Illustrations
Figure 1
(A) Représentation schématique des particules virales de VRS. Les codes PDB des structures atomiques des différentes protéines sont : 4BKK pour NNUC , 4C3E pour M2-1 tétramérique, 4JHW pour la F forme préfusion, 3RRR pour la F forme postfusion, 4V23 pour la M dimérique, 6PZK pour le complexe L-P. (B) Organisation génomique du VRS. Le gène M2 code pour deux protéines, M2-1 et M2-2.
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Figure 2
Cycle de réplication du VRS. Après attachement des particules virales à la surface de la cellule cible grâce aux glycoproteins F et G, la protéine de fusion F induit la fusion des membranes virales et cellulaires, permettant à la nucléocapside virale de pénétrer dans le cytoplasme. La nucléocapside va s’activer rapidement pour transcrire les gènes viraux et synthétiser les protéines. Les protéines du complexe polymérase ainsi que le génome viral ARN se concentrent dans des structures appelées corps d’inclusion cytoplasmiques. En fin de cycle, le génome est amplifié par réplication avant d’être à nouveau encapsidé et former de nouvelles particules virales qui vont bourgeonner à la membrane plasmique.
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Figure 3
Formation de syncytia sur tapis cellulaires infectés par le VRS. (A) Cellules humaines HEp-2 non infectées, (B) 24 heures après infection par le VRS humain observées en contraste de phase. (C, D) mise en évidence de la formation de syncytia sur cellules « Turbinate » bovines par coloration des noyaux. (C) cellules non infectées, (D) 7 jours après infection par le VRS bovin. Les syncytia sont facilement distinguables sous forme de cellules géantes contenant plusieurs noyaux. Crédit photo J.-F. Eléouët.
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Figure 4
Des cellules HEp-2 (lignée humaine) infectées par le VRS ont été fixées 24 heures après infection et marquées avec des anticorps anti-N (vert) et anti-P (rouge). La colocalisation de P et N donne une couleur jaune, révélant les corps d’inclusion cytoplasmiques. Les noyaux sont colorés en bleu.
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Figure 5
Les deux activités du complexe ARN polymérase du VRS. Les ARNs sont représentés par des traits marrons et la protéine N en rose. (A) Lors de la transcription, le complexe L-P « entre » en 3’ du génome associé à la nucléoprotéine en reconnaissant la séquence Leader. Ensuite le complexe va « ouvrir » le complexe N-ARN par un mécanisme qui reste à éclaircir pour lire la séquence et reconnaître des signaux de démarrage (GS) et de terminaison (GE) de la transcription. M2-1, qui interagit avec P dans sa région N-terminale et qui a une forte affinité pour les séquences GE et poly-A, va être associé aux ARNm en fin de transcription. Dans les régions inter-géniques, le complexe polymérase scanne la région pour trouver le nouveau signal GS. (B) Lors de la réplication, le complexe L-P entre également en 3’ du génome mais il n’est plus capable de reconnaître les signaux GS et GE. L’ARN néo-synthétisé (anti-génomique) est encapsidé par la protein N associée à P sous forme libre d’ARN (complexe N0 -P). L’antigénome, possédant également en 3’ un signal de réplication appelé Trailer et similaire au Leader, servira ensuite de matrice pour fabriquer de nouveaux génomes.
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Représentation schématique de la phosphoprotéine (P) du VRS. C’est un tétramère interagissant avec de nombreux partenaires grâce à ses bras désordonnés, ceux-ci pouvant se structurer en hélices alpha au contact du partenaire, comme les régions 1-30 et 160-228. Seule la région centrale d’oligomérisation (DO) a une structure stable en hélices alpha (coiled-coil ). Les nombres correspondent au premier et dernier acide aminé pour chaque domaine. Les domaines d’interaction sont placés arbitrairement sur un seul bras à titre indicatif.
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Figure 7
Structure cristallographique du complexe M2-1–P (code PDB 6G0Y). Le tétramère M2-1 a ses 4 sous-unités colorées différemment en nuances de bleu, les 4 segments de P (résidus 94-110) sont en magenta. Le résidu R151 qui, lorsqu’il est muté en K, confère la résistance à la cyclopamine est en vert. Il est situé sur le domaine d’interaction avec l’ARN (rouge et orange) et avec P (jaune et orange). Les régions orange interagissent à la fois avec P et l’ARN.
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Figure 8
Structure atomique « en rubans » partielle du complexe L-P résolue par cryo-microscopie électronique (code PDB 6PZK). La protéine L est en bleu marine (domaine ARN polymérase) et rose (domaine d’ajout de coiffe), les 4 sous-unités de P sont représentées avec des couleurs différentes (cyan, rouge, vert et jaune). Notez les interactions différentes pour chaque bras C-terminal de P avec soit la L soit les autres bras de P. Les résidus catalytiques sont respectivement en orange et vert foncé pour les domaines polymérase et ajout de coiffe. Les domaines connecteur et méthyltransférase situés en C-terminal sont manquants.
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Complexes N-ARN. (A) Structure cristallographique d’un monomère de N associé à de l’ARN (code PDB 2WJ8). Le bras N-terminal de N est en vert, le bras C-terminal est en magenta, le domaine globulaire N-terminal est en jaune, le domaine globulaire C-terminal est en bleu. Les résidus du domaine d’interaction avec la région C-terminale de P est en rouge. L’ARN est en orange et son orientation 5’ → 3’ est indiquée. (B) Structure cristallographique des anneaux formés par 10 protomères de N et d’ARN. Ils sont obtenus par expression de la N chez E. coli . Même code couleur qu’en (A). (C) Modèle de la nucléocapside hélicoïdale virale (partielle) obtenu à partir de la structure des anneaux et d’images de microscopie électronique (d’après [36] ). Les différents protomères de N (23) sont colorés aux couleurs de l’arc en ciel du rouge au bleu ; l’ARN est en bleu et orienté de 5’ vers 3’. En réalité le génome viral d’environ 15kb est recouvert par plus de 2000 protomères de N.
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Auteur
INRA, Unité de Virologie et Immunologie moléculaires (UR892), Université Paris-Saclay, 78350 Jouy-en-Josas, France
Durant ces dix dernières années, les données structurales et fonctionnelles sur le complexe ARN polymérase du virus respiratoire syncytial, agent majeur des bronchiolites et pneumonies chez les enfants, se sont accumulées. Au-delà de l’intérêt purement scientifique de comprendre comment fonctionne ce complexe polymérase permettant au virus de se répliquer, ces données ouvrent de nouvelles perspectives pour développer des médicaments antiviraux toujours manquants. En effet le complexe polymérase des virus à ARN simple brin de polarité négative n’a pas d’équivalent dans la cellule et représente donc une cible privilégiée pour développer des composés ciblant spécifiquement ces virus. Cette revue fait le point sur l’ensemble des données structurales et fonctionnelles maintenant disponibles pour le complexe polymérase du VRS et les perspectives de développement de composés antiviraux ciblant cette fantastique machine moléculaire.