Selon l'Organisation mondiale de la santé, le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) cible le système immunitaire et affaiblit les systèmes de défense de l’organisme contre les infections et certains types de cancer. Avec l’altération et la suppression du fonctionnement des cellules immunitaires par le virus, une immunodéficience s’installe progressivement chez les sujets infectés. La fonction immunitaire est classiquement mesurée par la numération des cellules CD4. L’immunodéficience entraîne une augmentation de la sensibilité à une large palette d’infections, de cancers et d’autres maladies, qu’un individu peut normalement combattre avec un système immunitaire sain.
De plus, avec plus de 35 millions de morts à ce jour, le VIH continue de représenter un problème mondial majeur de santé publique. En 2017, 940 000 personnes sont décédées d’une ou des causes liées au VIH dans le monde. Fin 2017, on comptait dans le monde environ 36,9 millions de personnes vivant avec le VIH, dont 1,8 million d’enfants. Environ 21,7 millions de personnes étaient sous traitement antirétroviral en 2017 Le taux de couverture mondiale par le traitement antirétroviral des femmes enceintes et des femmes allaitantes vivant avec le VIH s’élève à 80%. On diagnostique souvent l’infection par le VIH au moyen de tests de diagnostic rapide (TDR), qui détectent la présence ou l’absence d’anticorps dirigés contre ce virus. La plupart de ces tests donnent le résultat dans la journée, ce qui est essentiel pour permettre un diagnostic le jour même et un traitement et des soins précoces.
Or, les nombreux aspects du processus au cours duquel le virus VIH mûrit et devient infectieux continuent de dérouter les scientifiques. Grâce à de nombreuses recherches récentes sur la capside, une couche de protéine qui entoure le virus lui-même, des chercheurs de l'University of Delaware révèlent, selon une étude publiée dans Proceedings de la National Academy of Sciences (PNAS), l'Identification de certaines interactions spécifiques entre la capside et une protéine clé qui interfère avec l'intégrité de la coque protectrice. Les chercheurs soulignent que les résultats ne sont qu’une étape pour mieux comprendre le mécanisme de l’infection par le VIH. Cependant, ces derniers croient que c’est un progrès important.
Les chercheurs ont utilisé une combinaison de méthodes de haute technologie pour étudier la capside et ses interactions avec une protéine appelée TRIM5-alpha, connue pour perturber la structure de la capside et limiter ainsi la capacité du virus à devenir infectieux.
La capside du VIH est une couche en forme de cône composée de protéines de formes différentes. Dans chaque capside, environ 12 de ces blocs constitutifs de protéines sont des pentamères, à cinq côtés, et un nombre variable beaucoup plus grand sont des hexamères, à six côtés. Les blocs de construction s'emboîtent pour former une couche qui enveloppe et protège le virus jusqu'à ce qu'il soit capable d'infecter des cellules saines. Si la structure de la capside se sépare prématurément, l'infection ne se produira pas.
Les chercheurs se sont concentrés sur la protéine facteur de restriction TRIM5-alpha et ses interactions avec l’ensemble de la capside pour diverses raisons. Ils ont constaté que les singes de l'Ancien Monde (tels que les singes rhésus) ont TRIM5-alpha et chez ces primates, freinant l'infection par le VIH. Les humains ont la même protéine, avec quelques différences primaires de séquence d'acides aminés, mais chez l'humain, cela ne perturbe pas la capside et n'arrête pas l'infection.
Durant l'étude, des interactions de capside avec la protéine TRIM5-alpha ont été observées à l'aide d'un spectromètre à résonance magnétique nucléaire (RMN), un instrument révélant les détails de la structure et du mouvement des molécules, avec des détails au niveau atomique.
Les chercheurs ont commencé à travailler sur ces observations en 2014. Ils ont découvert que d'autres chercheurs employaient le supercalculateur Bridges du Pittsburgh Supercomputing Center pour effectuer ce que l’on appelle des simulations de dynamique moléculaire tout atome (all-atom molecular dynamics, MD) Les simulations de MD permettent aux chercheurs d'étudier le mouvement des molécules afin d'apprendre comment elles s'acquittent de leurs fonctions dans la nature. Les simulations sur ordinateur sont la seule méthode capable de révéler le mouvement des systèmes moléculaires jusqu'au niveau atomique et sont parfois appelées "microscopes informatiques".dynamique moléculaire (MD) tout atome.
Les chercheurs ont découvert que la protéine TRIM5-alpha se lie à l'extérieur de la capside et affecte sa rigidité. Ces derniers estiment que la protéine utilise plusieurs mécanismes pour déstabiliser la structure de la capside en réseau et provoquer son désassemblage prématuré, tandis que la capside en l'absence de TRIM5-alpha ne se décompose pas aussi facilement.
La capside elle-même est une entité dynamique, et les mouvements qui se produisent dans les molécules constituantes s’étendent sur plusieurs échelles de temps, des picosecondes aux secondes et plus lentement. Ces mouvements sont critiques dans la fonction de la capside et ont été observés indépendamment dans les simulations MD et les expériences de RMN. Alors qu'ils croyaient que les virus avaient des structures statiques, qu'une fois les blocs de construction étaient réunis, ils fermaient la capside. Ils ont plutôt observé la capside était une entité très dynamique. La protéine TRIM5-alpha la sépare, et ce, grâce à un mécanisme très complexe, qui implique une interférence avec les propriétés de mouvement intrinsèques de la capside
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