08/04/2020 1

Pr. Rabii AMEZIANE EL HASSANI

Travaux dirigés: BS1/2-M34-TD

Virologie:

Cycles et Pathologies Associées chez l’homme (HPV ; EBV ; HIV)

1 & 8 Avril 2020 [email protected]

Plan

HPV: cycle viral et pathologies associées



EBV: cycle viral et pathologies associées



Introduction / rappel



HIV: cycle viral et pathologies associées



Introduction / Rappel

Infection et Agents infectieux

Agents infectieux Bactéries, Virus, Parasites, Champignons

Portes d’entrée

Voie cutanée, rhino-pharyngée, broncho-pulmonaire, digestive, génitale, urinaire et sanguine

pathologie?

Puissants facteurs de risque: 16% des cancers (IARC/WHO; 2014)

Défenses de l’organisme - Barrières anatomiques (Peau et muqueuses intactes) - Réaction inflammatoire - Facteurs humoraux (Anticorps, complément) - Facteurs cellulaires (Phagocytes, Lymphocytes T) Facteurs de pathogénicité

- toxinogénèse - Virulence

Agression Invasion

ADN bicaténaire circulaire HPV

HPV Carte d’identité

- HPV: Human PapillomaVirus (Papillomavirus humains)

- Famille: Papillomaviridae

- Génome: ADN bicaténaire, circulaire ADN  8 kpb Un seul brin codant - Enveloppe: Virus nu

- Capside: Icosaédrique à symétrie cubique Diamètre: 45 à 55 nm 72 capsomères

Cancer?

HPV

1000 pb

2000 pb

3000 pb 4000 pb 5000 pb 6000 pb

7000 pb P97

AE

E6 E7

E1 E2

E4 E5 L1

P: Promoteur (Promoter) pb: paire de base L: tardive (Later) E: précoce (Early)

UPR: Upstream regulatory region ;LCR: Long control region AE: sites de polyadénylation pour les transcrits précoces AL: sites de polyadénylation pour les transcrits tardifs

- Amplificateur translationnel (Enhancer) - Facteurs de transcription - Origine de réplication

- Transformation cellulaire

- Réplication et maturation virale - Relargage des particules virales - Liaison avec R-PDGF L2

- Protéines de capside - Liaison au récepteur

HPV Génome de l’HPV HPV

Infection de la couche basale des épithéliums malpighiens

 Peau (épiderme)

 Muqueuses (cavité buccale, oesopharynx, canal anal, vagin, utérus)

Tropisme épithélial (peau et muqueuses)

Cellules basales Cellules intermédiaires Cellules superficielles aplaties

Tropisme et génotypes des HPV

HPV Tropisme et génotypes des HPV

Actuellement: ≥ 100 génotypes ( 40 génotypes à tropisme génital)

Les HPV sont classés en génotypes en fonction de leur homologie de séquence

Le classement se fait par comparaison des régions génomiques (E6, E7 et L1)

A bas risque 6, 11, 26, 34, 40, 42, 44, 53, 54, 55, 62, 66 A haut risque 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68

Classement des génotypes des HPV à tropisme génital selon leur potentiel oncogène

Tropisme des HPV

Infection

Latente Productive

HPV Cycle viral

Génome viral sous forme d’épisomes



Génome viral intégré au génome cellulaire



Infection des cellules basales



Prolifération bénigne (papillomes)



Expansion clonale des cellules infectées



Différenciation: rôle clé

 Facteurs exogènes,

endogènes Évolution

Cellules contenant desparticules virales

Cycle viral Cellules contenant desépisomes

HPV Cycle viral

Cellules contenant de l’ADN viral

Koïlocytose (cellules à trou) Différenciation épithéliale

Libération des particules virales

Phase tardivePhaseprécoce

Tumeur: - Prolifération cellulaire anormale

- Perturbation des systèmes biologiques de régulation

Tumeur bégnine:

- Prolifération limitée - Pas d’invasion

Tumeur maligne (cancer):

- Prolifération illimitée (au dépend de l’organe) - Invasion

Ex: Papillome (peau, muqueuse) Ex: Condylome (sphère ano-génitale)

Ex: Carcinome épidermoide (peau, muqueuse)

HPV Pathologies associées

Infection Productive

Infection non Productive

Infection Latente

HPV Mécanismes de carcinogenèse : Infection à HPV HPV Pathologies associées

Condylomes

Coloscopie Acide acétique Cancer??

Papillomes

HPV Intégration dans le génome de la cellule hôte

L’intégration ne fait pas partie du cycle viral (HPV) contrairement aux rétrovirus (VIH code pour une Intégrase)

L’intégration est favorisée par l’instabilité génétique (spéculations):

 Cassures double brin de l’ADN (dsb DNA)

 Sites fragiles (CFS: chromosome fragile sites)

 E6 et E7: induisent des dommages à l’ADN: favorisent l’intégration

UPR Intégration partielle

HPV E6, E7: Oncoprotéines

Fixation : L1/L2 – HSPG (Heparan Sulfate Proteoglycan)

HPV Instabilité génétique

Examen macroscopique (coloscopie, acide acétique)

Examen microscopique (biopsies: IHC: Koïlocytes, particules virales ; Ag).

Détection du génome virale

HPV Diagnostic et Traitement

Diagnostic

Traitement

L’application de topiques: Ex: Podophyllotoxine

Destruction physique: Cryothérapie à l’azote liquide / vaporisation au laser CO2

L’exérèse chirurgicale ou curetage chirurgical Immunomodulation locale: l’imiquimod (crème à 5 %)

(dérivé imidazoquinoline sans activité antivirale directe)

production locale de cytokines

Prévention Protection Vaccination :

 Protéines recombinantes de capside (L1)

 Peptides de synthèse (E6, E7)















Pr. Rabii AMEZIANE EL HASSANI

Travaux dirigés: BS1/2-M34-TD

Virologie:

Cycles et Pathologies Associées chez l’homme (HPV ; EBV ; HIV)

1 & 8 Avril 2020 [email protected]

Plan

HPV: cycle viral et pathologies associées



EBV: cycle viral et pathologies associées



Introduction / rappel



HIV: cycle viral et pathologies associées



ADN bicaténaire linéaire

EBV

EBV Carte d’identité

EBV: Epstein-Barr Virus (Virus d’Epstein-Barr)

Famille: herpesviridae

Génome:

ADN  186 kpb

ADN bicaténaire linéaire

Réplication dans le noyau

Enveloppe: dérivée de la membrane nucléaire et du Glogi

Capside: Icosaédrique:

 Diamètre: 125 nm

 162 capsomères

Sous-famille des Gammaherpesvirinae

Taille du virus: 200 nm

Pouvoir pathogène:

 Primo-infection: mononucléose infectieuse

 Persistance du virus dans les Lymphocytes B

EBV

Prévalence : >90% de la population mondiale

Epidémiologie

Primo-infection asymptomatique ou symptomatique (infection aiguë)

Infection

Persistance toute la vie :

Latence (Pas de réplication virale), puis:

Réactivation (réplication virale)

transmission salivaire: maladie du baiser ‘Kissing Disease’

Transplantation d’organes / Tissus (immunosupression)

Transmission

Tropisme

Amygdales ; nasopharynx

EBV Généralités EBV ^Génome

Sous-types

Type 1 et 2 (différence dans la séquences des gènes de latence EBNA2, EBNA3)

 Type1 est plus fréquent et plus oncogène.

IR : internal repeat TR : terminal repeat

OriP: origine de réplication latente Orilyt: origines de réplication lytique

Fixation: gp350 / 220 – CD21

EBV Tropisme et cycle viral

Lymphocyte B

gp350/220 CD21 gp42 Fusion : gp42

Fixation: activation du Ly B EBV: puissant mitogène B EBV

EBV Persistance du virus et son cycle lytique

Analyser in vitro:

La persistance du virus (non productrices)

 Le cycle lytique (productrices)

Non productrices Productrices

Lymphome de Burkit Lignée cellulaire lymphoblastoïde

(transformation in vitro des lymphocytes B)

Lignées cellulaires

Gènes de latence

EBV Cycle viral

6 EBNA (1, 2,3A, 3B, LP, et 3C )



3 LMP (1, 2A, 2B)



2 EBER (1 et 2)



Gènes de la réplication/production Gènes très précoces (Transactivation)

ZEBRA protein (BZLF1 gene)



R protein (BRLFl gene)



EBNA: Epstein–Barr nuclear antigens LMP : latent membrane proteins EBER: EBV-encoded RNAs ZEBRA: Z Epstein-Barr replication activator VCA: viral capsid antigen

MA: membrane antigen (gp350 / 220 ,140,110,85) In vitro : TPA NaBu

In vivo: Différenciation (LyB et épithélium) Mécanismes ??



 

Les gènes précoces:

-ADN polymérase, -Thymidine kinase…



Les antigènes tardifs:

MA, VCA et BCRFl



EBV

6 EBNA 3 LMP 2 EBER

Réplication de l’ADN VCA, MA, BCRFI Activation du cycle lytique

(ZEBRA / R)

Cycle viral (in vitro)

EBNA: Epstein–Barr nuclear antigens LMP : latent membrane proteins EBER: EBV-encoded RNAs ZEBRA: Z Epstein-Barr replication activator VCA: viral capsid antigen

MA: membrane antigen (gp350 / 220 ,140,110,85)

EBV Cycle viral (in vivo ; Amygdales)

Amygdales

EBV Cycle viral

EBNA1: maintien de la forme épisomale / réplication épisomale / Instabilité génétique.

EBNA2, 3A, 3C, LMP1: Transformation des cellules B in vitro.

miRNAs non codant : régulation de l’expression virale ; hôte ( réponse immunitaire,

apoptose, suppresseurs de tumeur).

miRNAs: Biomarqueurs??

EBV Exemples des rôles des protéines virales EBV Signalisation oncogénique

EBV Pathologies associées

Le virus d'Epstein-Barr (EBV) est associé à des proliférations lymphoïdes.

La primo-infection survient après contact salivaire (nasopharynx):

 Souvent silencieuse (asymptomatique)

 Elle peut être symptomatique (la mononucléose infectieuse)

Existe deux réservoirs de virus dans l'organisme:

 Les cellules épithéliales nasopharyngées

 Les compartiments lymphoïdes

Réactivation du virus chez l’immunodéprimé:

Syndromes lymphoproliferatifs

Syndrome de Putilo (prolifération massive de Ly B qui infiltrent le foie et les autres organes lymphoïdes

Maladies malignes (immunocompétents):

Lymphome de Burkitt et le carcinome du nasopharynx

Pas de traitement spécifique, ni de traitement préventif

Traitement

Sérologie (Anticorps circulants)

Détection du génome (Biologie moléculaire)

Diagnostic EBV Exemples des pathologies associées

Amygdalite

Mononucleose infectieuse

Adénopathie cervicale

Lymphome de Burkitt

ARN monocaténaire diploïde

VIH

VIH Carte d’identité

HIV (Human Immunodeficiency Virus): Virus d’Immunodéficience Humaine (VIH)

Famille: Retroviridae

Génome:

ARN monocaténaire diploïde : 2 molécules d’ARN identiques

Retro-transcription

Enveloppe: bicouche lipidique d’origine cellulaire

Capside: complexe

Sous-famille : Lentiviruses

Taille du virus: 90 – 120 nm

Tropisme :

 Ly T: CD4 – CXCR4

 Monocyte – Macrophage: CD4 – CCR5

Agent étiologique de l'ImmunoDéficience Acquise (SIDA)

Transmission: sexuelle ; sanguine ; mère à l’enfant (in utéro, accouchement, allaitement)

Virus simien: transmission singe / homme (blessures, morsures)

VIH Structure (HIV-1)

HIV-1 et HIV-2: Homologie (50%).

Forte : protéines internes.

Faible: protéines de l’enveloppe

VIH

6 gènes de régulation

vpr: viral protein r ; vpu : viral protein u ; viral protein x: vpx ; vif: virion inefectivity factor ; rev: regulation of expression of viral protein ; tat: transactivator of transcription ; nef: negative regulatory factor ; LTR: Long Terminal Repeat ;

VIH Généralités sur les VIH

HIV-2:

moins pathogène

Afrique de l’ouest

Primo-infection:

Population homogène de virus

Variabilité au cours du temps

10 milliards de nouveaux virus par jour par personne infectée:

1 erreur de la RT chaque 10 000 bases par cycle de réplication

Pouvoir d’adaptation

Conservation de séquence :

Gag et pol  env

Env: régions hypervariables dans la gp 120

VIH

VIH

6 protéines de régulation

ARN

Puis hybride ARN/ADN

Puis ADN viral (ADN/ADN)

ARN poly II (cellulaire)

VIH

PRO: viral protease RT: reverse transcriptase IN: integrase CCD: catalytic core domain CTD: carboxy-terminal domain NTD: amino-terminal domain Long-terminal repeat (LTR) : Conserved anino acid residues

VIH

Muqueuse génitale

Ly T (CD4⁺):

Disparition : la marque du SIDA

Cellules CD4⁺:

LyT (++++++ CD4⁺)

CPA (+ CD4⁺): Monocyte, Macrophage, cellule dendritique (CD)

Organes lymphoïdes

CD absorbent le virus

Réplication faible

99% de réplication: LyT CD4⁺ activé

Persistance dans les LyT CD4⁺ mémoires Tropisme: M (R5) T (X4) Tropisme: peu pathogène très pathogène Primo-infection asymptomatique ++++++

SIDA +++++++

VIH

Pathogenèse :

 Ly T CD4+: lyse directe des cellules infectées

Lyse des cellules infectées par les LyT CD8⁺ (Cytotoxiques : CTL)

Apoptose

Diversité de réponse des individus:

Primo-infection asymptomatique longue

Terrain immunitaire de l’individu

Terrain génétique de l’individu: Polymorphisme des co-recepteurs

 Infections opportunistes:

(virus, champignons, parasites, bactéries)

 Cancers : Ex

 Cancer du col de l’utérus (HPV),

 Lymphomes (EBV)

 Atteintes neurologiques

VIH

VIH

Inhibiteurs de l’attachement et de fusion

Inhibiteurs de la Réverse transcription

Inhibiteurs d’intégrase

Inhibiteurs de la protéase

Inhibiteurs d’assemblage

Combinaison de traitements

Grande variabilité génétique: obstacle pour :

Le traitement : sélection de mutatnts résistants aux traitements

La prévention (vaccin)

Pays développés Pays autres

Maladies infectieuses

+ + + +

Meilleur traitement : prévention

Infections:

16% des cancers dans le monde

+ + + +

Prévention / Dépistage

+ + + +

Références bibliographiques

Traité de virologie médicale. ISBN 2843712033. 2003, Édition ESTEM.

Immunologie. ISBN: 2804140571. 2002, Édition de BOECK.

The Role of HPV E6 and E7 Oncoproteins in HPV-associated Cervical Carcinogenesis. Cancer Res Treat. 2005 Dec;37(6):319-24

Mechanistic signatures of HPV insertions in cervical carcinomas.

npj Genomic Medicine (2016) 16004

The papillomavirus life cycle. J Clin Virol. 2005 Mar;32 Suppl 1:S7-15.

Human Papillomavirus Integration and its Role in Cervical Malignant Progression.

The Open Clinical Cancer Journal 511(1):1-7 · January 2011

 Epstein–Barr virus: more than 50 years old and still providing surprises.

Nat Rev Cancer. 2016 Dec;16(12):789-802

 Nuclear landscape of HIV-1 infection and integration.

Nat Rev Microbiol. 2017 Feb;15(2):69-82 Essentiellement: