Il a été découvert que le virus VIH possède une capacité de transport cachée

Environ un million de personnes dans le monde sont infectées chaque année par le VIH, le virus qui cause le sida. Pour se multiplier et propager l’infection, le virus doit transporter son matériel génétique dans le noyau cellulaire et l’intégrer dans un chromosome. Des équipes de recherche dirigées par Dirk Görlich de l’Institut Max Planck pour les sciences multidisciplinaires et Thomas Schwartz du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont découvert que sa capside s’est transformée en un transporteur moléculaire. Cela lui permet de franchir directement une barrière cruciale qui protège normalement le noyau cellulaire des envahisseurs viraux. Ce type de contrebande maintient le génome viral invisible aux capteurs antiviraux présents dans le cytoplasme.

Quarante ans après que le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) a été découvert comme cause du SIDA, il existe des thérapies qui contrôlent efficacement l’agent pathogène, mais il n’existe toujours pas de remède. Le virus infecte des cellules immunitaires spécifiques et détourne leur programme génétique pour se multiplier et répliquer son propre matériel génétique. Les cellules infectées produisent alors la génération suivante de virus jusqu’à ce qu’elles soient finalement détruites. Les symptômes d’immunodéficience du SIDA résultent de la perte massive de cellules immunitaires qui combattent normalement les virus et autres agents pathogènes.

Afin d’utiliser les ressources de la cellule hôte, le VIH doit canaliser son matériel génétique à travers les lignes de défense cellulaire jusqu’au noyau cellulaire. Cependant, le noyau est étroitement gardé. Son enveloppe nucléaire empêche les protéines indésirables ou les virus nocifs de pénétrer dans le noyau et les macromolécules de s’échapper de manière incontrôlable. Néanmoins, certaines protéines peuvent passer car la barrière n’est pas hermétiquement fermée.

Des milliers de minuscules pores nucléaires dans l’enveloppe nucléaire forment un passage. Ils contrôlent ces processus de transport à l’aide d’importins et d’exportins – des transporteurs moléculaires qui capturent les cargaisons avec des « codes d’accès » moléculaires valides et les transportent à travers le canal des pores nucléaires. Un matériau « intelligent » transforme ces pores en l’une des machines de tri et de transport les plus efficaces de la nature.

Tri « intelligent » dans le pore central

Ce matériau « intelligent », appelé phase FG, est gélatineux et imperméable à la plupart des macromolécules. Il remplit et bloque le canal des pores nucléaires. Cependant, les importations et les exportations peuvent passer car leurs surfaces sont optimisées pour glisser à travers une phase FG.

Le contrôle des frontières de la cellule dans la phase FG se produit extrêmement rapidement – en quelques millisecondes. Sa capacité de transport est également énorme : un seul pore nucléaire peut transporter jusqu’à 1 000 transporteurs par seconde à travers son canal. Même avec une densité de trafic aussi élevée, la barrière poreuse centrale reste intacte et continue de supprimer les passages frontaliers indésirables. Cependant, le VIH mine ce contrôle.

Matériel génétique de contrebande

« Le VIH emballe son génome dans une capside. Les preuves actuelles suggèrent que le génome reste dans la capside jusqu’à ce qu’il atteigne le noyau, et donc également lorsqu’il traverse le pore nucléaire. Il y a cependant un problème de taille», explique Thomas Schwartz du MIT. Le canal central des pores a une largeur de 40 à 60 nanomètres. La capside mesure environ 60 nanomètres de large et pourrait tout juste se faufiler à travers les pores. Cependant, une charge cellulaire normale serait toujours recouverte par une couche de transporteur, ajoutant au moins quelques dizaines de nanomètres supplémentaires. La capside du VIH aurait alors une largeur de 70 nanomètres – trop grande pour un pore nucléaire.

Néanmoins, la tomographie cryoélectronique a montré que la capside du VIH pénètre dans le pore nucléaire. Mais la manière dont cela se produit reste jusqu’à présent un mystère en matière d’infection par le VIH.

Dirk Görlich, directeur de Max Planck

Le camouflage comme transporteur moléculaire

Avec Schwartz, il a découvert comment le virus surmonte son problème de taille grâce à une adaptation moléculaire sophistiquée. « La capside du VIH a évolué vers un transporteur doté d’une surface semblable à celle de l’importine. De cette façon, il peut glisser à travers la phase FG du pore nucléaire. La capside du VIH peut ainsi pénétrer dans le pore nucléaire sans aider les transporteurs et contourner le mécanisme de protection habituel qui empêche les virus de pénétrer dans le noyau cellulaire », explique le biochimiste.

Son équipe est parvenue à reproduire des phases FG en laboratoire. “Au microscope, les phases FG apparaissent comme des sphères de la taille d’un micromètre qui excluent complètement les protéines normales, mais absorbent essentiellement la capside du VIH avec son contenu enfermé”, rapporte Liran Fu, l’un des premiers auteurs de l’étude maintenant publiée dans la revue Nature. « De la même manière, la capside est aspirée dans le canal des pores nucléaires. Cela se produit même si tous les transporteurs cellulaires ont été supprimés.

À un certain égard, la capside du VIH est fondamentalement différente des transporteurs précédemment étudiés qui traversent les pores nucléaires : elle encapsule complètement sa cargaison, cachant ainsi sa charge utile génomique aux capteurs antiviraux du cytoplasme. Grâce à cette astuce, le matériel génétique viral peut passer inaperçu et être détruit à travers le système de défense cellulaire du virus. “En plus des importations et des exportations, il s’agit d’une autre classe de transporteurs moléculaires”, souligne Görlich.

De nombreuses questions restent encore ouvertes, comme celle de savoir où et comment la capside se décompose et libère son contenu. Cependant, l’observation selon laquelle la capside est un transporteur de type important pourrait un jour être utilisée pour de meilleures thérapies contre le SIDA.