Rôle différentiel des protéines de tégument interne pUL36 et pUL37 du virus Herpes Simplex type 1 dans l’entrée du génome viral

ARTICLE

Auteur(s) : A Roberts, FJ Rixon, D Pasdeloup

MRC Virology Unit, Church Street, Glasgow G11 5JR, Écosse

Les Herpèsvirus sont des virus enveloppés à ADN de grande taille à la composition complexe. Ainsi, la particule virale est composée de trois structures majeures [1] : la capside contenant le génome, la membrane virale contenant les glycoprotéines d’enveloppe et, entre la capside et la membrane, le tégument, une couche de protéines amorphe dont la structure et la fonction restent floues.

La particule virale fusionne à la membrane plasmique ou au niveau des endosomes. Après fusion, la capside est relarguée dans le cytoplasme et le tégument est perdu à l’exception de deux protéines : pUL36 et pUL37 [2]. La capside migre vers le noyau à l’aide du réseau de microtubules et s’attache au pore nucléaire à travers duquel l’ADN viral est injecté dans le noyau. Démarre alors le cycle réplicatif avec formation de nouvelles capsides dans le noyau dont elles s’échappent par un mécanisme d’enveloppement à la membrane interne de l’enveloppe nucléaire et de désenveloppement à la membrane externe. Une fois dans le cytoplasme, les capsides subissent un « enveloppement secondaire » au niveau de la membrane du trans-golgi, où sont accumulées les glycoprotéines virales, puis sont exocytées [3].

Le fait que les protéines pUL36 et pUL37 soient les seules protéines de tégument à rester associées à la capside lors de sa migration vers le noyau laisse penser qu’elles peuvent jouer un rôle dans les étapes précoces de l’infection.

Lors de nos travaux, nous avons mis en évidence que la protéine pUL36 est nécessaire à la transmission de l’ADN viral dans le noyau alors que pUL37 n’est pas requise.

Les protéines du tégument pUL36 et pUL37 font partie du tégument rattaché à la capside ou « tégument interne » (figure 1A) et sont nécessaires à l’enveloppement de la capside au niveau du réseau trans-golgien [4,5]. Par ailleurs, ces protéines sont les seuls composants du tégument à rester associés à la capside après fusion à la membrane plasmique de la cellule [2]. Malheureusement, du fait que pUL36 et pUL37 sont strictement nécessaires à la morphogenèse virale, il n’a pas pu être possible d’étudier clairement leur rôle dans les étapes précoces d’infection. Afin de contourner ce problème, nous avons développé un système d’infection de cellules polynucléées (syncytia) ainsi que deux virus dérivés du virus Herpes Simplex type 1 (HSV-1), ARΔ36 et FRΔ37, délétés pour les gènes UL36 et UL37 respectivement. Ce système est illustré en figure 1B, dans le cas d’un virus non modifié. Des cellules HFFF sont infectées à une multiplicité d’infection de 0,01 de façon à infecter un petit nombre de cellules (a). Les cellules sont fusionnées post-infection et incubées 24 heures. Pendant ce temps, le noyau infecté produit de nouvelles capsides qui sont relâchées dans le cytoplasme. De là, elles peuvent s’arrimer à des noyaux non infectés et y délivrer leur génome (b). L’infection progresse et de nouvelles capsides sont produites qui peuvent infecter de nouveaux noyaux (c). Après 24 heures, tous les noyaux sont infectés et l’ADN viral y est détectable en concentration croissante depuis le noyau originaire de l’infection (d). Le génome viral est détecté par FISH (Hybridation In-Situ Fluorescente) à l’aide d’une sonde spécifique couplée au Cy3 (rouge). Lors d’une infection par le virus sauvage, la transmission du génome viral depuis un unique noyau infecté vers les noyaux adjacents est effective (figure 1C, WT). En revanche, un virus ne codant pas pour la protéine majeure de capside et donc ne produisant pas de capside ne montre aucune transmission du génome viral (figure 1C, K5ΔZ). Ce phénotype est retrouvé lors de l’infection avec le virus ARΔ36, à la différence que les génomes viraux individuels sont détectables dans le cytoplasme, montrant que les capsides sont formées et s’accumulent dans le cytoplasme mais ne sont pas en mesure de transmettre le génome aux noyaux avoisinants (figure 1C, ARΔ36). Cela contraste avec le phénotype du virus délété pour UL37, pour lequel on détecte le génome viral dans tous les noyaux du syncytium (figure 1C, FRΔ37). Des agglomérats de génomes sont observables dans le cytoplasme, ce qui corrèle les données précédemment publiées selon lesquelles en absence de pUL37, les capsides forment des agrégats cytoplasmiques [5]. Nous déduisons de ces observations que pUL36 est nécessaire à la transmission de l’ADN viral de la capside au noyau ou à une étape préliminaire telle que l’association des capsides au pore nucléaire. En l’absence de pUL36, les capsides s’accumulent dans le cytoplasme des syncytias infectés sans transmettre leur génome (figure 1D). En conclusion, nos résultats confirment le rôle suspecté du tégument interne dans la transmission du génome viral de la capside au noyau, démontrant également que seule pUL36 est requise pour cette étape et non pUL37.

Références

2 Luxton GW, Haverlock S, Coller KE, et al. Targeting of herpesvirus capsid transport in axons is coupled to association with specific sets of tegument proteins. Proc Natl Acad Sci USA 2005 ; 102 : 5832-7.

3 Mettenleiter TC. Budding events in herpesvirus morphogenesis. Virus Res 2004 ; 106 : 167-80.

4 Desai PJ. A null mutation in the UL36 gene of herpes simplex virus type 1 results in accumulation of unenveloped DNA-filled capsids in the cytoplasm of infected cells. J Virol 2000 ; 74 : 11608-18.

5 Desai P, Sexton GL, McCaffery JM, et al. A null mutation in the gene encoding the herpes simplex virus type 1 UL37 polypeptide abrogates virus maturation. J Virol 2001 ; 75 : 10259-71.