ARTICLE
La propagation des virus à ARN s'accompagne fréquemment
de celle d'objets pseudoviraux tels que ARN satellites, virus satellites,
virus défectifs et, enfin, ARN chimériques. Les virus et
ARN satellites requièrent la présence d'un virus auxiliaire
fonctionnel pour leur infectiosité, ce en dépit d'une faible
analogie de séquence avec l'ARN génomique viral. À
l'inverse, les ARN défectifs interférents (DI) sont dérivés
du génome du virus sauvage, mais leur propagation reste strictement
dépendante de celle du génome parental. Les ARN DI se singularisent
par leur capacité à interférer négativement
avec la réplication du virus parental. Il existe néanmoins
des éléments défectifs pour lesquels aucune activité
interférante ne s'observe, et ils sont alors désignés
par ARN D. Les virus défectifs sont également dérivés
du virus sauvage, et ne nécessitent la présence de ce dernier
que dans certaines conditions. Les ARN chimériques, quant à
eux, sont des molécules recombinantes qui associent des séquences
issues du virus sauvage mais aussi d'autres sources.
Nous proposons dans cette revue de nous focaliser sur les ARN DI des
coronavirus, dont l'intérêt en vue d'une meilleure connaissance
a été souligné par les travaux effectués
depuis une vingtaine d'années. Auparavant, quelques notions relatives
à leur organisation génomique ainsi qu'à leur mode
de réplication seront présentées. Elles sont nécessaires
afin d'intégrer les différents aspects des ARN DI au sein
de leurs mécanismes réplicatifs et transcriptionnels,
lesquels sont complexes et étroitement liés avec ceux
de phénomènes de recombinaison, particulièrement
importants chez ces virus.
Organisation génomique
et transcription
La famille des Coronaviridae représente un groupe de
virus enveloppés avec un génome constitué par un
ARN monocaténaire de polarité positive. Elle comprend
deux genres, les Coronavirus et les Torovirus. Récemment,
les Coronaviridae et les Arteriviridae ont été
regroupés dans un nouvel ordre appelé Nidovirales.
À ce jour, 14 coronavirus ont été répertoriés,
12 ayant fait l'objet d'études plus approfondies (tableau
1). Ce sont des agents pathogènes spécifiques
des vertébrés, capables d'infecter plusieurs espèces
de mammifères et d'oiseaux avec des spécificités
d'hôte et de tissu assez marquées [1]. Transmis par voie
oro-fécale ou aérienne, ils engendrent préférentiellement
des désordres digestifs ou respiratoires.
Structure et transcription du génome
Les coronavirus possèdent un génome d'une
taille inhabituelle (27-32 kb), en fait le plus grand génome ARN
connu à ce jour. L'organisation génomique ainsi que l'ordre
séquentiel de la plupart des cadres ouverts de lecture (ORF) sont
conservés (figure 1, A).
Cet ARN de polarité positive, coiffé en 5' et polyadénylé
en 3', est infectieux, c'est-à-dire qu'après transfection
dans des cellules sensibles il peut initier un cycle viral, lequel se
déroule entièrement dans le cytoplasme. Le génome
dirige à la fois les processus réplicatifs et ceux correspondant
à la synthèse des ARN messagers (ARNm). À l'extrémité
5' des ARN génomiques et sous-génomiques se trouve une séquence
de tête d'une centaine de bases appelée leader. Les
deux premiers tiers du génome correspondent au locus polymérase
(20 kb), le reste codant pour les protéines de structure et un
certain nombre de gènes dont les fonctions restent indéterminées.
La figure 1, B illustre
les étapes simplifiées du cycle réplicatif chez
les coronavirus. Comme pour tout virus à ARN de polarité
positive, la première étape, après synthèse
de novo d'un complexe polymérase fonctionnel (traduction
du locus polymérase et maturation post-traductionnelle), consiste
en la synthèse d'ARN négatif. Ce dernier sera ensuite
utilisé comme matrice pour la synthèse des ARN positifs
génomiques et pour celle des ARN positifs sous-génomiques
à partir desquels seront traduites les protéines de structure.
De nouveaux virions peuvent alors être assemblés.
La transcription discontinue des messagers
Un des aspects marquants de la transcription chez les
coronavirus est la production d'une série d'ARNm sous-génomiques
formant un ensemble de type « emboîté » (figure
2), particularité dont l'ordre des Nidovirales tire
son nom. Les ARNm sont en effet coterminaux en 3', et ils ont aussi en
commun la séquence de tête leader en 5'. Cette dernière
séquence, dérivée de l'extrémité 5'
du génome viral, est fusionnée au corps des ARNm selon un
mode particulier de transcription, dit « discontinu ». Les ARNm
sont donc constitués par la fusion de deux régions non contiguës
du génome. La connexion entre ces deux segments met en jeu une
séquence consensuelle que l'on retrouve sur le génome à
la fois dans la partie 3' du leader et en 5'-proximal de chaque unité
transcriptionnelle. Le corollaire d'une telle structure est que le leader
est complémentaire, au niveau de ce même consensus, de l'ARN
sous-génomique négatif. Par ailleurs, chaque ARNm contient
en totalité les ARNm de taille inférieure, et seule la région
5' ne chevauchant pas l'ARNm de taille immédiatement inférieure
est traduite. Les ARNm sont donc de structure polycistronique, mais fonctionnent
pour la plupart comme des ARNm monocistroniques. Deux modèles majeurs,
chacun s'appuyant sur des observations expérimentales effectuées
en majorité sur des DI, sont actuellement proposés pour
tenter d'expliquer le mode opératoire de la transcription discontinue
des coronavirus.
* Acquisition du leader lors
de la synthèse d'ARN positif ( figure
2, B). Ici, le leader jouerait en quelque sorte un rôle d'amorce,
permettant la synthèse d'une molécule d'ARN sous-génomique
à partir de la matrice antigénomique [2, 3]. Dans un tel
contexte, des molécules de leader seraient générées
en excès, via un mode de fonctionnement non processif de
la polymérase virale. Les séquences leader « libres
» seraient ensuite transloquées vraisemblablement au
sein d'un complexe ribonucléo-polymérasique vers
la partie complémentaire des sites consensus présents sur
la matrice négative. Un appariement base à base complémentaire,
seul mécanisme postulé initialement, est très probablement
renforcé par des interactions protéine-ARN, faisant également
intervenir des protéines cellulaires [4].
* Acquisition du leader lors de la synthèse
d'ARN négatif (Figure
2, C). Ce modèle, qui repose en grande partie sur la mise
en évidence, dans les cellules infectées, d'ARN sous-génomiques
négatifs doté d'un anti-leader [5], propose que ces derniers
servent de matrices pour la synthèse des ARNm. Les séquences
consensus intergéniques fonctionneraient alors, non comme des
promoteurs internes, mais comme des atténuateurs transcriptionnels
de la polymérase lors de la synthèse d'ARN négatif.
La polymérase viendrait ensuite copier un leader en cis
à l'extrémité 5' du génome ou en trans
sur un autre ARN sous-génomique. Les différents ARN sous-génomiques
négatifs ainsi produits serviraient à leur tour de matrice
pour la synthèse des ARNm.
Les ARN défectifs
interférents
La figure 3 illustre
l'ensemble des molécules d'ARN défectives naturelles décrites
à ce jour chez les coronavirus. On peut remarquer que ces DI
sont issus de 4 des 14 espèces de coronavirus connus, mais qui
sont représentatifs des 3 sous-groupes génétiques
(tableau 1). D'autre
part, la taille de ces DI s'échelonne entre 2,2 et 25 kb, soit
pour certains une taille assez proche de celle du génome viral
complet.
Recombinaison et origine des DI
Les ARN DI naturels sont générés spontanément
à la suite d'événements de recombinaison au cours
de la réplication virale. En l'absence d'évidence d'un
quelconque processus d'épissage chez les coronavirus, le mécanisme
fondamental adopté dans cette revue sera celui qui fait intervenir
un saut en cis ou en trans de la polymérase en
cours de synthèse, à partir d'une matrice donneuse vers
une matrice acceptrice de même polarité (copy-choice)
[6]. Dans le cas des coronavirus, on ignore si cette recombinaison
intervient ou non préférentiellement pendant la synthèse
d'ARN négatif. Par ailleurs, les données de séquence
disponibles ne faisant pas apparaître d'homologies à proximité
des régions de jonction, il est admis que les DI des coronavirus
seraient en majorité les produits d'une recombinaison de type
illégitime.
Caractéristiques structurales et fonctionnelles
des DI
Les règles de base auxquelles obéit l'organisation
des DI naturels laisse place à une grande diversité. Premièrement,
les DI doivent posséder deux segments identiques aux extrémités
5' et 3' du génome parental, dont la taille varie plus ou moins
selon les virus. Ces extrémités incluent les régions
minimales en cis promotrices de la synthèse d'ARN positif
ou négatif, indispensables à une réplication efficace
des DI. Deuxièmement, les DI présentent des réarrangements
internes, issus de délétions d'importance variable, aboutissant
à une mosaïque linéaire de segments discontinus par
rapport à l'ARN génomique. Ces réarrangements pourraient
conférer de nouvelles propriétés aux DI. Troisièmement,
des signaux tels que ceux dirigeant l'encapsidation doivent être
préservés chez les DI aptes à se propager lors de
passages en série en culture cellulaire. L'aptitude à interférer
efficacement ou non avec le virus parental n'est pas prévisible
sur la base de ces seuls éléments structuraux.
Les DI naturels ont été décrits chez les coronavirus
murin (MHV) [7, 8], bovin (BCV) [9], aviaire (IBV) [10] et, enfin, chez
le coronavirus porcin (TGEV) [11]. Une particularité remarquable
des DI coronavirus de grande taille, hormis leur « gigantisme »
(DissA, 25 kb chez le MHV-JHM ; DI-A, 22 kb chez le TGEV), tient à
leur aptitude potentielle à se répliquer de façon
autonome [11, 12], contrairement aux DI de taille plus restreinte. Ces
« maxi-DI » ont en effet été décrits
comme possédant toute la région du locus polymérase,
tandis qu'ils seraient délétés de la quasi-totalité
de la partie 3' du génome. Ils sont donc virtuellement indépendants
du virus parental, en tout cas au plan réplicatif et/ou transcriptionnel,
à défaut de celui de l'assemblage, qui reste tributaire
du génome parental pour l'apport des protéines de structures,
codées par la région 3'. Toutefois, en l'absence d'une
telle molécule synthétique, susceptible d'être transfectée
hors de tout contexte viral, l'autonomie de réplication de ces
maxi-DI n'a pu encore être formellement démontrée.
* Les DI au sein de la machinerie transcriptionnelle
L'étude des DI de plus petite taille a largement
contribué à l'exploration de nombreux aspects liés
aux mécanismes réplicatifs et transcriptionnels des coronavirus.
Cela n'est pas surprenant, compte tenu de la taille excessivement grande
du génome des coronavirus et de l'absence d'un ADNc infectieux
qui permette une approche de génétique inverse. De manipulation
plus aisée, ces DI se sont révélés être
les outils de choix pour l'étude de ces différents mécanismes,
au demeurant fort complexes. Chez certains d'entre eux [13], mais pas
chez d'autres [14, 15], la présence d'une grande phase ouverte
de lecture, permettant une traduction en cis, apparaît conditionner
une réplication et une propagation efficaces. Le rôle de
ce cadre de lecture (dans lequel des segments discontinus, issus des réarrangements
internes, se retrouvent en phase), est loin d'être clair. Dans le
cas du DI de 2,2 kb du BCV, la présence d'un ORF codant pour la
protéine N est nécessaire pour une réplication optimale
de ce DI [13]. Le DI-91 de l'IBV supporte la délétion de
son ORF sans grand préjudice, mais non sans effet sur son accumulation
[15]. Dans le cas du MHV, plusieurs situations coexistent : le DI-a provenant
de la souche A59 voit sa réplication chuter de manière drastique
si l'ORF est trop délété [16], tandis que les ORF
associés aux DI issus de la souche JHM peuvent être modifiées
sans effet apparent [17, 18]. Ces observations suggèrent que des
déterminants de nature bien distincte, la présence d'un
grand cadre de lecture n'étant que l'un d'entre eux, sont susceptibles
de contrôler la réplication des DI.
D'autre part, l'utilisation des DI a permis la mise en évidence
de plusieurs facteurs cellulaires capables de se lier spécifiquement
à diverses régions du génome des coronavirus. La
plupart d'entre eux seraient impliqués dans les processus de
transcription et/ou de réplication de l'ARN viral. Plusieurs
régions hautement structurées, de type pseudo-nud
ou tige-boucle, identifiées sur l'ARN génomique interagiraient
avec certains de ces facteurs cellulaires. Pour le MHV par exemple,
trois types de facteurs cellulaires (p70, p48 et p35/38) seraient capables
de reconnaître les séquences consensus intergéniques
de l'ARN antigénomique, proposées comme site d'initiation
de la transcription des ARNm [19]. Le facteur p35/38 serait aussi impliqué
dans la liaison avec le leader. Ces protéines agiraient comme
des facteurs de transcription capables de moduler l'expression des différents
messagers. D'autres protéines cellulaires ont été
décrites comme pouvant interagir sur des régions spécifiques
de l'extrémité 3' non codante du MHV [20, 21]. La déstabilisation
de ces structures en 3' affecte en effet à la fois les synthèses
d'ARN négatif et positif pour ce DI muté. En outre, l'introduction
d'une mutation en amont de cette structure 3' conduit à l'incapacité
pour ce DI, par ailleurs efficacement répliqué, à
se recombiner avec le virus parental. Il s'agirait donc là d'une
interaction ARN-protéine intervenant à la fois dans la
réplication virale et les phénomènes de recombinaison
associés à l'extrémité 3'. Récemment,
une nouvelle structure tige-boucle a été mise en évidence
dans l'extrémité 3' du MHV [22]. Son originalité
résiderait dans la capacité de contrôler, via
une médiation physique entre les extrémités 5'
et 3', la synthèse des ARN génomique et sous-génomique
de polarité positive. La plupart de ces facteurs cellulaires
ne correspondent pas à des entités connues, et leurs fonctions
exactes, du point de vue tant cellulaire que du mode d'action sur la
réplication virale, restent à élucider. La découverte
de ces facteurs conduit à une vision plus juste de la part que
peut prendre le contexte cellulaire dans la réplication et la
transcription des coronavirus, et souligne la complexité potentielle
de la régulation des événements réplicatifs,
voire de recombinaison, par le jeu d'interactions multiples avec des
facteurs protéiques.
* Interférence
Nombre de DI des coronavirus partagent avec ceux d'autres
virus à ARN [23] l'aptitude à inhiber de manière
compétitive la réplication du virus parental et la propension
à s'accumuler en abondance numérique inverse à celle
du génome. Cette dernière propriété serait
fonction notamment de la taille des molécules interférentes
: plus petit serait un DI par rapport au génome parental et plus
grande serait sa tendance à s'accumuler. D'autre part, il est généralement
admis que le mécanisme d'interférence le plus répandu
consisterait en un détournement de la polymérase virale
vers la réplication des petites molécules défectives,
cette dernière finissant en quelque sorte par être «
titrée » par les DI, devenus numériquement supérieurs.
Toutefois, dans le cas des DI autoréplicatifs, c'est-à-dire
codant pour leur propre polymérase virale, une interférence
peut également s'observer, ce qui pose la question du mécanisme
en cause.
La figure 4 illustre
un tel phénomène, observé dans le cas du TGEV.
Il s'agit d'un DI de haut poids moléculaire (22 kb), désigné
DI-22, isolé dans notre laboratoire au cours de passages successifs
à forte multiplicité d'infection sur des cellules porcines
de la lignée ST. Sa taille et sa structure interne sont comparables
à celles précédemment décrites pour le DI-A
(figure 3). Le DI-22
possède lui aussi la région correspondant au locus polymérase
et est délété de la majorité de la partie
3' avale. Il est donc potentiellement autonome pour sa réplication.
Cependant, l'oscillation du titre infectieux au cours des passages,
accompagnée d'une fluctuation en proportion inverse de l'ARN
DI-22 et de l'ARN génomique, témoigne d'une forte activité
interférente. Nous pensons que cette interférence repose
en grande part sur une compétition pour l'encapsidation entre
l'ARN du DI-22 et l'ARN génomique. À partir d'une quantité
d'ARN génomique donnée pour un cycle viral sera produite
une quantité finie des différents ARNm. L'émergence
du DI-22 dans un tel contexte peut conduire à une concentration
accrue de polymérase dans le cytoplasme, mais pas des protéines
structurales pour lesquelles il est justement défectif. Or la
production des particules virales infectieuses est tributaire du niveau
d'expression des protéines de structure S, M et E [24]. Si les
ARN du DI-22 et du virus parental sont encapsidés avec une efficacité
comparable, la proportion de virions néosynthétisés
ayant incorporé un ARN génomique complet va donc chuter.
Le phénomène va s'amplifier au cours des passages, jusqu'au
point où la quantité de protéines structurales,
dépendante de l'ARN génomique, deviendra trop limitante
pour assurer une encapsidation efficace du DI-22, pourtant majoritaire
dans les cellules infectées (figure
4, P18). La balance stchiométrique entre les deux
espèces moléculaires va alors commencer à s'inverser,
et l'ARN génomique pourra réapparaître tandis que
celui du DI-22 chutera. Cette hypothèse n'exclut pas d'autres
mécanismes, tels que le rôle de structures génomiques
dotées d'un pouvoir interférent intrinsèque, mais
non encore décrites chez les coronavirus.
Signification biologique et propagation des DI
Il est couramment admis que l'accumulation d'un DI,
une fois apparu, est la résultante de deux facteurs antagonistes,
exerçant simultanément une pression de sélection
positive et négative : la compétitivité du DI à
l'égard du virus parental et l'échappement de ce dernier
à l'interférence créée. Ces phénomènes
de compétitivité et d'échappement décident
du maintien ou non d'une molécule défective dans un environnement
donné. Une phase ouverte de lecture peut dans certains cas représenter
un avantage sélectif (cf. supra), de même que l'aptitude
à l'encapsidation et à la réplication. L'ensemble
de ces mécanismes contribue à créer une dynamique
évolutive de ces molécules au sein des cellules infectées,
dont il convient d'évoquer les effets potentiels en termes de relation
hôte-virus.
Les maxi-DI (type DIssA et DI-A), virtuellement
indépendants du virus parental, pourraient jouer un rôle
dans le phénomène d'infection persistante, que plusieurs
coronavirus ont une propension à établir [27, 28]. La persistance
du coronavirus murin dans le cerveau des souris, associée à
la présence d'ARN viral mais sans production de virions infectieux
[25], pourrait en être une illustration, de même que la synthèse
persistante de protéines et d'ARN du MHV, déjà observée
en culture cellulaire sans infectiosité décelable [26].
Par ailleurs, il est tentant de penser que les DI, de par l'acquisition
de nouvelles propriétés, pourraient favoriser certaines
pathologies. Un exemple particulièrement démonstratif d'une
telle situation est offert par un pestivirus, le CSFV (classical swine
fever virus), un virus généralement non cytopathogène
en culture de cellule, et pour lequel il a été clairement
établi que l'effet cytopathique parfois observé tenait à
la présence de certains DI naturels [29].
On peut également s'interroger sur l'incidence que pourrait
avoir la propagation de DI sur les interactions établies entre
les coronavirus et leurs hôtes dans le contexte général
de la notion de quasi-espèces, même si cette notion n'est
pas formellement validée dans leur cas. Ce terme traduit l'existence
d'une population virale hétérogène constituée
par des séquences génomiques faiblement divergentes, reliées
phylogénétiquement à un ascendant commun. À
un environnement donné correspond une quasi-espèce constituée
d'une espèce virale dominante stable associée à
un ensemble hétérogène complexe d'espèces
minoritaires [30, 31]. Il arrive qu'une sous-population virale minoritaire
devienne à son tour dominante en fonction de changements subits
par l'hôte, et réoriente la pathogénie [32]. Il
serait intéressant d'examiner dans quelle mesure une telle dynamique
moléculaire s'applique aux génomes défectifs, d'autant
qu'il a été proposé, sur la base d'une modélisation
mathématique appliquée à des données expérimentales
relatives à des DI de différents virus, que leur comportement
évolutif, non prévisible, répondait à la
théorie du chaos [33]. Il n'est pas interdit de spéculer
que de tels phénomènes pourraient participer à
l'émergence de nouveaux pathogènes chez les coronavirus
[34, 35].
Un mécanisme
général de recombinaison ?
Les coronavirus se singularisent par un taux de recombinaisons intergénomiques
particulièrement élevé au sein des virus à
ARN. Dans le cas du MHV, on peut observer jusqu'à 25 % de génomes
recombinants par cycle réplicatif lors d'une co-infection par
deux variants. Il a d'ailleurs été proposé que
ce mécanisme contribue au maintien de l'intégrité
du génome, au sein duquel le taux de mutations ne semble pas
différent de celui qui s'observe chez des virus ayant un génome
d'une taille nettement plus faible. Les premières études
réalisées sur des mutants thermosensibles ont permis de
mettre en évidence l'existence de multiples crossing-overs,
répartis de façon apparemment aléatoire sur l'ensemble
du génome. D'autre part, il existerait un gradient de recombinaison
de 5'-3', ce qui, compte tenu de la structure 3'-coterminale des ARNm,
suggère l'intervention de ces derniers comme accepteurs de recombinaison
[36].
Recombinaison entre l'ARN génomique et les
DI
Le génome des coronavirus semble donc être le siège
d'événements de recombinaison homologue à la fois
légitimes et illégitimes. Il n'a pas été
décrit à ce jour d'événement de recombinaison
intergénomique illégitime. Cependant, les DI, issus d'une
recombinaison illégitime, pourraient ultérieurement subir
les deux types d'événements. Nous avons déjà
mentionné qu'un DI pouvait se modifier au fil des passages, sa
taille et sa structure évoluant vers des formes plus adaptées
à un environnement donné, notamment à la faveur
d'événements de recombinaison additionnels. Enfin, il
existe des observations montrant que de l'ARN d'origine génomique
pouvait être incorporé dans les ARN DI, et vice versa.
Un « brassage » génétique entre molécules
génomiques sous-génomiques, et DI eux-mêmes est
donc possible.
Le mécanisme de formation des ARNm peut-il
être aussi celui des DI ?
Un phénomène de recombinaison particulier,
mis en évidence dans le cas du MHV, est l'échange de la
séquence leader lors de la coréplication d'un ARN génomique
et d'un ARN défectif [37]. Selon M. Lai, ce type de recombinaison
serait très similaire à celui qui pourrait être mis
en uvre pour l'acquisition du leader lors de la synthèse
des ARNm. Dans ce cas de figure, il s'agirait d'une recombinaison à
très haute fréquence, d'un ordre de grandeur supérieur
à celui de la recombinaison intergénomique, tous les ARN
génomiques et messagers étant pourvus d'un leader. Elle
reposerait sur le fait que la séquence consensus pourrait constituer
un site spécifique de recombinaison (hot-spot). Ce point
relatif à la recombinaison pendant les étapes de la transcription
reste cependant controversé [38]. En effet, dans le cas du BCV,
il n'a jamais pu être mis en évidence de leader libre intracytoplasmique
; de plus, si la séquence consensus du leader de l'extrémité
5' d'un DI est délétée, ce dernier reste néanmoins
apte à recombiner de façon efficace au niveau du leader
muté [9, 13]. Il semblerait donc que la seule complémentarité
du leader ne puisse pas ici être incriminée de façon
décisive.
Si les mécanismes de formation des DI étaient ceux mis
à contribution lors d'un amorçage interne par du leader
libre, on devrait s'attendre à une fréquence accrue de
crossing-overs à proximité des régions consensus.
Or, en examinant les structures des différents DI de la figure
3, on constate que sur 38 crossing-overs, seulement 4
se trouvent au voisinage des régions consensus intergéniques.
Toutefois ces données ne tiennent pas compte d'éventuels
remaniements subits au cours des passages, susceptibles de faire apparaître
d'autres sites préférentiels de recombinaison que ceux
mis en cause lors de leur formation. Il est donc possible qu'un tel
processus participe à la genèse de génomes défectifs
de type DI. Cela étant, un mécanisme général
de recombinaison chez les coronavirus, à supposer qu'il existe,
reste à établir. Comment la séquence accepteur
de recombinaison peut-elle être sélectionnée par
la polymérase ? S'il existe de tels sites préférentiels
de recombinaison, au-delà du cas particulier du leader, quels
sont leurs caractéristiques ? À cet égard, les
nombreuses structures tige-boucle, récemment mises en évidence
chez les coronavirus, seraient-elles capables de diriger la recombinaison,
comme décrit chez les turnip crinkle [39] et tomato
bush stunt virus [40] ? L'intervention de séquences riches
en AU, incriminées dans le cas du bromovirus [41], est également
envisageable.
Les DI comme outils de
recombinaison ciblée
La première démonstration éclatante
de l'intérêt de la recombinaison en vue d'une manipulation
génétique des coronavirus fut apportée par le groupe
de P. Masters, dont les expériences ont établi du même
coup qu'un ARN non réplicatif pouvait être donneur de recombinaison.
Le gène N (nucléocapside) du mutant Alb4 du MHV, dont le
phénotype thermolabile est lié à une délétion
de 87 nucléotides, a pu ainsi être « réparé
» après transfection d'un transcrit synthétique correspondant
à l'ARNm 7 du MHV sauvage dans des cellules infectées par
ce mutant [42]. L'efficacité de ce transfert ciblé de gène
peut être notablement améliorée si, à la place
d'une molécule non réplicative, on utilise un DI réplicatif
comme vecteur de gènes [43]. D'autres expériences ont permis
l'obtention de recombinants chimériques entre les gènes
N des BCV et MHV [44], preuve qu'une recombinaison interspécifique
est possible. Il s'est alors posé la question de savoir si une
telle stratégie serait applicable à des gènes éloignés
de l'extrémité 3'. Or l'équipe de P. Masters est
parvenue, via l'utilisation d'un DI comportant le tiers 3'-proximal
d'un virus sauvage et du fameux mutant Alb4, sur lequel repose la sélection
indispensable des virus recombinants, à substituer
toute l'extrémité 3' du virus thermosensible jusqu'au niveau
du gène S [45]. Cette approche, reprise par une autre équipe
mais à l'aide cette fois d'un transcrit non réplicatif codant
pour les 8 derniers kilobases du virus, a permis de montrer de façon
élégante qu'un déterminant de l'hépatotropisme
du MHV était bien associé au gène S (spicule) [46].
La validité de cette stratégie, dont le principe général
est illustré dans la figure
5, est donc désormais fermement établie. En théorie,
n'importe quelle séquence génétique exogène
pourrait être insérée en des sites spécifiques,
à condition de posséder les régions flanquantes appropriées.
L'ensemble de ces travaux rend donc accessible une démarche de
génétique inverse, alors même que l'obtention d'un
ADNc infectieux chez les coronavirus se heurte à des obstacles
insurmontés à ce jour. L'avenir dira si une telle stratégie
est ou non transposable à d'autres coronavirus que le virus murin
MHV.
CONCLUSION La
connaissance et l'utilisation des ARN génomiques défectifs
ont donné lieu à des investigations portant sur les mécanismes
de réplication et de transcription chez les coronavirus, études
que la taille considérable de leur génome rendaient particulièrement
malaisées. Parmi les apports majeurs des travaux réalisés
sur des molécules DI, on citera l'analyse des mécanismes impliqués
dans le processus de transcription discontinue, qui tient une place importante
dans l'expression de l'information génétique chez ces virus.
En particulier, le mode d'acquisition de la séquence leader, le rôle
des séquences intergéniques consensus, l'implication de protéines
de la cellule hôte, sont des aspects pour lesquels des molécules
DI ont été grandement mises à contribution. Par ailleurs,
le développement récent d'une stratégie permettant
d'introduire des modifications ciblées dans le génome d'un
coronavirus, et tirant partie de l'aptitude de ces virus à recombiner
à une fréquence élevée, a largement bénéficié
de l'emploi de minigénomes naturels ou artificiels. Face aux avancées
indiscutables réalisées dans ces différents domaines,
force est de reconnaître que les connaissances relatives aux rôles
que pourraient jouer les DI dans la pathogénie et l'évolution
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