Variabilité génétique

1.4.1. Variabilité inter-individus : les génotypes et sous-types du VHC

Le VHC est très diversifié génétiquement : les isolats de VHC sont répartis en 6 génotypes (génotypes 1-6) ; un nouveau génotype 7 a été décrit plus tard [132] et plusieurs sous-types (a,b, c, etc.) etenviron100souches différentes(1,2, 3, et ainsi de suite) [133]. Cette diversité est due au taux d'erreur élevé de l'ARN dépendant de l'ARN polymérase et à la pression exercée par le système immunitaire de l'hôte qui a entraîné l'évolution du VHC. La diversité génétique entre les génotypes du VHC est d'environ 30% [134]. Les génotypes diffèrent également biologiquement (Figure 4) [135].

Le génotype du VHC détermine la durée de thérapie antivirale et prédit la réponse au traitement [136]. La classification du VHC en génotypes et sous-types détectés par des dosages commerciaux est communément satisfaisante pour atteindre un choix clinique. En outre, la dactylographie des variants du VHC, ainsi que la connaissance de la diversité génétique, est importante pour les études épidémiologiques [137].

Les sous-types les plus communs aux différents génotypes du VHC comprennent 1a, 1b et 1c dans le génotype 1 ; 2a, 2b et 2c dans le génotype2 ; 3a, 3b et 3k dans le génotype 3 ; 4a dans le génotype 4 ; 5a dans le génotype 5 et 6a, 6b et 6d dans le génotype 6[3]. En outre, des isolats distincts d'un même sous-type peuvent différer dans la séquence nucléotidique de 5 à 15% [138]. Une analyse phylogénétique et phylogéographique a récemment été appliquée pour étudier l'épidémiologie moléculaire du VHC [139]. L’enquête de la distribution temporelle de la diversité du VHC est critique, non seulement pour l'origine et l’histoire du virus, mais également vis-à-vis de la compréhension du mécanisme de l'interaction virus-hôte et des stratégies de prévention (Figure 5) [140].

Figure 4: Arbre de l'évolution des génotypes du VHC1

1L'arbre a été construite en utilisant le maximum de vraisemblance, méthode utilisant GTR + I + G (modèle de substitution réversible en fonction du temps général considérésites invariables et distribution gamma) comme modèle de substitution nucléotidiquequi correspond le mieux auxdonnées en utilisant une séquence de 307 nucléotides provenant du codage NS5BRégion. Les séquences utilisées pour la construction de cet arbre phylogénétique étaient extraites de Yusim et al. Los alamos hepatitis C immunology database. Appl Bioinformatics.2005 ;4 : 217-225.

Figure 5: Sous-types du virus du VHC¹

1169 séquences de VHC de longueur complète disponibles dans la base de données de séquences de VHC de Los Alamos National Laboratory (LANL) sont illustrées dans un arbre phylogénétique. Les séquences de VHC se divisent en six grappes différentes (génotype 1-6) et sont classées en sous-types. La séquence d'un virus recombinant (génotype 1b / 2k) est incluse. (Joerg Timm and Michael Roggendorf.Sequence diversity of hepatitis C virus: Implications for immune control and therapy. World J Gastroenterol. 2007 Sep 28; 13(36): 4808–4817.)

1.4.2. Variabilité intra-individus : les quasi-espèces

Les virus à ARN ont des fréquences très élevées de mutation. Le taux d’erreur d'ARN polymérases est estimé entre 3/10 et 6/10 par rapport au nucléotide copié pour les ADN polymérases [141]. En conséquence, une population de virus à ARN ne se compose pas d'un seul génotype, mais d'un ensemble de génotypes étroitement apparentés, appelé aussi quasi-espèce. En effet, la présence simultanée de variants viraux permet la sélection rapide et continue des variants les mieux adaptés à l’environnement dans lequel le virus se réplique. La capacité d’adaptation des quasi-espèces virales aux modifications de l’environnement joue un rôle important dans la physiopathologie de l’infection, aussi bien dans les mécanismes de persistance virale que dans la résistance aux traitements antiviraux ou la récidive de l’infection après transplantation hépatique [142].

Le VHC exploite tous les mécanismes possibles de variation génétique pour assurer sa survie. La mutation au niveau du nucléotide semble être la cause principale de la variation génétique des virus à ARN. Ces mutations sont principalement générées par une non-correction ARN-dépendante de l'ARN-polymérase, sujette aux erreurs qui dirigent la réplication du matériel génétique du virus [143]. L’accumulation des mutations au cours de la réplication est répartie sur toute la longueur du génome. Certaines régions du génome subissent de plus fortes pressions de sélection. C’est le cas de la région HVR-1 de la glycoprotéine E2, cible des Ac anti-VHC. La forte pression de sélection immunitaire sur cette région est responsable de sa variabilité au cours de l’infection chronique et sous traitement antiviral [144]. Cependant, son rôle dans l’attachement aux récepteurs cellulaires d’entrée impose également la conservation de la conformation tridimensionnelle et de certains résidus basiques (Figure 6) [145,146].

La variabilité d'acide aminé joue un rôle important dans l'infection par le VHC. Par exemple, la variabilité d’acide aminé dans la région codante de la NS3/4 protéase, affecte son efficacité catalytique [147], permettant au virus d’explorer un large éventail de configurations génétiques de protéase [148]. Les variantes mineures du VHC peuvent afficher des activités catalytiques améliorées par rapport à la séquence principale, y compris celles qui portent des mutations résistant aux médicaments antiviraux [148]. Ainsi, ces différences fonctionnelles entre les variantes peuvent affecter les divers aspects du cycle de réplication du VHC.

1.4.3. Recombinaison génétique

La recombinaison génère la variabilité génétique par réarrangement des molécules d'ARN génomique pendant l'allongement, alors que les commutateurs de polymérase de donneur accepteur de molécules, ont pour résultat un ARN naissant avec des traits des deux virus parentaux [149]. La recombinaison du VHC se produit également par l'intermédiaire d'une digestion endoribonucléase des molécules parentales appariées dans les régions de base, suivie d'une ligature [150]. Le VHC existe comme un ensemble de variantes étroitement apparentées mais génétiquement divergentes, communément appelées « quasi-espèces » [151]. Néanmoins, l'existence de quasi-espèces virales a été largement débattue [151,152]. En épidémiologie moléculaire du VHC, le terme quasi-espèce est devenu synonyme de la variation génétique intra hôte(Figure 6) [152]. L'analyse de la variation génétique du VHC intra hôte est importante pour la parentégénétique, la résistance aux médicaments, l'évolution moléculaire et les études épidémiologiques [153].

Figure 6: Quasi-espèce virale¹

1 Quasi-espèce virale. Un virus répliquant avec un taux de mutation élevé générera un répertoire diversifié mutant au cours de quelques générations. Dans cette représentation schématique, un génome viral « parental » (cercle noir rempli) donne lieu à différentes variantes (carrés colorés, prismes et étoiles), chacune liée à l'autre par une mutation ponctuelle. Les cercles concentriques représentent les cycles de réplication. La distribution résultante est souvent désignée comme quasi-espèces "Cloud ». (Natalia Echeverría, Gonzalo Moratorio, Juan Cristina et al. Hepatitis C virus genetic variability and evolution. World J Hepatol. Apr 28, 2015 ; 7(6) : 831-845).