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Sélection de l’ARN génomique du VIH-1 et assemblage viral 


Le génome du VIH-1, comme celui de tous les rétrovirus, est constitué de deux molécules d’ARN homologues de polarité positive. La dimérisation de l’ARN génomique est étroitement couplée à son encapsidation. Le précurseur Gag (Pr55Gag dans le cas du VIH-1) joue un rôle central dans la sélection de l’ARN génomique dans le cytoplasme des cellules infectées et l’assemblage des particules virales à la membrane plasmique. Les particules virales qui bourgeonnent sont immatures et non infectieuses ; elles deviendront infectieuses après une étape de maturation induite par le clivage des précurseurs Gag et GagPol par la protéase virale (qui fait partie de GagPol).

  • La sélection de l’ARN génomique repose sur une interaction hautement spécifique avec un petit nombre de copies de Pr55Gag. Le motif en tige-boucle SL1, dont la boucle apicale initie la dimérisation des ARN du VIH-1, joue un rôle clé dans la liaison de Pr55Gag et une double régulation par les régions flanquant SL1 permet la discrimination entre ARN génomique et ARN viraux épissés (Fig. 1). Nous voulons identifier les séquences et les interactions permettant cette discrimination.

Figure 1 : La fixation de Pr55Gag à SL1 est réprimée par les séquences en amont, présentes sur tous les ARN du VIH-1, mais cette répression est levée par des séquences en aval présentes uniquement sur l’ARN génomique.

  • Lors de l’assemblage des particules virales immatures, Pr55Gag interagit avec les acides nucléiques de manière non spécifique. Ces interactions induisent la multimérisation du précurseur autour de l’ARN génomique pour former une particule comprenant environ 4000 copies de Pr55Gag et un dimère d’ARN génomique. A l’heure actuelle, nul ne sait si le changement de spécificité de Pr55Gag pour l’ARN est la conséquence directe de l’accumulation de la protéine dans les radeaux lipidiques, ou s’il résulte de signaux moléculaires (comme par exemple un changement de conformation de Pr55Gag résultant de l’insertion du groupement myristyl N-terminal dans la membrane plasmique).
  • Lors de la maturation des particules virales, les clivages séquentiels du précurseur Gag génèrent les protéines structurales du virus. Il en résulte des remaniements ultrastructuraux profonds, aisément visibles en microscopie électronique (Fig. 2). En parallèle, Le dimère d’ARN génomique devient plus stable et plus compact. Les remaniements structuraux de l’ARN génomique restent mal connus bien qu’ils semblent nécessaires à l’acquisition du pouvoir infectieux des particules virales.

Figure 2 : Schémas (en haut) et clichés de cryo-tomographie électronique (en bas) d’une particule du VIH-1 immature (à gauche) et mature (à droite). D’après W.I. Sundquist et H-G Kräusslich, Cold Spring Harbor Perspect Med 2012 ;2:a006924.

Notre équipe cherche à comprendre les mécanismes moléculaires qui régissent la sélection de l’ARN génomique et l’assemblage des particules virales en combinant études structurales et fonctionnelles, in vitro et en culture cellulaire.