Comment le VIH introduit clandestinement son matériel génétique dans le noyau cellulaire
Une nouvelle découverte pourrait un jour être exploitée pour améliorer les thérapies contre le SIDA
Chaque année, environ un million de personnes dans le monde sont infectées par le VIH, le virus responsable du sida. Pour se répliquer et propager l'infection, le virus doit introduire clandestinement son matériel génétique dans le noyau cellulaire et l'intégrer dans un chromosome. Des équipes de recherche dirigées par Dirk Görlich, de l'Institut Max Planck pour les sciences multidisciplinaires, et Thomas Schwartz, du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ont découvert que la capside du virus s'est transformée en transporteur moléculaire. En tant que telle, elle peut franchir directement une barrière cruciale qui protège normalement le noyau cellulaire contre les envahisseurs viraux. Cette façon de passer en fraude permet au génome viral de rester invisible pour les capteurs antiviraux du cytoplasme.
Quarante ans après la découverte du virus de l'immunodéficience humaine (VIH) comme cause du sida, nous disposons de thérapies qui permettent de contrôler efficacement l'agent pathogène, mais il n'existe toujours pas de remède. Le virus infecte certaines cellules immunitaires et détourne leur programme génétique afin de se multiplier et de répliquer son propre matériel génétique. Les cellules infectées produisent alors la génération suivante de virus jusqu'à ce qu'elles soient finalement détruites. Les symptômes d'immunodéficience du SIDA résultent de la perte massive de cellules immunitaires qui combattent normalement les virus et autres agents pathogènes.
Pour utiliser les ressources de la cellule hôte, le VIH doit introduire clandestinement son matériel génétique dans le noyau de la cellule, en franchissant les lignes de défense cellulaire. Or, le noyau est étroitement surveillé. Son enveloppe nucléaire empêche les protéines indésirables ou les virus nuisibles de pénétrer dans le noyau et les macromolécules de s'en échapper de manière incontrôlée. Cependant, certaines protéines peuvent passer car la barrière n'est pas hermétiquement fermée.
Des milliers de minuscules pores nucléaires dans l'enveloppe du noyau fournissent un passage. Ils contrôlent ces processus de transport à l'aide d'importines et d'exportines - des transporteurs moléculaires qui capturent les cargaisons avec des "codes de passe" moléculaires valides et les acheminent à travers le canal du pore nucléaire. Un matériau "intelligent" transforme ces pores en l'une des machines de tri et de transport les plus efficaces de la nature.
Tri "intelligent" dans le pore nucléaire
Ce matériau "intelligent", appelé phase FG, est gélatineux et impénétrable pour la plupart des macromolécules. Elle remplit et bloque le canal du pore nucléaire. Les importines et les exportines, cependant, peuvent passer à travers car leurs surfaces sont optimisées pour glisser à travers une phase FG.
Le contrôle des frontières de la cellule dans la phase FG est extrêmement rapide, de l'ordre de la milliseconde. De même, sa capacité de transport est énorme : un seul pore nucléaire peut transférer jusqu'à 1 000 transporteurs par seconde à travers son canal. Même avec une telle densité de trafic, la barrière des pores nucléaires reste intacte et continue d'empêcher les passages indésirables. Le VIH, cependant, subvertit ce contrôle.
Du matériel génétique de contrebande
"Le VIH emballe son génome dans une capside. Des preuves récentes suggèrent que le génome reste à l'intérieur de la capside jusqu'à ce qu'il atteigne le noyau, et donc aussi lorsqu'il passe le pore nucléaire. Mais il y a un problème de taille", explique Thomas Schwartz du MIT. Le canal central du pore a une largeur de 40 à 60 nanomètres. La capside a une largeur d'environ 60 nanomètres et pourrait se faufiler à travers le pore. Cependant, une cargaison cellulaire normale serait encore recouverte d'une couche de transport qui ajouterait au moins dix nanomètres supplémentaires. La capside du VIH aurait alors une largeur de 70 nanomètres - trop grande pour un pore nucléaire. "Néanmoins, la tomographie cryo-électronique a montré que la capside du VIH pénètre dans le pore nucléaire. Mais la manière dont cela se produit est restée jusqu'à présent un mystère dans l'infection par le VIH", explique M. Görlich, directeur de Max Planck.
Le camouflage comme transporteur moléculaire
Avec Schwartz, il a maintenant découvert comment le virus surmonte son problème de taille, à savoir par une adaptation moléculaire sophistiquée. "La capside du VIH s'est transformée en un transporteur doté d'une surface semblable à celle d'une importine. De cette façon, elle peut glisser à travers la phase FG du pore nucléaire. La capside du VIH peut ainsi pénétrer dans le pore nucléaire sans l'aide des transporteurs et contourner le mécanisme de protection qui empêche les virus d'envahir le noyau cellulaire", explique le biochimiste.
Son équipe a réussi à reproduire les phases FG en laboratoire. "Au microscope, les phases FG apparaissent comme des sphères de taille micrométrique qui excluent complètement les protéines normales, mais aspirent virtuellement la capside du VIH avec son contenu enfermé", rapporte Liran Fu, l'un des premiers auteurs de l'étude publiée aujourd'hui dans la revue Nature. "De même, la capside est aspirée dans le canal du pore nucléaire. Cela se produit même après l'élimination de tous les transporteurs cellulaires".
Sur un point, la capside du VIH diffère fondamentalement des transporteurs précédemment étudiés qui franchissent les pores nucléaires : Elle encapsule complètement sa cargaison et dissimule ainsi sa charge génomique aux capteurs antiviraux du cytoplasme. Grâce à cette astuce, le matériel génétique viral peut passer clandestinement à travers le système de défense cellulaire des virus sans être reconnu et détruit. "Cela en fait une autre classe de transporteurs moléculaires, à côté des importines et des exportines", souligne M. Görlich.
De nombreuses questions restent encore sans réponse, comme celle de savoir où et comment la capside se désintègre pour libérer son contenu. Toutefois, l'observation selon laquelle la capside est un transporteur de type importine pourrait un jour être exploitée pour améliorer les thérapies contre le SIDA.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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