Virus de l'Immunodéficience Humaine (VIH)
Cours

Généralités sur le VIH

Histoire d'une pandémie

1981 : premiers cas reconnus à San Francisco

En Californie, une nouvelle maladie frappe des hommes, homosexuels. Ils présentent une pneumocystose pulmonaire associée à immunodépression sévère. Ils décèdent rapidement.

Progressivement, d'autres cas sont décrits aussi bien aux Etats-Unis que dans d'autres pays du monde. La maladie existe aussi chez les hémophiles, les toxicomanes ... La communauté scientifique arrive assez rapidement à la constatation que cette maladie est une infection, contagieuse, transmissible par voie sanguine et sexuelle.

Dans les mois suivants, on va découvrir que la maladie touche déjà tous les continents.

Une d'un journal américain en 1981.
Une d'un journal américain en 1981.[Zoom...]Info1

1982 : Un nom est donné à cette maladie : le Syndrome d’Immuno-Déficience Acquise .

L'idée d'une maladie virale fait son apparition mais demande encore à être démontrée...

1983 : le virus du VIH-1 est découvert par L. Montagné, F. Barré-Sinoussi et JC Schermann (IP Paris)

2008 : Prix Nobel de Médecine pour L. Montagné et F. Barré-Sinoussi

L. Montagné et F. Barré-Sinoussi lors de la réceptions du prix Nobel de Médecine 2008.
L. Montagné et F. Barré-Sinoussi lors de la réceptions du prix Nobel de Médecine 2008.Info2

Quand la petite histoire rejoint la grande...

Le Dr. W. Rozenbaum, de retour des Etats-Unis, prélève un ganglion d'un patient qui présentait une polyadénopathie généralisée caractéristique de cette nouvelle maladie.

A l'époque, quelques scientifiques commencent à émettre l'hypothèse que cette maladie est une infection virale, liée à un rétrovirus. En effet, on connaît, chez les chats, une maladie liée à un rétrovirus qui entraîne des immunodépressions sévères au bout de quelques années d'évolution. Le Dr. Rozenbaum contacte donc le Pr. Montagné en charge d'un cours de virologie sur les rétrovirus à l'Institut Pasteur de Paris. Ensemble, ils décide de rechercher dans le ganglion prélevé du patient un rétrovirus. Le Pr. Montagné confie le travail à une jeune chercheuse, F. Barré-Sinoussi.

F. Barré-Sinoussi et son équipe mettent en culture les lymphocytes issus du ganglion du patient infecté. Dans le milieu de culture, ils mettent en évidence une activité transcriptase inverse, caractéristique des rétrovirus. Après de nombreux travaux de confirmation, ils publieront leur découverte.

Une violente controverse débutera alors pour qui des français de l'équipe de Montagné ou des américains de l'équipe de Gallo ont découvert le VIH. Cette polémique est déclenchée par les retombées de cette découverte : elle permet la mise au point de tests de diagnostic ELISA dont les bénéfices reviendront à l'équipe précurseurs ! Cette polémique ne sera tranchée que dans les années 2000 mais l'attribution du prix Nobel 2008 est la reconnaissance bien méritée de la découverte du VIH par l'équipe de L. Montagné et F. Barré-Sinoussi.

Acteurs de la découverte du VIH.
Acteurs de la découverte du VIH.[Zoom...]Info3

1986 : le VIH-2 est découvert par F. Clavel (IP Paris).

Infection par le VIH dans le Monde

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L'infection par le VIH est une pandémie : elle touche tous les pays. Sur la carte, certains pays apparaissent en gris : ce sont ceux pour lesquels on ne dispose pas d'informations statistiques, ils ne sont pas pour autant exempts de VIH. On constate sur cette carte que les pays du sud du continent africain sont les plus lourdement touchés. Dans certains de ces pays, plus de 30% de la population peut être atteinte.

C'est en Afrique que la pandémie connaît les taux de décès les plus élevés. L'ONU estime que pour l'an 2002, 2,4 millions d'Africains sont morts du sida. On estime également que 10 millions de jeunes Africains âgés de 15-24 ans et environ 3 millions d'enfants de moins de 15 ans sont infectés par le virus du VIH.

En 2004, ONUSIDA, organisation de l'ONU en charge du dossier du sida, a publié un rapport sur l'évolution de la prévalence dans le monde. Dans la mise à jour 2007 de ce rapport, l'ONUSIDA indique désormais une baisse régulière de la prévalence en Afrique depuis l'an 2000 où elle atteignait 5,9% pour revenir à 5 % en 2007.

Prévalence du sida en Afrique entre 1988 et 2003
Prévalence du sida en Afrique entre 1988 et 2003[Zoom...]Info4
Infection par le VIH en France

Depuis 2003, le nombre de personnes qui découvrent leur infection par le VIH reste stable entre 6 000 et 7 000 cas. Celui des personnes vivant avec le VIH ne fait qu'augmenter (de 106 000 en 1996 à 130 000 en 2005), notamment en raison des traitements antirétroviraux disponibles qui ont fait passer l'espérance de vie de 17 mois avant 1994 à plus de cinq ans en 2005.

Entre 1995 et 2005, les évolutions du sida sont notables sur quatre points :

  • l'augmentation des pratiques sexuelles à risque chez les homosexuels, principalement chez les séropositifs au VIH, ce qui pose des problèmes au niveau du VIH mais aussi des autres infections sexuellement transmissibles (IST) avec des cas de co-infections difficilement traitables,

  • les usagers de drogues nouvellement infectés par le VIH adhèrent bien aux politiques de réduction des risques, ce qui a pour conséquence la diminution des nouvelles infections dans ce groupe de population,

  • l'augmentation du nombre de personnes d'Afrique subsaharienne vivant en France infectées par le VIH. Dans ce cas, les infections ne se font pas uniquement en Afrique, mais également en France. Ce qui dénote une intrication entre les populations française et africaine,

  • une féminisation lente de l'infection au VIH,

  • Le cas français n'est pas très différent des autres pays européens qui enregistrent également une diminution des cas de nouvelles infections (30 cas par million en 1998 et 19 cas par million en 2005) et de décès liés au Sida. Les usagers de drogues, tout comme en France, adhèrent bien aux politiques de réduction des risques. Les nouveaux cas sont en partie liés à l'augmentation des diagnostics chez des personnes originaires d'Afrique.

  • Alors que la notification des cas de séropositivité au VIH est obligatoire en France, elle ne l'est pas en Espagne et en Italie, qui sont avec la France, les pays européens les plus touchés par le VIH/Sida. De ce côté, la France reste dans le temps le pays européen à la pointe de l'observation épidémiologique. Ce qui permet d'observer l'évolution de cette maladie et d'adapter les campagnes d'information, de dépistage et de prévention aux populations les plus à risque.

Modes de contamination

Comme le montre la figure, le principal mode de contamination par le VIH, en France, est la voie sexuelle. Ensuite, par ordre de fréquence, viennent la voie sanguine et la transmission mère-enfant.

Modes de transmission du VIH.
Modes de transmission du VIH.[Zoom...]Info5

Carte d'identité des VIH

  • Famille des : transcription d’ARN en ADN grâce à une transcriptase inverse

  • Genre Lentivirus : maladies à évolution lente

  • Deux représentants : VIH-1 et VIH-2, de nombreuses sous-espèces virales existent

  • Virus sphérique constitué :

    • d'une enveloppe,

    • d'une nucléocapside formée descprotéines internes, et contenant associé au génome viral des enzymes virales

    • d'un génome constitué d'un ARN diploïde.

Particule de VIH en microscopie électronique
Particule de VIH en microscopie électroniqueInfo6

La particule virale est composée :

L'enveloppe virale est formée d'une bicouche lipidique. Elle est hérissée de spicules formées de deux glycoprotéines virales, les gp120 et gp41. La gp120 est l'élément viral qui viendra reconnaître le CD4 lors de l'attachement du virus.

La face interne de l'enveloppe est tapissée de protéine de matrice.

La capside est formée de protéine p24, une protéine sécrétée dans le sang, au cours de l'infection.

A l'intérieur de la capside, on trouve l'ARN viral diploïde associé à des enzymes virales : la transcriptase inverse, l'intégrase et la protéase.

Structure schématique du VIH
Structure schématique du VIH[Zoom...]Info7
Structure du génome du VIH

Le génome viral présente à ses deux extrémités des régions non codantes appelées LTR. Ces régions serviront à l'intégration du génome viral dans les chromosomes humains lors de l'infection.

Entre les LTRs, on distingue trois régions codantes : les régions gag, pol et env.

  • La région env code les glycoprotéines d'enveloppe , gp160, précurseur des gp120 et gp41.

  • Les régions gag-pol codent un précurseur protéique Gag-Pol qui est clivé notamment par la protéase virale en différentes protéines virales : les enzymes virales codées par la région pol et les protéines internes (matrice, capside...) codées par la région gag.

  • Enfin, de nombreux gènes de régulation sont présents sur le génome dont les rôles ne sont pas toujours bien connus, ce sont les régions : tat, rev, nef ...

Structure du génome du VIH.
Structure du génome du VIH.[Zoom...]Info8

Cycle de réplication du VIH

Cellules Cibles du VIH

Quatre catégories de cellules sont la cible du VIH

  • Lymphocytes T CD4+

  • Monocytes-macrophages

  • Cellules folliculaires dendritiques

  • Cellules B

Attachement viral et entrée dans les cellules-cible

L'entrée virale repose sur une reconnaissance entre les protéines de la surface virale gp120 et les récepteurs CD4 de la cellule cible. Après l'union avec un récepteur CD4, gp120 change de conformation et est attiré vers un co-récepteur devant également être présent à côté de la molécule CD4. Plus d'une dizaine de co-récepteurs ont été identifiés, mais les principaux sont CXCR4 pour les lymphocytes T CD4+ et CCR5 pour les macrophages.

La fusion, la pénétration et la décapsidation constituent la seconde étape de l'infection, intervenant juste après l'union de gp120 avec le co-récepteur. Cette union libère la protéine gp41, qui se fixe sur la membrane cytoplasmique. Par repli sur elle-même, gp41 attire l'enveloppe virale vers la membrane cytoplasmique, puis la fusion des membranes cellulaire et virale a lieu grâce à un peptide de fusion présent dans gp41. La capside du VIH pénètre alors dans le cytoplasme de la cellule ; une fois à l'intérieur de la cellule, elle se désagrège, libérant les deux brins d'ARN et les enzymes qu'elle contenait.

Attachement du VIH
Attachement du VIH[Zoom...]Info9

Transcription inverse et intégration du génome viral

La transcription inverse

Cette étape est spécifique aux rétrovirus. En effet, ces derniers ayant pour génome de l'ARN et non de l'ADN, une opération de transcription inverse (ou rétrotranscription) intervient afin de convertir l'ARN viral en une molécule d'ADN en double hélice, seule structure compatible avec celle de l'ADN cellulaire dans lequel le génome viral doit être intégré pour assurer la réplication du virus.

Cette transcription inverse est réalisée par une enzyme virale : la transcriptase inverse, une ADN polymérase ARN-dépendante associée à l'ARN viral dans la nucléocapside. L'ADN final produit est une molécule en double hélice (ADN bicaténaire). Ce processus de transcription inverse est complexe, et requiert la présence des protéines de nucleocapside fixées sur l'ARN viral puis sur l'ADN brin(-).

Une particularité de la transcriptase inverse est de ne pas être fidèle dans sa transcription et de souvent faire des erreurs. C'est la raison pour laquelle le VIH a une très grande variabilité génétique.

L'intégration

L'ADN bicaténaire pénètre dans le noyau cellulaire, selon un processus actif encore mal compris. Cet import nucléaire constitue une particularité propre aux lentivirus qui sont, de fait, capables d'infecter des cellules en phase stationnaire, c'est-à-dire dont le noyau est intact. Pour ce faire, l'ADN bicaténaire est, à ce moment du cycle, étroitement associé à l'intégrase et d'autres composants protéiques viraux et cellulaires, dans un complexe appelé complexe de pré-intégration. L'ADN s'intègre ensuite au hasard dans le génome de la cellule cible, sous l'effet de l'enzyme intégrase.

Cycle de réplication du VIH.
Cycle de réplication du VIH.[Zoom...]Info10

Autres étapes du cycle viral

Synthèse et maturation des protéines virales : Elle a lieu dans le cytoplasme et l'appareil de Golgi de la cellule infectée.

Assemblage des particules virales

Bourgeonnement : La capside sort de la cellule infectée en arrachant une partie de la membrane cellulaire (à laquelle ont été préalablement fixées les protéines virales de surface (gp120 et gp41).

Cycle de réplication du VIH.
Cycle de réplication du VIH.[Zoom...]Info10
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