Mécanismes d’action des protéines TRIM5a et TRIMCyp

La pathogénèse du VIH

Le VIH est un virus à acide ribonucléique (ARN) qui a comme cible les cellules du système immunitaire, notamment les lymphocytes CD4+ (110, 111). La primo-infection au VIH est souvent asymptomatique, mais certaines personnes infectées vont présenter des symptômes similaires à ceux d’une grippe (p. ex. fièvre, douleurs musculaires, ganglions enflés) dans le mois suivant le contact initial avec le virus. La séroconversion, qui est caractérisée par la présence d’anticorps spécifiques au VIH, a lieu jusqu’à trois mois après l’exposition d’un individu au virus. La phase chronique asymptomatique ou phase de latence clinique se caractérise par l’absence de symptômes chez l’individu porteur du VIH alors que le virus continue de se développer dans son organisme, et cette phase peut durer plusieurs années . L’affaiblissement immunitaire mène généralement à la phase clinique symptomatique que l’on nomme SIDA . Celle-ci est caractérisée par une augmentation rapide de la charge virale et une diminution des lymphocytes CD4+ sous un seuil. de 200 cellules par micro litre (µl ou mm3 ) de sang . Les individus sidéens sont plus susceptibles aux maladies opportunistes dues à des bactéries, des champignons, des virus ou des parasites qui sont normalement inoffensifs chez des individus avec un système immunitaire compétent. L’apparition de cancers est également fréquente chez les patients atteints du SIDA, notamment le sarcome de Kaposi . Les patients sidéens succombent généralement aux maladies opportunistes qu’ils ont contractées.

Organisation du génome du VIH

Le génome contient les gènes communs aux rétrovirus qui sont capables de réplication efficace : gag, pol et env .
Le gène gag code pour les protéines de la matrice (MA), la capside (CA) et la nucléocapside (NC). Le gène pol permet la synthèse des différentes enzymes virales: la protéase, la transcriptase inverse et l’intégrase. La protéase permet l’expression des différents gènes et le clivage adéquat des protéines. La reverse transcriptase est l’enzyme définissant les rétrovirus et transcrit les simples brins d’ARN en ADN double-brin et finalement, l’intégrase permet l’intégration de l’ADN viral à l’intérieur du génome de la cellule-hôte. Les glycoprotéines de l’enveloppe gp120 et gp41 sont produites par le gène env . En plus de ces trois gènes, le génome du VIH-l code pour plusieurs autres protéines de régulation et de protéines dites accessoires. La protéine Tat est cruciale pour la transcription promue par les LTRs et elle est impliquée dans la régulation de la ,réplication . Quant à la protéine Rev, elle aurait un rôle important dans le transport de l’ARN viral provenant du noyau vers le cytoplasme. Vpu, Vif, Vpr et Nef ont été nommées protéines accessoires ou auxiliaires puisqu’elles ne sont pas nécessaires à une réplication productive dans certaines lignées cellulaires.

Mécanismes d’action des protéines TRIM5a et TRIMCyp

Tous les domaines de TRIM5a et TRIMCyp sont nécessaires à une activité de restriction optimale. Cependant, c’est l’interaction spécifique avec la capside virale qui va déclencher les différents mécanismes de restriction, et ce, de façon séquentielle ou simultanée.

Décapsidation prématurée et inhibition de la transcription inverse

L’attachement de dimères de TRIM5a à la capside virale va entraîner, de prime abord, la formation d’un treillis composé de plusieurs hexamères autour de la capside virale. Ultimement, ceci provoquera la déstabilisation de la capside qui aura comme conséquence une décapsidation prématurée . Cette étape est déclenchée par l’auto-ubiquitination de TRIM5a qui mène à sa dégradation par le protéasome . Puisque la décapsidation et la transcription inverse sont des processus intimement liés, une décapsidation prématurée provoque, subséquemment ou simultanément, l’inhibition de la transcription inverse. Comme mentionné ci-haut, l’ajout d’inhibiteurs du protéasome n’affecte pas significativement la capacité d’inhiber le VIH-l, mais restaure la transcription inverse indiquant que la restriction s’effectue à plusieurs étapes du cycle viral.

Inhibition du transport de la capside virale vers le noyau

TRIM5a inhibe le transport du cœur viral vers le noyau . Certaines études proposent que le cœur viral soit séquestré à l’intérieur des corps cytoplasmiques de TRIM5a . De plus, comme les composantes du cytosquelette sont fréquemment utilisées par les virus comme transport jusqu’au noyau , et c’est le cas du vœ , certains suggèrent, notamment notre laboratoire, que TRIM5a serait capable d’interagir avec le cytosquelette, plus précisément les microtubules, pour empêcher ainsi le transport du cœur viral vers le noyau.

La SUMOylation

Cette modification post-traductionnelle réversible est très semblable à l’ubiquitination et est impliquée dans une panoplie de processus cellulaires incluant le transport nucléaire, la régulation de la transcription, l’apoptose et la stabilité des protéines . Les protéines modifiées par SUMO sont majoritairement présentes dans le noyau, toutefois, il existe des substrats dans le cytoplasme . Il existe 4 isoformes de SUMO chez les mammifères: SUMO-1 à SUMO-4.
SUMO-1 est une protéine de 11kDa qui va mono-SUMOylée sa protéine cible, contrairement à SUMO-2 et SUMO-3 qui sont reconnus pour former des chaînes (poly-SUMOylation) en se liant de façon covalente à des lysines internes . D’ailleurs SUMO-2 et -3 ne diffèrent que par 3 acides aminés et sont souvent référés comme étant SUM02/3. SUMO-1 partage 50 % de similitude avec SUM02/3 . Pour ce qui est de SUMO-4, il s’agit en réalité d’un pseudogène .

Les sites d’interactions avec SUMO (SIMs)

En plus de la SUMOylation qui requiert la liaison covalente de SUMO à une lysine spécifique, certaines protéines contiennent des sites spécifiques d’interactions avec SUMO qui ne nécessitent pas de liaison covalente et ils sont nommés SIMs (SUMO-interacting motifs) ou parfois SBM (SUMO-binding motif) . Les SIMs sont représentés par des séquences riches en résidus hydrophobiques, composées d’au moins 3 à 4 résidus aliphatiques (c.-à-d. glycine (G), alanine (A), valine (V), leucine (L), isoleucine (1), proline (P) et méthionine (M» et ces séquences sont régulièrement entourées ou juxtaposées à un acide aminé chargé négativement (acide glutamique (E) ou acide aspartique (D)) . Dans plusieurs cas, on retrouve des résidus serine (S) et/ou thréonine (T) adjacents à la séquence hydrophobe et leur phosphorylation pourrait apporter la charge négative nécessaire à l’interaction avec les lysines (K) chargées positivement de SUMO. Cette interaction électrostatique détermine l’affinité, l’orientation et les fonctions de l’association entre les SIMs et SUMO. Il ya une grande variabilité dans les séquences hydrophobes et dans les résidus les juxtaposant, et ceci permettrait aux différents SIMs de dicter leur spécificité d’interaction. En plus d’aider la modification covalente d’un substrat par SUMO , les SIMs permettent l’interaction avec soit SUMO libre ou des protéines SUMOylées. Ces interactions auraient plusieurs rôles à jouer dans les fonctions cellulaires, notamment au niveau de la réplication et la réparation de l’ADN et dans la formation des corps nucléaires de PML/TRIM19 . Les virus peuvent également bénéficier des SIMs comme c’est le cas avec le virus du papillome humain (VPH) qui exprime une protéine (L2) possédant un SIM qui lui permettait d’interagir avec des protéines SUMOylées présentes dans les corps nucléaires de PML, incluant PML, processus nécessaire à une réplication efficace du virus.

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Table des matières

CHAPITRE 1 :INTRODUCTION 
1.1 Virus de l’immunodéficience humain (VIH)
1.1.1 La pathogénèse du VIH
1.1 .2 Épidémiologie
1.1.3 Les thérapies anti-rétrovirales ou trithérapies
1.1 .4 La thérapie génique
1.1.5 Classification
1.1.6 Organisation du génome du VIH
1.1.7 Structure du virus
1.1.8 Cycle de réplication viral
1.1.8.1 Phase précoce
1.1.8.2 Phase tardive
1.1.9 La réponse immune anti-VIH
1.1.9.1 Immunité innée et adaptative
1.1. 9.2 Mécanismes intracellulaires de restriction virale
1.2 Les protéines de la famille TRIM5
1.2.1 Structure des protéines TRIM5a et TRIMCyp
1.2.1.1 Le domaine RING et l’ubiquitination
1.2.1.2 Le domaine B-Box2
1.2.1.3 Le domaine Coiled-coil
1.2.1.4 Les domaines B30.2/PRYSPRY et Cyc10philine A
1.2.2 Mécanismes d’action des protéines TRIM5a et TRIMCyp
1.2.2.1 Décapsidation prématurée et inhibition de la transcription inverse
1.2.2.2 Inhibition du transport de la capside virale vers le noyau
1.2.2.3 Activation des voies de signalisation NF-KB et AP-1
1.3 La SUMOylation 
1.3.1 Les sites d’interactions avec SUMO (SIMs)
1.4 Problématiques et objectifs en découlant 
1.4.1 Objectif 1
1.4.2 Objectif 2
1.4.3 Objectif 3
CHAPITRE II :TRIM5a AND TRIMCYP FORM APPARENT HEXAMERS AND THEIR MULTIMERIC STATE IS NOT AFFECTED BY EXPOSURE TO RESTRICTION-SENSITIVE VIRUSES OR BY TREATMENT WITH PHARMACOLOGICAL INHIBITORS
2.1 Contribution des auteurs
2.2 Résumé de l’article 
2.3 Premier article scientifique
Abstract
Findings
References
CHAPITRE III :THE CONSERVED SUMOYLATION CONSENSUS SITE IN TRIM5a MODULATES ITS IMMUNE ACTIVATION FUNCTIONS
3.1 Contribution des auteurs
3.2 Résumé de l’article 
3.3 Deuxième article scientifique 
Abstract
Introduction
Materials and Methods
Results
Discussion
Conclusions
References
CHAPITRE IV :IDENTIFICATION OF A PUTATIVE SUMO INTERACTING MOTIF IN RHESUS MACAQUE TRIM5a IMPORTANT FOR INNATE IMMUNE SIGNALING AND HIV-l RESTRICTION 
4.1 Contribution des auteurs 
4.2 Résumé de l’article 
4.3 Troisième article scientifique 
Abstract
Introduction
Materials and Methods
Results
Discussion
References
CHAPITRE V :DISCUSSION GENERALE 
5.1 La mutlimérisation de TRIM5a
5.2 Rôle de la lysine 10 dans l’ubiquitination de TRIM5a 
5.3 Rôle des motifs d’interaction avec SUMO (SIMs) de TRIM5a dans la restriction et l’immunité innée
5.4 Répercussion de nos recherches sur le développement de la thérapie génique
5.5 Conclusion générale 
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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