ARTICLE
Auteur(s) : V Foulongne, M
Segondy
Laboratoire de virologie, Pôle d’infectiologie, hôpital
Saint-Éloi, centre hospitalier universitaire de Montpellier, 34295
Montpellier Cedex 5
La famille des Polyomaviridae est constituée du seul genre
Polyomavirus dont les représentants infectent de très nombreux
vertébrés. Le polyomavirus murin a été le premier identifié en 1953
par L. Gross lors d’études sur la leucémie de la souris. Le nom de
poly-oma-virus a été proposé car ce virus induit de nombreuses
tumeurs solides chez la souris. Le second représentant, le SV40
(simian vacuolating virus 40), fut isolé en 1960 par Sweet et
Hilleman à partir de culture de la souche atténuée Sabin de
poliovirus sur des cellules de rein de singe. Les premiers
polyomavirus humains ont été identifiés en 1971 : il s’agit du
BK polyomavirus (BKPyV) isolé par S.D. Gardner chez un patient
transplanté rénal et du JC polyomavirus (JCPyV), isolé par B.
Padgett chez un patient présentant une leucoencéphalite multifocale
progressive (LEMP). La dénomination de ces deux polyomavirus
humains dérive des initiales des patients chez lesquels ils ont été
identifiés. Le BKPyV et le JCPyV sont restés pendant plus de trente
ans les seuls représentants connus chez l’homme. Ce n’est que très
récemment que 3 nouveaux polyomavirus humains ont été mis en
évidence, les polyomavirus KI (KIPyV) [1] et WU (WUPyV) [2] et le
polyomavirus des cellules de Merkel (MCPyV) [3]. Ces découvertes
vont sans aucun doute relancer l’intérêt porté à cette famille de
virus.
À ce jour, la physiopathologie des infections humaines par les
polyomavirus n’a été que partiellement décrite à partir des
observations réalisées sur les infections à virus BK et JC. Ces
virus sont très largement ubiquitaires et infectent l’homme avec
des prévalences très importantes. La primo-infection est
généralement asymptomatique et le virus persiste ensuite à vie dans
l’organisme avec de fréquentes réactivations. Ces réactivations
vont induire des manifestations cliniques spécifiques chez les
patients immunodéprimés (néphropathies associées au BKPyV ou
leucoencéphalite multifocale progressive (LEMP) associée au
JCPyV).
Les polyomavirus ont de plus un potentiel oncogène clairement
démontré pour certains polyomavirus animaux mais toujours très
controversé pour les polyomavirus humains [4].
Le KI polyomavirus et le WU polyomavirus
Deux équipes indépendantes ont identifié en Suède [1] et
conjointement aux États-Unis et en Australie [2], deux nouveaux
virus distincts dans des sécrétions respiratoires. Ces virus ont
été appelés respectivement le KI (Karolinska Institute)
polyomavirus (KIPyV) et le WU (Washington University) polyomavirus
(WUPyV). Ces virus ont été identifiés grâce à une méthode de
criblage moléculaire appelée DNAse-SISPA, identique à celle ayant
permis la caractérisation du bocavirus humain [1]. Les auteurs ont
en effet mis en évidence des séquences virales proches des deux
polyomavirus humains connus à ce jour : le BKPyV et JCPyV. Ces
deux nouveaux polyomavirus sont donc respectivement le troisième
(KIPyV) et le quatrième (WUPyV) représentants de la famille des
Polyomaviridae capables d’infecter l’homme.
Dans les deux études initiales les génomes complets de
différents isolats de KIPyV et WUPyV ont été obtenus.
L’organisation génomique montre bien trois régions principales
caractéristiques des polyomavirus : la région précoce codant
pour le grand antigène T (T-Ag) et le petit antigène t (t-Ag), la
région tardive codant pour 3 protéines de capside VP1, VP2 et VP3
et enfin, une zone régulatrice non codante. Les arbres
phylogénétiques montrent que ces deux nouveaux virus sont très
proches et sont assez étroitement apparentés aux polyomavirus de
primates (SV40, BKPyV, JCPyV) (figure 1). Le T-Ag des
WUPyV et KIPyV présente l’ensemble des caractéristiques du T-Ag de
polyomavirus avec notamment un domaine N terminal (HPDKGG) de
liaison à la protéine de choc thermique DnaJ, ainsi que les motifs
consensuels de liaison aux protéines oncosuppressives pRb et p53.
Les virus KIPyV et WUPyV présentent 64 à 71 % d’homologie dans
leurs séquences peptidiques selon les protéines considérées.
L’homologie de ces 2 virus avec les autres polyomavirus de primates
n’est que d’environ 40 % pour les protéines précoces t-Ag et
T-Ag et de seulement 15 à 17 % pour les protéines de capside.
Seules des études ultérieures permettront de dire si ces
différences sont le reflet d’un tropisme cellulaire
particulier.
Ces nouveaux virus ont été initialement détectés dans des
sécrétions respiratoires avec des prévalences de 1 % pour le
KIPyV et de 2,4 % pour le WUPyV. Lors de ces études, l’analyse
d’échantillons de sang et d’urine n’a pas permis de détecter ces
virus, ce qui suggère une distribution dans l’organisme différente
de celle des JCPyV et BKPyV. Ces nouveaux polyomavirus semblent
largement ubiquitaires comme en témoigne leur détection lors de
nombreuses études dans diverses régions du monde. Ils ont en effet
été détectés dans des sécrétions respiratoires avec des prévalences
comprises entre 0,6 % et 7 % dans de nombreux pays dont
la France [5]. Aucune répartition saisonnière ne peut être affirmée
par ces différentes études et la description épidémiologique de ces
deux virus nécessite d’être complétée par d’autres investigations.
Dans la plupart de ces études les virus KIPyV et WUPyV ont été
détectés en situation de co-infection dans 30 à 72 % des cas.
Les populations étudiées dans ces études sont majoritairement des
jeunes enfants et une étude en Écosse rapporte la présence du KIPyV
et du WUPyV chez des patients âgés immunodéprimés [6].
La détection de ces virus dans les sécrétions pharyngées a
naturellement posé la question de leur pathogénicité respiratoire.
Le fort taux de co-infection n’est pas en faveur d’un rôle
pathogène et deux récentes études au Canada et en Écosse n’ont pas
mis en évidence de différences significatives entre le taux
d’infection chez les patients soufrant de pathologies respiratoires
et celui observé dans des populations témoins [6, 7]. La présence
de ces virus dans les sécrétions respiratoires peut être fortuite,
en raison d’une voie de contamination aérienne comme cela est
décrit pour le BKPyV ou le JCPyV, ou peut également être le témoin
d’une sécrétion asymptomatique lors d’une réactivation du virus.
Toutefois, considérant le caractère persistant et le potentiel
oncogène des polyomavirus, il paraît légitime de s’intéresser de
près à ces virus, notamment dans des affections tumorales ou dans
des pathologies liées à l’immunodépression.
Le polyomavirus des cellules de Merkel (MCPyV)
La question de l’implication potentielle des polyomavirus dans des
pathologies tumorales humaines vient de trouver de nouveaux
développements avec la description très récente du polyomavirus des
cellules de Merkel (MCPyV) par l’équipe de Feng et al. à Pittsburg
[3]. Ce nouveau polyomavirus a en effet été identifié chez des
patients atteints d’une tumeur cutanée rare mais particulièrement
agressive, le carcinome des cellules de Merkel, et l’association de
ce nouveau virus avec cette tumeur paraît significative. Les
cellules de Merkel sont des cellules neuroendocrines présentes dans
le tissu cutané qui agissent comme des mécano-récepteurs sensibles
à la pression. Si ce carcinome est très rare, son incidence a
augmenté ces dernières années, notamment chez les patients
immunodéprimés. Cette pathologie est en effet plus fréquente chez
les patients transplantés, les patients soufrant d’hémopathies
malignes ou encore chez les patients infectés par le VIH, ce qui
suggère une possible origine infectieuse. Les auteurs de cette
étude ont développé une approche originale pour détecter de
nouvelles séquences virales. Cette technique – qui par certains
aspects rappelle l’approche de RDA (Representational Differences
Analysis) qui avait conduit cette équipe à la découverte du HHV8
dans des lésions de sarcome de Kaposi – est basée sur l’analyse
différentielle d’une banque de transcrits issus de tumeurs par
rapport aux séquences humaines connues. Cette approche a été
dénommée DTS, pour Digital Transcriptome Subtraction. Ainsi grâce
aux nouvelles techniques de pyroséquençage, une banque d’environ
400 000 séquences de cDNA a été comparée et systématiquement
soustraite aux séquences attendues du génome humain, et seules les
séquences sans homologie avec les banques de données humaines ont
été analysées. Parmi ces séquences de transcrits
« étrangers », certaines présentaient des homologies
significatives avec les séquences du polyomavirus du singe vert
africain (African Green Monkey polyomavirus ou B-Lymphotropic
polyomavirus, LPyV) (figure 1). Les auteurs ont
pu ensuite caractériser la séquence complète d’un nouveau
polyomavirus qu’ils ont appelé le polyomavirus des cellules de
Merkel (MCPyV). Les séquences du MCPyV ont été recherchées dans 7
biopsies de tumeurs cutanées primitives et 1 biopsie cutanée issue
d’une infiltration adjacente d’une de ces tumeurs, ainsi que dans
deux biopsies de ganglions dont un ganglion métastatique d’une des
tumeurs primitives testées. Deux groupes contrôles ont également
été testés ; un groupe de 25 échantillons de tissus cutanés
(peaux normales, lésions de Kaposi, lésions de mélanome et peaux
inflammatoires) et un groupe de 59 échantillons de tissus provenant
de diverses localisations du corps (liste exhaustive disponible sur
le site de Science “online supporting material” :
http ://www.sciencemag.org/cgi/content/full/1152586/DC1).
Les séquences du MCPyV ont été retrouvées dans 8 biopsies de
carcinome de Merkel sur les 10 testées (80 %) mais également
dans 8 % (5/59) de tissus provenant de différents sites du
corps ou encore dans 16 % (4/25) des tissus cutanés testés en
contrôle. Dans notre expérience, lors d’une étude pilote
préliminaire, les séquences du MCPyV ont été détectées dans 8 des 9
lésions de Merkel testées mais dans aucun des tissus contrôles [8].
Ce nouveau polyomavirus est donc détecté fréquemment dans les
lésions de carcinome de Merkel, mais, d’après les résultats de Feng
et al. [3], il paraît également exister dans d’autres tissus ou
chez des patients en bonne santé. Toutefois dans les cas de tumeurs
de Merkel, l’équipe de Feng a clairement démontré que le génome du
virus était présent sous forme intégrée au génome cellulaire dans 6
des 8 tumeurs positives. Ces conclusions dérivent de l’étude de
profils de restriction analysés en Southern Blot avec une sonde
spécifique de l’antigène T du MCPyV. Les auteurs ont en effet
montré que seuls deux profils présentaient une bande de 5,4 kb
correspondant à la taille attendue du génome viral et suggérant
donc un virus épisomal. Dans les autres cas, les bandes obtenues ne
peuvent s’expliquer que si le génome viral est intégré dans un site
unique pour la majorité des cellules de la tumeur. Ces résultats
indiquent que cette intégration avait vraisemblablement précédé
l’expansion tumorale, suggérant ainsi que le virus puisse être
l’inducteur de la carcinogenèse. Un argument qui conforte cette
hypothèse d’une intégration clonale est l’obtention d’un profil
d’intégration virale identique entre la tumeur primitive et le
ganglion métastasé correspondant, observé chez l’un des patients.
Le carcinome de Merkel serait donc le premier exemple de cancer
humain pour lequel un génome de polyomavirus est intégré à l’ADN
cellulaire. Il a été précédemment indiqué que le MCPyV est
phylogénétiquement proche du B-lymphotropic polyomavirus (LPyV)
découvert chez le singe vert africain. Or, des études maintenant
anciennes avaient montré la présence d’anticorps neutralisants
vis-à-vis de ce virus simien dans environ 20 % des sérums
humains testés [9]. L’hypothèse selon laquelle ces anticorps
seraient en fait des anticorps dirigés contre le MCPyV produisant
une réaction croisée avec le LPyV mérite d’être explorée. De la
même façon, il a récemment été découvert par microscopie
électronique la présence de particules virales évocatrices de
polyomavirus dans des lésions cutanées appelées trichodysplasies
survenant chez des patients immunodéprimés et se développant aux
dépens des follicules pileux [10]. Les tentatives d’identification
de ce virus ayant à ce jour échoué pour mettre en évidence un
polyomavirus ou un papillomavirus connus, il semble également
légitime d’explorer la piste du MCPyV.
Le MCPyV est-il l’agent causal du carcinome de Merkel ? La
question reste naturellement posée et les travaux de l’équipe de
Pittsburg, nécessitent d’être confirmés par d’autres études
incluant des approches cliniques, épidémiologiques et virologiques.
Il apparaît nécessaire par exemple de confirmer que l’intégration
virale est significativement associée au tissu tumoral et d’établir
alors la cartographie de ces sites d’intégration qui pourraient
comme le suggère l’étude de Feng impliquer des gènes
onco-suppresseurs. Il sera également intéressant d’étudier
l’expression des oncoprotéines virales dans les cellules tumorales.
Le potentiel oncogène du T-Ag du MCPyV reste encore à démontrer.
Cette protéine semble légèrement différente des oncoprotéines
prototypes des autres Polyomaviridae, avec notamment une moindre
conservation et des mutations dans la région C-terminale. Enfin, si
ce virus est l’agent causal du carcinome de Merkel, l’ensemble de
sa physiopathologie et de son histoire naturelle reste à
découvrir.
La découverte des nouveaux polyomavirus est une illustration des
efforts consentis ces dernières années grâce en particulier à la
biologie moléculaire pour la caractérisation de l’ensemble des
virus qui infectent l’homme, ce que certains auteurs ont défini
comme le « virome » humain. Ces découvertes sont
essentielles et ouvrent de vastes champs d’investigation car elles
posent souvent plus de questions qu’elles n’en résolvent.
Références
1 Allander T, Andreasson K, Gupta S, et al.
Identification of a third Polyomavirus. J Virol 2007 ;
81 : 4130-6.
2 Gaynor AM, Nissen MD, Whiley DM, et al.
Identification of a novel Polyomavirus from patients with acute
respiratory tract infections. PloS Pathog 2007 ; 3 :
e64.
3 Feng H, Shuda M, Chang Y, Moore PS. Clonal
integration of a polyomavirus in human Merkel cell carcinoma.
Science 2008 ; 319 : 1096-100.
4 Randhawa P, Vats A, Shapiro R. The pathobiology
of polyomavirus infection in man. Adv Exp Med Biol 2006 ;
577 : 148-59.
5 Foulongne V, Brieu N, Jeziorski E,
Chatain A, Rodière M, Segondy M. KI and WU
polyomaviruses in children, France. Emerg Infect Dis 2008 ;
14 : 523-5.
6 Abed Y, Wang D, Boivin G. WU polyomavirus in
children, Canada. Emerg Infect Dis 2007 ; 13 :
1939-41.
7 Norja P, Ubillos I, Templeton K,
Simmonds P. No evidence for an association between infections
with WU and KI polyomaviruses and respiratory disease. J Clin Virol
2007 ; 40 : 307-11.
8 Foulongne V, Kluger N, Dereure O, Brieu N,
Guillot B, Segondy M. Merkel cell polyomavirus in
patients with Merkel cell carcinoma, France. Emerg Infect Dis
2008 ; 14 : 1491-3.
9 Brade L, Müller-Lantzsch N, Zur Hausen H.
B-lymphotropic papovavirus and possibility of infections in humans.
J Med Virol 1980 ; 6 : 301-8.
10 Sperling LC, Tomaszewski MM, Thomas DA.
Viral-associated trichodysplasia in patients who are
immonocompromised. J Am Acad Dermatol 2004 ; 50 :
318-22.
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