25-64, et 26 résidus de gp120, répartis sur six segments. Les résidus Phe43 et Arg59 de CD4 créent de multiples contacts avec les résidus extrêmement conservés Asp368, Glu370 et Trp427 de gp120 (figure 14). Le résidu Phe43 s’insère dans une cavité hydrophobe de gp120, tandis que l’Arg59 interagit avec gp120 à l’extérieur de cette cavité273.

269 _{Cruikshank, W. W., Kornfeld, H. and Center, D. M. (1998) Int Rev Immunol 16 (5-6), 523-540}

270 _{Dalgleish, A. G., Beverley, P. C., Clapham, P. R., Crawford, D. H., Greaves, M. F. and Weiss, R. A. (1984) Nature 312}

(5996), 763-767

271 _{Klatzmann, D., Barre-Sinoussi, F., Nugeyre, M. T., Danquet, C., Vilmer, E., Griscelli, C., Brun-Veziret, F., Rouzioux, C.,}

Gluckman, J. C., Chermann, J. C. and et al. (1984b) Science 225 (4657), 59-63

272 _{Maddon, P. J., Dalgleish, A. G., McDougal, J. S., Clapham, P. R., Weiss, R. A. and Axel, R. (1986) Cell 47 (3), 333-348} 273 _{Wu, L., Gerard, N. P., Wyatt, R., Choe, H., Parolin, C., Ruffing, N., Borsetti, A., Cardoso, A. A., Desjardin, E., Newman, W.,}

Figure 14 : schéma de l’interaction gp120/CD4274

Les acides aminés de 6 régions de gp120 s’organisent pour créer le site de fixation à CD4. La chaîne latérale de Phe43 pénètre dans cette cavité pour créer le contact.

La structure cristallographique du complexe gp120/CD4 ne révèle pas de réarrangement dans les domaines D1 et D2, sous l’influence de gp120275. Cependant, il est possible que la flexibilité observée entre D2 et D3 ainsi qu’entre D4 et la membrane soit nécessaire à CD4 pour « approcher » gp120 de façon latérale et pour orienter le site de fixation aux corécepteurs vers la membrane cellulaire.

Récemment, l’implication d’une autre protéine de surface dans le mécanisme d’entrée virale à été démontrée : l’oxidoreductase protein disulfide isomerase ou PDI276,277,278. PDI semble, en effet, pouvoir se fixer sur le domaine D3 de CD4. Ainsi, lors de l’adsorption du VIH à la surface cellulaire, la formation du complexe PDI/CD4/gp120 permet à PDI de réduire 2 des 9 ponts disulfures de gp120, induisant alors des changements conformationnels majeurs278,279,280.

274 _{Clapham, P. R. and McKnight, A. (2002) J Gen Virol 83 (Pt 8), 1809-1829}

275 _{Kwong, P. D., Wyatt, R., Robinson, J., Sweet, R. W., Sodroski, J. and Hendrickson, W. A. (1998) Nature 393 (6686), 648-}

659

276 _{Ryser, H. J., Levy, E. M., Mandel, R. and DiSciullo, G. J. (1994) Proc Natl Acad Sci U S A 91 (10), 4559-4563} 277 _{Fenouillet, E., Barbouche, R., Courageot, J. and Miquelis, R. (2001) J Infect Dis 183 (5), 744-752}

278 _{Gallina, A., Hanley, T. M., Mandel, R., Trahey, M., Broder, C. C., Viglianti, G. A. and Ryser, H. J. (2002) J Biol Chem 277}

(52), 50579-50588

279 _{Barbouche, R., Miquelis, R., Jones, I. M. and Fenouillet, E. (2003) J Biol Chem 278 (5), 3131-3136}

280 _{Markovic, I., Stantchev, T. S., Fields, K. H., Tiffany, L. J., Tomic, M., Weiss, C. D., Broder, C. C., Strebel, K. and Clouse, K.}

II-2.1.3. Interaction entre CD4 et d’autres protéines virales

Plusieurs travaux ont montré que les protéines Vpu, Env et Nef du VIH participent au catabolisme du récepteur CD4 à la surface de cellules infectées281,282. Au début de l’infection, Nef sous-régule les molécules CD4 présentes à la surface cellulaire, en accélérant leur endocytose et leur dégradation par les lysosomes. A un stade plus avancé de l’infection, le précurseur gp160, produit dans la cellule, se fixe aux récepteurs CD4 synthétisés et les retient dans le réticulum endoplasmique. La formation de ces complexes gp160/CD4 inhibe l’expression de CD4 à la surface cellulaire mais également la maturation de gp160. La protéine Vpu régule la demi-vie des molécules CD4 complexées à gp160, en induisant leur dégradation. Ce processus entraîne la libération des molécules gp160, leur maturation et leur incorporation dans les virions synthétisés283.

Cette régulation négative de l’expression de CD4 permettrait d’une part de diminuer la réponse immunitaire, puisqu’à la surface cellulaire CD4 interagit avec les cellules présentatrices d’antigènes283, et d’autre part d’augmenter l’infectivité lors du bourgeonnement des virions. En effet, il a été suggéré que les récepteurs CD4 de la cellule infectée pouvaient interagir avec les protéines gp120 des virions néosynthétisés et ainsi, piéger les virions à la surface cellulaire, diminuant alors l’infectivité284.