Biology or the papillomavirus infections. I. General characteristics

ARTICLE

En 1962, J.L. Melnick [1] rassemble sous le nom de papovavirus ou Papovaviridæ, des virus présentant des caractéristiques physiques et biologiques, et des propriétés tumorigènes semblables. Ces papovavirus regroupent les virus du papillome du lapin et des papillomes humains, le virus du polyome et le virus vacuolisant du singe dénommé aussi SV40 (simian virus). D'autres virus ont successivement intégré ce groupe.

Les papillomavirus (du latin papilla, diminutif de papula signifiant bouton, et du suffixe grec -ome, désignant le caractère tumoral) sont responsables, chez l'homme, d'une grande variété de lésions cutanées et muqueuses rassemblées sous le nom de papillomes viraux en raison de leur aspect papillomateux et de leur origine virale : verrues cutanées et anogénitales, papillomes oraux et laryngés, épidermodysplasie verruciforme. Des lésions analogues induites par des virus apparentés sont aussi connues dans le règne animal : chez les rats/souris, lapins, moutons, bœufs, chevaux, cerfs, daims, chiens, singes, mais aussi chez les oiseaux et les tortues.

Au cours de ces vingt dernières années, plus de 100 types de papillomavirus ont été identifiés. Si la plupart d'entre eux sont impliqués dans des lésions bénignes, certains sont étroitement liés à des tumeurs malignes. C'est à l'équipe de H. zur Hausen [2] que revient le mérite d'avoir isolé des types spécifiques de papillomavirus dans des cancers du col utérin. Depuis 1983, de nombreux travaux fondamentaux et épidémiologiques ont confirmé le rôle majeur du papillomavirus humain (HPV) de type 16, en particulier dans la carcinogenèse du col utérin.

Historique

Les verrues localisées à la sphère génitale sont fréquemment décrites par les médecins romains et grecs dès 500 avant JC et sont dénommées ficus et thymion en raison de leur apparence. A.C. Celsius, dans son ouvrage De Arte Medica datant de 25 ans avant JC, décrit différents types de verrues génitales : acrochordon, thymion et myrcémie, et observe la transmission sexuelle de ces verrues. Du xi^e au xix^e siècle, nombreuses sont les descriptions mentionnant l'existence de condylomes et de leur caractère transmissible. Mais c'est en 1907 que G. Ciuffio [3] démontre la nature virale des lésions verruqueuses humaines, après s'être inoculé un broyat stérile de verrues vulgaires filtré sur bougie de porcelaine.

En 1933, R. Shope [4] décrit la papillomatose du lapin sauvage. Il en prouve la nature contagieuse en appliquant, au niveau de scarifications de plusieurs lapins de laboratoire, une suspension préparée à partir de lésions verruqueuses. P. Rous [5], en 1935, démontre que les papillomes cutanés chez le lapin peuvent évoluer vers un carcinome après une longue période de latence. En 1950, M.J. Strauss [6] confirme les travaux de G. Ciuffo et de R. Shope ; il observe en microscopie électronique des particules semblables à des virus dans des papillomes cutanés. La preuve de l'existence de papillomavirus humains dans des lésions génitales (condylomes acuminés et cancers) n'est donnée qu'en 1974 [7]. Dix ans plus tard, sont découverts des papillomavirus spécifiques dans des biopsies de cancers du col utérin [8].

À ce jour, nombreux sont les travaux concernant les caractéristiques des papillomavirus, leur mode de réplication, de transcription et de transformation. Les facteurs de risque, les méthodes diagnostiques et l'évolution des infections à papillomavirus chez l'homme font l'objet de nombreuses études multicentriques. Enfin, les travaux concernant la réponse immunitaire dans les mécanismes de contrôle de l'infection sont essentiellement axés sur l'étude de l'immunité à médiation cellulaire, sur la recherche d'épitopes et de l'immunogénicité des protéines (ce chapitre fera l'objet d'une revue générale dans un prochain numéro).

Caractéristiques des papillomavirus

Structure générale

Les papillomavirus sont des virus de petite taille (de 45 à 55 nm de diamètre), non enveloppés, composés de 72 capsomères disposés selon une symétrie icosaédrique. Leur génome est constitué d'une molécule circulaire d'ADN double brin de 8 000 paires de bases environ, contenant de 41 à 49 % de G + C (poids moléculaire variant de 3 à 5.10⁶ daltons) et de densité de flottaison en gradient de césium de 1,34 g/cm³. Des formes filamenteuses ainsi que des particules virales vides peuvent apparaître occasionnellement.

L'analyse comparée des séquences nucléotidiques des papillomavirus dans les différentes espèces a révélé une organisation génétique commune (figure 1). Une dizaine de phases ouvertes de lecture (POL ou ORF : open reading frame des Anglo-Saxons) portées par un seul des deux brins d'ADN sont groupées en une région E (early) codant des protéines non structurales et une région L (late) codant les protéines de capside. Le nombre qui apparaît après E et L reflète la taille des POL, E1 étant la plus importante. Du fait d'un épissage alternatif, de 12 à 15 protéines sont en fait synthétisées. Leur structure et leur rôle seront détaillés ultérieurement.

La région non codante comprenant 400 à 1 000 nucléotides et située entre les séquences POL L1 et POL E6/E7 est une région très variable. Elle contient les promoteurs des gènes précoces (P97 pour HPV16 et P105 pour HPV18) et en amont des promoteurs, des séquences de régulation de la réplication et de la transcription, parmi lesquelles un site ori, site d'origine de la réplication virale et une séquence enhancer ou séquences cis-régulatrices qui modulent l'activité des promoteurs. Ces séquences cis sont des sites de fixation reconnus spécifiquement par des facteurs trans-régulateurs d'origine cellulaire ou virale. Certains facteurs cellulaires, tels que AP1 (complexe fos/jun), NF1, SP1 et récepteurs aux stéroïdes activent la transcription des gènes précoces. Des travaux fondamentaux démontrent le rôle stimulant de la progestérone dans la transformation de cellules de rongeurs infectées par HPV16 et l'effet activateur de la dexaméthasone dans la transformation par c-Ha ras de kératinocytes immortalisés par HPV16. La régulation de cette activité transcriptionnelle permet aussi d'expliquer les variations d'expression des protéines virales au cours du cycle menstruel. D'autres facteurs cellulaires tels que Oct1, YY1 (yin-yang 1) et récepteurs à l'acide rétinoïque inhibent la transcription des gènes viraux. Dans certains cancers du col utérin, ont été décrites des mutations et des délétions de YY1 qui ne contrôlent plus l'activité du promoteur P97 d'HPV16. La transcription des gènes viraux est aussi régulée par des protéines virales, et en particulier par la protéine E2 qui, sous forme d'homodimère, se fixe au niveau de sites E2BS (E2 binding site). À noter que la région non codante persiste lorsque l'ADN viral est intégré à l'ADN chromosomique. D'autres promoteurs (i.e. P172) situés en amont des gènes tardifs sont impliqués dans la transcription des POL L1 et L2. Leur activation serait dépendante de l'état de différenciation de la cellule.

Phylogénie des papillomavirus

Les papillomavirus sont des virus très anciens, extrêmement stables qui ont évolué avec leur hôte. Chan et al. [9] ont proposé un arbre généalogique de ces virus sur la base des variations des séquences codantes et non codantes, de la phylogénie et de la taxonomie. Parmi la centaine de papillomavirus dénombrés dans les différentes espèces, plus de 70 types sont spécifiques de l'espèce humaine et une trentaine sont à tropisme anogénital. Par convention, un virus constitue un nouveau type lorsque les séquences des POL E6, E7 et L1 présentent une homologie inférieure à 90 % avec l'ADN des autres virus après hybridation en milieu liquide et traitement des hybrides par la nucléase S1. Un sous-type ou un variant, classiquement défini comme un papillomavirus donnant des réactions croisées en hybridation dans des conditions stringentes, mais ayant un profil de restriction différent de celui du papillomavirus prototype, est actuellement reconnu s'il présente entre 90 et 98 % d'homologie de séquence nucléotidique dans le gène L1 avec ledit prototype. Chez l'homme, l'aspect morphologique, l'incidence, la répartition selon l'âge, le mode de transmission et l'évolution clinique des divers types de papillomes suggéraient que certains d'entre eux étaient responsables d'entités cliniques distinctes. En effet, à partir de 1977, H. zur Hausen en Allemagne [10] et, indépendamment, G. Orth et al. en France [11] démontrent l'existence de différents types d'HPV. Les nombreux travaux qui suivent confirment la remarquable pluralité des papillomavirus humains. Ces virus sont ainsi classés le plus souvent en fonction de leur tropisme tissulaire et de leur potentiel oncogénique.

Deux grandes classes sont répertoriées par M. van Ranst [12] :

Les HPV préférentiellement associés aux lésions cutanées. Les HPV de type 1 et 4 par exemple sont fréquemment retrouvés dans les verrues, alors que les HPV de type 5 et 8 sont incriminés dans l'épidermodysplasie verruciforme.

Les HPV infectant les muqueuses anogénitales (col utérin, vulve, vagin, pénis et anus) et oropharyngées. Parmi ces virus, certains sont dits à bas risque ou à faible potentiel oncogène : c'est le cas des HPV6 et 11 communément retrouvés dans les condylomes génitaux, alors que d'autres sont dits à haut risque : c'est le cas des HPV16 et 18 impliqués dans la carcinogenèse du col utérin. Dans ce dernier groupe, sont aussi inclus des HPV dits à risque intermédiaire, il s'agit des HPV31, 33, 35, 51... fréquemment détectés dans les lésions anogénitales.

Une classification simplifiée par H.D. Birley et al. [13] est montrée sur la figure 2. La diversité des types d'HPV résulte probablement de leur évolution dans les différents épithéliums humains. Le taux de mutations est estimé à 3,5.10⁶ substitutions par site et par an, ce qui correspond à un taux 25 fois plus élevé que le taux de mutations observées pour le gène de la bêtaglobine.

Structure et rôle des protéines virales (tableau I)

* La protéine E1. C'est la mieux conservée des protéines virales. Elle est impliquée dans la réplication de l'ADN viral. Des mutations dans le gène E1 interfèrent avec ladite réplication. La protéine E1 des papillomavirus humains et bovins est active après avoir lié la protéine E2. L'hétérodimère E1-E2 se lie à la séquence ori (origine de réplication) localisée dans la région non codante. Cette séquence possède en effet un site de liaison pour la protéine E1 (E1BS : E1 binding site) flanqué lui-même de plusieurs sites de liaison pour la protéine E2 (E2BS). Une mutation dans le site E1BS s'accompagne d'une diminution, voire d'un arrêt de la réplication virale [14]. Par ailleurs, la portion C-terminale de cette protéine très conservée et homologue de l'antigène T du virus SV40 possède différentes activités enzymatiques nécessaires à la réplication, et en particulier une activité hélicase ATP-dépendante qui permet de séparer les deux brins d'ADN avant leur réplication [15].

* La protéine E2. Du fait d'un épissage alternatif, plusieurs protéines E2 sont en fait synthétisées. La structure de la protéine E2 complète est relativement bien conservée entre les papillomavirus. Elle intervient à la fois dans la réplication et la modulation de la transcription virale. Cette protéine comporte trois domaines particuliers :

- Un domaine carboxy-terminal qui est celui de dimérisation et de liaison à l'ADN au niveau de sites E2BS. Une mutation de ces sites ou du domaine C-terminal de la protéine E2 des HPV de type 11 bloque la réplication virale.

- Un domaine amino-terminal qui est celui de régulation de la transcription. L'homodimère E2 se lie avec une très haute affinité (de l'ordre de 10^-11 M) à des séquences palindromes (5'ACCGNNNNCGGT3') présentes en multiples copies dans le génome des papillomavirus. La position de ces séquences étant variable selon les papillomavirus, la protéine E2 stimule ou réprime la transcription des gènes viraux [16]. Pour le papillomavirus bovin de type 1, la protéine E2 active la transcription des gènes E6/E7 à partir du promoteur P89, alors que pour les papillomavirus humains, elle se comporte comme un facteur trans-inhibiteur. Dans ce dernier cas, la protéine E2 se lie aux sites E2BS situés très à proximité de la TATA box des promoteurs P97 d'HPV16 et P105 d'HPV18, provoquant un encombrement stérique au site d'initiation de la transcription et interférant avec la liaison des facteurs de transcription de type TFIID et du facteur SP1.

- Un domaine central, région charnière flexible, variable en séquence et en taille selon les types de papillomavirus.

Cependant, les BPV1 n'expriment des quantités importantes d'ARNm et de protéines que dans les derniers stades de la différenciation des cellules épithéliales. Pour restreindre l'expression des gènes viraux dans les couches basales et parabasales des kératinocytes, ces virus produisent aussi des protéines E2 tronquées dans leur portion N-terminale, capables toujours de lier l'ADN mais réprimant la transcription en entrant en compétition avec la protéine E2 complète pour l'occupation des sites E2BS, ou en formant un hétérodimère avec la protéine E2.

* La protéine E4. Elle est codée par une des régions les plus variables du génome des papillomavirus. Elle peut représenter jusqu'à 30 % des protéines cellulaires. Cette protéine E4 est différemment exprimée dans les lésions cutanées et les lésions muqueuses. Dans les verrues palmaires et plantaires liées à HPV1, elle est synthétisée en grande quantité [17]. La principale protéine E4 est une protéine contenant les 5 acides aminés N-terminaux de la protéine E1, car elle est traduite à partir d'un ARNm E1^E4. D'autres protéines E4 sont issues d'une protéolyse par clivage au niveau N-terminal, ou par dimérisation et multimérisation. Ces protéines E4 sont présentes en quantité beaucoup plus faible dans les lésions muqueuses. On ne les détecte que dans les couches superficielles de l'épithélium, et plus fréquemment dans les lésions contenant une quantité élevée de copies d'ADN viral et de protéines L1 et L2. De ce fait, cette protéine E4, bien que codée par un gène précoce, est considérée comme une protéine tardive exprimée le plus souvent en parallèle avec les protéines de structure. Son rôle n'est pas encore complètement élucidé. Elle permettrait la production de particules virales, en facilitant l'encapsidation du génome et en favorisant la diffusion et la libération des virions par destruction du réseau de filaments de cytokératine [18]. Une autre fonction probable de cette protéine, récemment décrite par J. Doorbar [19], est son interaction avec les ARN hélicases impliquées dans la stabilité des ARN et le contrôle de la traduction.

* La protéine E5. Elle contient 68 % d'acides aminés hydrophobes localisés en particulier dans les régions centrale et N-terminale. Cette hydrophobicité confère à la protéine des propriétés caractéristiques, qu'il s'agisse de la protéine E5 des BPV particulièrement bien étudiée ou de l'HPV16 [20]. La protéine E5 est capable de s'ancrer au niveau des membranes cellulaires et des compartiments subcellulaires (membranes plasmique et nucléaire, appareil de Golgi, réticulum endoplasmique, endosomes) grâce au résidu glutamine en position 17.

La protéine E5 est responsable de l'activation du récepteur à l'EGF (epidermal growth factor) en diminuant sa désensibilisation (ou down-regulation) par différents mécanismes :

- la protéine E5 interagit avec le R-EGF lui-même, retardant son endocytose et augmentant de ce fait sa demi-vie ;

- elle forme aussi un complexe avec une protéine de 125 kDa apparentée aux adaptines qui entrent dans la constitution des cages de clathrine impliquées dans l'endocytose du complexe EGF/R-EGF ; de ce fait, l'endocytose est perturbée ;

- enfin, elle forme un complexe avec une protéine de 16 kDa qui entre dans la constitution de la pompe à protons des endosomes. Il en résulte une diminution de l'acidification des endosomes, limitant alors la dégradation du R-EGF, qui est davantage recyclé à la membrane plasmique.

La protéine E5 est aussi capable d'activer directement le récepteur au PDGF (platelet derived growth factor).

Les activités MAP-kinases (mitogen activated protein), ainsi que l'expression des gènes très précoces de type c-fos et c-jun résultant de l'activation de ces récepteurs, sont augmentées. Ainsi, la protéine E5, qui modifie la transduction de signaux extracellulaires, dérégule la prolifération cellulaire. Les cellules qui expriment cette protéine vont en effet proliférer davantage que les cellules qui ne l'expriment pas. Le complexe AP1 (fos/jun) peut aussi se fixer sur des séquences spécifiques existant au niveau de la région non codante des papillomavirus, et activer l'expression des gènes viraux. La protéine E5 est donc un candidat potentiel pour la transformation cellulaire. La preuve en a été apportée par la transformation de cellules immortalisées NIH3T3 transfectées avec le gène E5.

La protéine E5 serait aussi responsable de troubles de la communication cellulaire se faisant via les jonctions communicantes, car elle déphosphoryle les connexines (CX43 en particulier), principaux constituants de ces jonctions.

Enfin, la protéine E5 semble impliquée dans le défaut d'apprêtement des antigènes viraux, en diminuant l'expression des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité I et de la protéine TAP1 (transporter associated peptide), laquelle permet le transport d'antigènes vers la lumière du réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi (après dégradation des protéines virales dans le protéasome).

* La protéine E6. C'est une protéine qui contient de nombreux motifs Cys-X-X-Cys pouvant lier le zinc et qui lui permettent d'être dirigée vers le noyau. Lorsque le résidu Cys est remplacé par un résidu Gly, la protéine ne migre pas dans le noyau. La protéine E6 des HPV à haut risque (types 16 et 18) comme la protéine E1B de l'adénovirus de type 5 et l'antigène T de SV40 se lie à la p53, une protéine suppresseur de tumeur, produit d'un anti-oncogène, et facilite sa dégradation via l'ubiquitine. Cette propriété n'est pas retrouvée dans le cas de la protéine E6 des HPV à bas risque (types 6 et 11), car l'affinité pour la p53 est moindre [21, 22]. La protéolyse ne peut avoir lieu qu'en présence d'une E6-AP (E6 associated protein) qui transfère directement l'ubiquitine activée sur le substrat p53. Cette hydrolyse de la p53 a de multiples conséquences sur la vie de la cellule.

Dans des conditions physiologiques, la p53 se fixe à l'ADN au niveau de sites spécifiques PBS (p53 binding site) grâce à son domaine C-terminal, le domaine N-terminal étant impliqué dans la modulation de la transcription des gènes qui sont sous sa dépendance et le domaine central possédant des sites sensibles de mutation. La p53 étant dégradée, la protéine p21^Waf1/Cip1, un puissant inhibiteur des kinases dépendantes des cyclines, ainsi que la protéine GADD (growth arrest on DNA damage) ne sont plus exprimées. La cellule n'est donc plus stoppée en G1. Elle perd ainsi son aptitude à corriger les lésions de l'ADN survenues lors de la mitose précédente et devient la cible de nombreuses instabilités génétiques pouvant conduire au phénotype malin. De plus, les deux protéines clés régulant l'apoptose ou mort cellulaire programmée (Bax l'activant et Bcl2 l'inhibant) voient leur expression modifiée. La transactivation de Bax (normalement médiée par la p53) est inhibée. À l'inverse, la transinhibition de Bcl2 (aussi médiée par la p53) est levée. La cellule est incapable d'entrer dans un programme de mort (figure 3). L'inactivation de la p53 par liaison à la protéine E6 des HPV oncogènes équivaut à celle résultant d'une mutation du gène TP53, fréquemment rencontrée dans les cancers du col utérin n'abritant aucun HPV. Des travaux récents s'orientent vers la liaison de la protéine E6 à d'autres protéines cibles que la p53.

* La protéine E7. C'est une phosphoprotéine essentiellement localisée dans le noyau. La protéine E7 des HPV à haut risque (type 16) perturbe le fonctionnement normal d'une cellule, car elle est capable de lier avec une haute affinité une autre protéine suppresseur de tumeur, la p105^Rb, produit du gène de susceptibilité au rétinoblastome. Celle des HPV à bas risque (type 6) a une affinité moindre pour la p105^Rb [23]. La protéine E7 comporte deux régions principales (figure 4) :

- La région amino-terminale (AA 1 à 37-39) contient deux domaines très conservés (CDI et CDII) homologues aux régions contrôles (CR1 et CR2) de la protéine E1A de l'adénovirus 5 et de l'antigène T de SV40. C'est le domaine CDII qui lie spécifiquement la protéine p105^Rb au niveau des sites LXCXE. Il possède aussi un site de phosphorylation d'une sérine par la caséine kinase II (SSEEEDE) [24]. La p105^Rb se lie préférentiellement à la protéine E7 phosphorylée. La protéine E7 des HPV16 est un meilleur substrat pour la caséine kinase II que la protéine E7 d'HPV6. La phosphorylation pourrait donc prendre part au potentiel oncogénique de cette protéine. La liaison de la p105^Rb à E7 favorise la dissociation du complexe p105^Rb-E2F (p105^Rb liée à E2F l'est sous forme déphosphorylée). Le facteur E2F ainsi libéré permet la transactivation de gènes impliqués dans la progression cellulaire et la synthèse d'ADN, tels que les gènes codant les protéines cdc2, cyclines D et A, Myc, Myb, ADN polymérase alpha...

- La région carboxy-terminale contient deux motifs en doigt de zinc impliqués dans la dimérisation de la protéine E7 et la liaison à l'ADN [25].

La protéine E7 peut aussi lier d'autres protéines qui interviennent dans la régulation du cycle cellulaire. Elle lie des protéines apparentées à la p105^Rb, et notamment la p107 (active lors de la transition G1/S et en G2) et la p130 (active lors de la transition G0/G1). Elle est capable d'interagir avec le complexe cyclineA/cdk2 (présent en phase S), et aussi de transactiver le gène de la cycline A (figure 5). Dans un travail réalisé au laboratoire, les ARNm de la cycline A ont été détectés aussi bien dans les lésions infectées par les HPV6/11 que dans les lésions de grade élevé infectées par des HPV16/18. Nous avons conclu que l'expression de cette protéine de régulation du cycle cellulaire comme celle du PCNA (proliferating cell nuclear antigen) n'a pas de signification pronostique [26].

En conclusion, la protéine E7, comme la protéine E6, modifie l'activité de nombreuses protéines cellulaires impliquées dans le contrôle de la division cellulaire.

* La protéine E8. Peu de choses sont connues concernant cette protéine. Récemment, l'équipe de S. Campo [27] a montré que la protéine E8 du BVP4 est capable de transformer des lignées de cellules immortalisées NIH3T3 dont la croissance devient indépendante de l'ancrage.

* La protéine L1. C'est la protéine majeure de capside. Cette protéine glycosylée, hautement conservée entre les papillomavirus, porte les antigènes spécifiques de genre et certains antigènes spécifiques de type. La portion C-terminale de la protéine L1 d'HPV16 comporte deux signaux de localisation nucléaire qui permettent son transport dans le noyau où a lieu l'assemblage des différents constituants du virus. La portion N-terminale contient une séquence YXPPXXP indispensable à la formation de VLP (virus like particle). En effet, les protéines L1 des papillomavirus sont capables de s'auto-assembler en l'absence d'autres protéines virales pour former des particules virales vides ressemblant à des capsides et dénommées VLP. Celles-ci possèdent les mêmes épitopes conformationnels que la protéine native et sont hautement immunogéniques. Elles sont une source d'antigènes pour le développement de tests sérologiques Elisa et pour la production de vaccins [28]. Un travail réalisé par l'équipe de P. Coursaget et notre collaboration a montré une réactivité contre la protéine L1 d'HPV16 chez 50% des femmes infectées par les papillomavirus, contre 6 % seulement dans la population générale [29].

* La protéine L2. C'est la protéine mineure de capside, moins conservée que la protéine L1. Elle contient des antigènes spécifiques de type. Comme pour L1, sa portion C-terminale possède une séquence signal de localisation nucléaire permettant son transfert dans le noyau, alors que la portion N-terminale serait capable de lier l'ADN viral et de le positionner correctement au sein de la capside (on ne sait pas encore comment cette protéine est capable de sélectionner l'ADN viral au sein de l'ADN total). Cette protéine L2 permet, en association avec la protéine L1, l'assemblage du virus et la stabilisation de la capside.

Réplication et transcription des papillomavirus humains

Ces virus présentent un tropisme pour les épithéliums malpighiens cutanéo-muqueux et leur multiplication est étroitement corrélée à la différenciation cellulaire. La production de virus varie selon l'épithélium considéré : si elle est très importante dans le cas des verrues plantaires contenant de grandes quantités d'ADN et d'antigènes viraux, elle est faible dans le cas des papillomes laryngés et des lésions du col utérin (figure 6).

Les HPV pénètrent dans les cellules basales de l'épithélium à la suite d'une lésion tissulaire, d'un microtraumatisme. Des travaux récents suggèrent que les récepteurs des papillomavirus appartiendraient à la famille des intégrines (alpha6beta1 et alpha6beta4) [30]. La brêche est réparée grâce à la prolifération des cellules basales. Dans les cellules infectées par les HPV, l'ADN viral se réplique au rythme des divisions cellulaires et les gènes précoces sont exprimés a minima, si bien que le nombre de copies d'ADN viral est relativement faible (en général, 20 à 50 par cellule). Les cellules deviennent en majorité quiescentes. Elles ne se diviseront, puis se différencieront, que pour remplacer les cellules superficielles qui desquament. Au fur et à mesure de l'ascension des cellules dans les différentes couches de l'épithélium (épineuse, granuleuse et cornée), la réplication virale s'intensifie et chaque cellule abrite finalement quelques millions de copies de génome. Cette réplication est sous le contrôle des deux protéines E1 et E2 (dont la structure et le rôle ont été précédemment détaillés), tandis que la cellule-hôte fournit les enzymes nécessaires à la synthèse d'ADN viral.

En ce qui concerne la transcription des gènes viraux, elle est aussi variable en fonction des couches de l'épithélium. Dans la majorité des tissus infectés par des HPV à bas risque, les gènes viraux précoces (E1, E2, E5, E6, E7) sont faiblement exprimés dans les couches basales, davantage dans les couches intermédiaires. Dans les cellules très différenciées, les gènes E6 et E7 ne sont plus exprimés (action trans-inhibitrice de E2) alors que les transcrits E1^E4, L1, L2 et les protéines correspondantes sont aisément détectables [31, 32]. Les protéines L1 et L2 sont exprimées grâce à l'activation du promoteur tardif au décours de la différenciation cellulaire. Elles permettent l'encapsidation du génome et la production de nouveaux virions, lesquels n'étant pas lytiques sont éliminés par les cellules en voie de desquamation.

L'infection productive des cellules par les papillomavirus se traduit par un effet cytopathique spécifique. En effet, apparaissent des cellules de grande taille dénommées koïlocytes, caractérisées en microscopie photonique et électronique par la présence d'un noyau dense, fréquemment binucléé, entouré d'une vacuole cytoplasmique ovalaire à contours nets [33]. L'expression clinique des lésions liées à ces HPV correspond aux condylomes acuminés, aux verrues qui peuvent persister pendant plusieurs années mais qui peuvent aussi régresser (réaction immunitaire de l'hôte) pour donner des formes subcliniques, voire des formes latentes. La charge virale diminue progressivement et de façon linéaire de la forme clinique à la forme subclinique, puis latente.

Dans un certain nombre de cas, l'ADN viral reste à l'état libre dans la cellule. Une infection latente s'installe, capable, sous l'influence de certains facteurs endogènes ou exogènes (immunodépression locale ou générale, lésion tissulaire), d'évoluer vers une infection productive. Les mécanismes de cette latence ne sont pas encore élucidés. Cette latence s'accompagne-t-elle d'une expression génique minimale ? Si la latence existe réellement, quels sont les facteurs qui influencent le virus à emprunter cette voie et/ou ceux qui bloquent sa réplication ?

Enfin, l'ADN viral peut s'intégrer au génome de la cellule-hôte, de façon aléatoire ou au voisinage du proto-oncogène c-myc (dans la région 8q24). L'intégration, qui est une caractéristique des HPV à haut risque, souvent observée dans les lésions précancéreuses et les tumeurs malignes, apparaît comme un événement important de la dérégulation de l'expression des gènes E6-E7. Après linéarisation du génome et rupture des phases ouvertes de lecture E1/E2, la transcription des gènes E6 et E7 est très augmentée car elle n'est plus réprimée par la protéine E2 [34]. Les ARNm E6 et E7 détectés par hybridation in situ sont présents sur toute la hauteur de l'épithélium dans les lésions dysplasiques de haut grade, en quantité plus importante que dans les dysplasies légères. En revanche, on ne note pas de différence dans l'expression de ces gènes entre les lésions de haut grade et les carcinomes. Cela a permis aux auteurs de suggérer que l'intégration du génome viral est un événement précoce dans le processus de carcinogenèse [32]. Quant aux transcrits L1 et L2, en général ils disparaissent au décours de la progression tumorale (bien que parfois observés dans certains cancers). Les lésions dysplasiques se manifestent par des mitoses anormales, des atypies cellulaires, des troubles de la maturation cellulaire et une désorganisation du tissu épithélial.

En conclusion, les études concernant les papillomavirus ont été largement axées sur la structure du génome viral et le rôle des protéines E5, E6 et E7 dans l'immortalisation et la transformation. La prolifération et la différenciation de kératinocytes, dans des systèmes de culture récemment développés, ont permis d'élucider les mécanismes moléculaires de régulation de la réplication et de la transcription virale.

REFERENCES

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