II. RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES

Le génome du VIH, séquencé en 1985 par Wain-Hobson et al., est constitué de 9193 nucléotides et comprend neuf gènes. Le gènepolcode les enzymes nécessaires à la réplication du virus: la transcriptase inverse (hétérodimère p66-p51), ADN polymérase ARN-dépendante, à laquelle est associée une activité ribonucléase H (p15), la protéase (p11), essentielle pour le clivage des précurseurs polyprotéiques produits du gène gag, et, l'intégrase (p32), nécessaire à l'intégration du provirus. Le gènegag code les protéines structurales constituant la nucléocapside (p7/6), la capside (p24) et la matrice (p17). Le gène env code pour deux autres protéines structurales, les glycoprotéines de lenveloppe gp41 et gp120. Les gènes tat et rev codent des protéines de régulation. Enfin, les gènes nef, vif , vpr et vpu codent des protéines accessoires. Lorganisation structurale du VIH est présentée figure 1.

Le gène env code un précurseur polyprotéique, prgp160, qui subit un processus de maturation, par glycosylation et clivage protéolytique, aboutissant à l'expression des deux glycoprotéines de l'enveloppe: la glycoprotéine de surface gp120 et la glycoprotéine transmembranaire gp41 (Robey et al., 1985; Veronese et al., 1985). Ces deux glycoprotéines sont associées de manière non covalente à la surface du virus (Kowalski et al. 1987), la glycoprotéine gp41 ancrant le complexe gp120-gp41 à la membrane virale. La glycoprotéine gp120 est responsable du tropisme du virus par son interaction spécifique avec le récepteur membranaire CD4 des lymphocytes T-CD4+ (Dalgleish et al., 1984; Klatzmann D. et al., 1984). L'implication de récepteurs des chimiokines comme corécepteurs de gp120 a été mise en évidence récemment (D'Souza et al., 1996; Broder et al., 1996; Wilkinson et al., 1996). La glycoprotéine gp41 est impliquée dans le processus de fusion des membranes virale et cellulaire. Cette protéine, très fortement immunogène, induit la production d'anticorps qui sont présents juste après l'infection et qui persistent jusqu'aux stades avancés de la maladie (Allan et al., 1985; Barin et al., 1985; Neurath et al., 1990).

La glycoprotéine gp41, de l'isolat BRU, est composée de 345 résidus d'acides aminés (Figure 2a). Elle s'organise en trois domaines. Un domaine sous-membranaire, de 152 résidus, dont la fonction nest pas clairement identifiée. Ce domaine comprend une séquence (résidus 313-319) homologue à un peptide de lextrémité N-terminale de la molécule HLA de classe II (Golding et al., 1988), une séquence (résidus 340-345) homologue à une séquence N-terminale (résidus 14-LEHLLL-19) de l'interleukine-2 (Bost et al., 1988), et une séquence hydrophile (résidus 217-234) contre laquelle sont dirigés des anticorps neutralisants (Chanh et al., 1986). Ce domaine interagit avec les protéines p17 constitutives de la matrice (Andreassen et al., 1990; Sharova et al., 1990; Lodge et al., 1994) qui forment des trimères (Hill et al., 1996). Des protéines mutantes, délétées de la séquence 191-345, inhibent l'infection par le virus, même si elles sont coexprimées avec des protéines sauvages (Chen et al., 1996). Ce domaine est précédé dun domaine transmembranaire, de 21 résidus, qui ancre la glycoprotéine à la membrane virale (Gallaher et al., 1989; Helseth et al., 1990; Gabuzdaet al., 1991). Le troisième domaine, domaine externe de la glycoprotéine gp41, comprend 172 résidus. De nombreuses propriétés immunologiques et biologiques ont été décrites pour ce domaine.

La carte des anticorps monoclonaux (AcM), disponible sur la base de données sur le VIH de Los Alamos, recense 37 AcM dirigés contre le domaine externe de la glycoprotéine gp41 qui se répartissent en trois régions (Figure 2a). La première région (résidus 14-32, 4 AcM) est située à lextrémité C-terminale du peptide de fusion (résidus 1-16, Gallaher et al., 1987). La deuxième région (résidus 61-102, 27 AcM) comprend la région immunodominante (résidus 82-93). Cette région, identifiée par analyse de séra de personnes infectées (Gnann et al., 1987a), comprend les deux résidus cystéine du domaine externe. La séquence 87-93 constitue lépitope minimal de cette région. La conformation antigénique est due à la structure cyclique résultant de la formation dun pont disulfure entre les deux résidus cystéine et à la présence dun coude b de type 1 inverse au niveau des résidus SGKL (Gnann et al., 1987b Oldstone et al., 1991). Narvanen et al., en 1988, ont identifié un épitope voisin (résidus 88-102, 1 AcM), hydrophobe, qui nest pas exposé dans la protéine native. Il devient exposé et antigénique pendant linfection par le VIH. Lépitope, constitué des résidus 61-80, nest reconnu que par un seul AcM. Un peptide (résidus 61-83), correspondant à cet épitope, est hélicoïdal et s'oligomérise en solution (Consonni et al., 1996). Enfin, la troisième région (résidus 133-156, 6 AcM), contient lépitope ELDKWA contre lequel est dirigé l'anticorps neutralisant 2F5 (Muster et al., 1993). La séquence 133-152 est reconnue par cinq AcM (Xu et al., 1991). De nombreux déterminants antigéniques sont conformationnels et dépendent de létat doligomérisation de la glycoprotéine (Earl et al., 1994 et 1997).

La séquence conservée 30-80 possède des répétitions dheptades de résidus caractéristiques des motifs "coiled coils" (Delwart et al., 1990).De telles répétitions dheptades sont présentes chez de nombreux autres virus après le peptide de fusion (Chambers et al., 1990; Doms et al., 1990). Cette séquence est responsable de loligomérisation de la glycoprotéine gp41 nécessaire à la fusion (Dubay et al., 1992; Wild et al., 1994a; Poumbourios et al., 1995 et 1997). De nombreux travaux ont viséà déterminer le degré d'oligomérisation de la glycoprotéine gp41.

Certains auteurs ont déterminé une forme tétramérique de la glycoprotéine (Pinter et al., 1989; Schawaller et al., 1989; Earl et al., 1990; Doms et al., 1991; Thomas et al., 1991). Des protéines chimères, exprimant cette région, s'oligomérisent sous une forme tétramérique (Bernstein et al., 1995; Shugars et al., 1996). Le peptide DP107 (Figure 2b) issu de cette région, qui présente une activité antivirale, s'oligomérise sous forme de tétramères en solution (Wild et al., 1992; Rabensteinet al., 1995; Lawless et al., 1996). Le peptide DP178, qui présente aussi une activité antivirale (Wild et al., 1993), interagit spécifiquement avec DP107 (Chen et al., 1995; Wild et al., 1995). Cette interaction implique également des résidus à l'extrémité N-terminale de DP107 (Rimsky-Clarke et al., 1995). La séquence WNWF, situés à l'extrémité C-terminale de DP178, sont cruciaux pour l'inhibition. Leur délétion supprime cette activité (Wild et al., 1994b).

Une forme trimérique a été également évoquée (Gelderblom et al., 1987; Pinter et al., 1989; Weiss et al.; 1990; Bernstein et al., 1995). Lu et al., en 1995, ont obtenu, à partir dune protéine recombinante de gp41 exprimant les résidus 29-157, par digestion par la protéinase K, un domaine résistant aux protéases, constitué par des trimères dhétérodimères des peptides N51 et C43 (Figure 2c). Dans le modèle (Figure 3) proposé par ces auteurs, trois chaînes N51 parallèles forment une structure "coiled coil" par les interactions entre résidus des positions a et d de leurs heptades. Trois chaînes C43, antiparallèles aux chaînes N51, viennent interagir sur cet homotrimère central.

Rabenstein et al., en 1996, ont confirmél'antiparallélisme des chaînes N51 et C43 en mesurant cinq distances entre les résidus A50, W60, A71, T116 et E123, par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE). Chaque chaîne C43 interagit par ses positions a et d avec les positions e et g de deux chaînes N51. Le complexe formé est entièrement hélicoïdal et très stable. Sa dénaturation thermique est irréversible et présente une température de fusion (Tm) de 90°C dans des conditions physiologiques. Weissenhorn et al., en 1996, ont exprimé la séquence 21-166 dans des cellules dinsectes. Cette séquence forme des trimères solubles, hélicoïdaux à 80%, avec une Tm de 78°C et qui ont laspect d'une baguette de longueur de 12,5 ± 1,3 nm. Cette forme, exprimée sans la glycoprotéine gp120, correspondrait à la conformation compétente pour la fusion. Les résidus cystéine de la boucle seraient impliquées dans des ponts disulfures interchaînes. De tels trimères "coiled coils", correspondant à la forme fusiogène de protéines de fusion, ont été observés pour la protéine p15E du virus Moloney de la leucémie des souris (Fass et al., 1996) et pour lhémagglutinine du virus influenza (Bullough et al., 1994). Cependant, les mécanismes de fusion impliquant lhémagglutinine et gp41 sont différents. Lacquisition de létat fusiogène pour la première est dépendante du pH (Maeda et al., 1981; Huang et al., 1981; White et al., 1981) alors que la fusion impliquant la seconde est indépendante du pH (Stein et al., 1987; McClure et al.; 1988).

Très récemment, deux structures dune partie du domaine externe de gp41 ont été déterminées par cristallographie aux rayons X (Chan et al., 1997; Weissenhorn et al.; 1997a). Elles se présentent toutes les deux sous la forme dun trimère dhétérodimères. La première structure correspond aux peptides N36 (N51 délété des résidus 29-34 et 71-79) et C34 (C43 déleté des résidus 113-116 et 151-155). La seconde structure a été obtenue par digestion protéolytique d'une protéine chimère GCN4-gp41, où les résidus 1-29 de gp41 ont été remplacés par la séquence du mutant pII de GCN4 (Harbury et al., 1994; Weissenhornet al., 1997b). Dans les deux cas, les hélices a du trimère central interagissent par leur positions a et d selon l'arrangement "knobes-into-holes" proposé par Crick en 1953. Le type de cet arrangement est "acute". Ce type d'arrangement est spécifique des structures "coiled coils" qui présentent des résidus b-branchés aux positions a et d des heptades (Harbury et al.,1993). Chaque hélice externe vient interagir dans le sillon formé entre deux hélices centrales. Il en résulte une inclinaison des hélices externes. La distribution des positions a et d proposée par Chan et al., identique à celle de Lu et al., diffère de celle de Weissenhorn et al. pour le peptide C-terminal (Figure 2d).

La dissociation entre la glycoprotéine gp120 et la glycoprotéine gp41 provoque un réarrangement structural de gp41. Ce changement de conformation se traduit par une augmentation de l'exposition des épitopes des seconde et troisième régions immunogènes (Sattentau et al., 1991). La nature précise de ce changement conformationnel n'est pas connue. Le peptide de fusion, indispensable à la fusion (Freed et al., 1990 et 1992; Helseth et al., 1990), pourraît être libéré lors de ce changement conformationnel. Ce peptide, qui sinsère dans les membranes lipidiques en les déstabilisant (Brasseur et al., 1990; Rafalski et al., 1990; Slepushkin et al., 1990 et 1992), autoriserait la fusion des membranes virale et cellulaire. On ne sait pas s'il est dirigé contre la membrane cellulaire ou la membrane virale. Les deux hypothèses ont été évoquées pour l'hémagglutinine (Hughson, 1995). Le peptide SJ-2176 (résidus 119-148-GGC), chevauchant avec DP178, inhibe la fusion en interagissant spécifiquement et uniquement avec ce peptide de fusion (Jiang et al., 1993a et 1993b; Neurath et al., 1995).

L'implication d'un récepteur cellulaire pour la glycoprotéine gp41, dans le processus de fusion, peut être envisagée. En effet, de nombreuses interactions de peptides de la seconde région immunogène avec des récepteurs cellulaires ont été reportées. La séquence 61-93, impliquée dans l'interaction avec gp120 (Neurath et al., 1992), est accessible après le départ de la glycoprotéine de surface. Le peptide CS3 (résidus 65-80-Q), inhibiteur de l'activation des lymphocytes T, s'associe avec une protéine de 44 kDa (Qureshi et al., 1990) ou des récepteurs cellulaires de surface de 45 et 80 kDa (Henderson et al., 1993). Ce peptide correspond à une séquence immunosuppressive probable contre laquelle sont dirigés des anticorps (Klasse et al., 1988). Chen et al., en 1992, ont identifié deux sites (résidus 73-87 et 133-147) d'interactions avec cinq protéines de 37, 40, 55, 97 et 108 kDa. L'activation du complexe C1 par le VIH-1 (Solder et al., 1989a et 1989b; Boyer et al., 1991; Reisinger et al., 1990; et Ebenblicher et al., 1991) est assurée par une interaction directe entre la glycoprotéine gp41 (résidus 83-95) et la région globulaire du complexe C1q (Thielens et al., 1993). L'association de gp41 avec ce récepteur hypothétique serait dépendante du calcium, la séquence 118-136 de gp41 liant le calcium (Ebenblicher et al.,1996).