Chapter 7: DNA Repair and Recombination

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7.13:

Rétrovirus

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Molecular Biology

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Retroviruses

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La transposition est largement utilisée par divers agents pathogènes pour détourner le génome de la cellule hôte. Une classe d’agents pathogènes mortels qui utilise ce processus est appelée rétrovirus. À l’extérieur de la cellule hôte, un rétrovirus existe sous forme d’enveloppe lipidique, enveloppe d’unités protéiques ou capside.La capside contient des protéines virales et des enzymes, ainsi qu’un génome d’ARN dimérique qui code trois types majeurs de protéines. Les premiers sont un groupe spécifique d’antigène ou protéines GAG qui forment la structure centrale de la particule virale. Le deuxième ensemble code pour les protéines de l’enveloppe qui reconnaissent des récepteurs spécifiques à la surface des cellules hôtes et qui activent la liaison.Enfin, il comprend des gènes et des protéines Pol codantes, dont une enzyme transcriptase inverse, une intégrase et la RNase H.Lorsqu’il infecte une cellule, le rétrovirus fusionne son enveloppe lipidique avec la membrane de la cellule hôte. Une fois à l’intérieur de la cellule, la protéine capside est perdue et la transcriptase inverse virale transcrit l’ARN génomique viral en un ADN simple brin qui se lie à l’ARN viral comme un duplex ADN-ARN. Ensuite, la RNase H dégrade le modèle d’ARN et la transcriptase inverse synthétise le brin complémentaire de l’ADN, créant une copie d’ADN double brin du génome viral connu sous le nom d’ADN proviral.Ensuite, l’enzyme intégrase virale clive l’ADN de l’hôte et attache l’ADN proviral dans le génome de l’hôte. Les rétrovirus peuvent être classés comme endogènes ou exogènes. Les rétrovirus endogènes sont non-pathogènes, et restent dans la cellule comme un élément transposable inoffensif.Le génome humain contient entre 100 et 1 000 copies de ces virus. Le deuxième groupe, les rétrovirus exogènes ou les exovirus sont des agents pathogènes. Ils pénètrent dans une cellule et tirent parti des mécanismes de réplication et de traduction de la cellule hôte pour créer plus de copies du virus et produire les protéines codées par le virus.Parmi les exemples bien connus, mentionnons le virus du sida, la leucémie à cellules T et l’hépatite B.

7.13:

Rétrovirus

Les rétrovirus et les rétrotransposons insèrent tous deux des copies de leurs éléments génétiques dans le génome de la cellule hôte. Ainsi, les gènes viraux sont transmis lorsque le génome de l’hôte est répliqué ou traduit. Une séquence d’ADN rétrovirale typique contient 3-4 gènes qui coder les différentes protéines nécessaires à son assemblage structurel et à sa fonction de parasite moléculaire. Cet ADN est transcrit en un seul ARNm, dont la structure est très similaire à celle des ARNm conventionnels, c’est-à-dire qu’il est coiffé à la borne 5 et possède une extrémité 3 polyadénylée. Ainsi, le ribosome de la cellule hôte traduit l’ARNm rétroviral en une seule chaîne de polyprotéines. Certains rétrovirus utilisent des protéases codées par le virus pour transformer cette chaîne unique en protéines nécessaires à l’assemblage du virion. L’ARNm est ensuite emballé dans un noyau avec des protéines gag, encapsulées par des protéines de capside. Pour la libération du virus de la cellule, une partie de la bicouche lipidique de la membrane de la cellule hôte est pincée pour former l’enveloppe externe du virus. La particule virale assemblée est ensuite libérée pour poursuivre le cycle d’infection.

Les événements de type transposition dans le cycle de vie des rétrovirus ne sont pas une coïncidence. Il est proposé que les rétrovirus actuels aient évolué à partir du virus spumeux, une ancienne lignée de rétrovirus qui vivaient dans l’océan. Les vertébrés tels que les poissons contenaient des rétrotransposons de gènes codant pour des protéines d’enveloppe qui capturaient les virus spumeux.

La relation étroite entre les rétrotransposons et les rétrovirus existe encore aujourd’hui. Le principal facteur de distinction entre les deux est que, bien que les rétrotransposons puissent former des protéines de capside, ils ne peuvent pas synthétiser d’enveloppes virales. Par conséquent, aucune particule virale mature ne se forme et les rétrotransposons ne peuvent pas être transférés horizontalement d’une cellule à l’autre.

Le séquençage du génome humain a révélé que 8% du génome humain contient des éléments rétroviraux, bien qu’ils soient à l’état latent. Ces éléments sont considérés comme des “fossiles” des rétrovirus anciens et sont extrêmement utiles pour comprendre l’évolution non seulement virale mais aussi vertébrale.

Suggested Reading

Krebs, Jocelyn E., Elliott S. Goldstein, and Stephen T. Kilpatrick. Lewin's genes X. Jones & Bartlett Publishers, 2009.
Aiewsakun, Pakorn, and Aris Katzourakis. "Marine origin of retroviruses in the early Palaeozoic Era." Nature communications 8 (2017): 13954.