Transport nucléocytoplasmique des protéines du VIH

Le VIH touche aujourd’hui plus de 30 millions de personnes à travers le monde. L’arrivée de la thérapie antirétrovirale hautement active (HAART) a fait passer le VIH du statut de syndrome mortel à celui d’une infection chronique contrôlable. Cependant, les effets toxiques à long terme des médicaments antirétroviraux existants, ainsi que l’apparition de souches du VIH résistantes à ces molécules, rendent nécessaire le développement de nouvelles thérapies.

Tat et Rev

Une approche antivirale intéressante consiste à bloquer le cycle de réplication du VIH en ciblant la transcription de l’ARN viral. Les protéines du VIH, Tat et Rev, jouent un rôle essentiel dans cette étape. Tat augmente de façon importante le taux de transcription de l’ARN viral, et Rev est primordial pour l’export nucléaire des ARNm néosynthéthisés, incomplètement épissés, codant pour les protéines structurales du virus. La réplication du virus est sévèrement compromise lorsque l’une de ces deux protéines est inactive.

Afin d’agir, Tat doit pénétrer à l’intérieur du noyau de la cellule hôte, alors que Rev doit faire la navette entre le noyau et le cytoplasme. Ces mouvements se font par l’intermédiaire des protéines humaines Importin-β (Impβ) et CRM1, qui permettent le transport de macromolécules (cellulaires et virales) à travers l’enveloppe nucléaire : Impβ vers le noyau et CRM1 vers le cytosol. Impβ fixe son substrat macromoléculaire dans le cytosol et le relargue dans le noyau lors de son interaction avec la GTPase Ran. CRM1 s’associe de manière coopérative avec son substrat et avec Ran, à l’intérieur du noyau, formant ainsi un complexe ternaire qui est dirigé vers le cytosol et se dissocie lors de l’hydrolyse du GTP.

Objectifs

Notre but est d’élucider, au niveau atomique, les mécanismes de reconnaissance de Tat et Rev par Impβ et CRM1 lors du transport nucléaire. L’objectif à long terme est de pouvoir exploiter les différences entre les complexes formés par les substrats cellulaires et viraux afin de développer des molécules qui inhibent spécifiquement la formation (ou la dissociation) de ces derniers. De telles molécules pourraient ainsi perturber le cycle d’infection du VIH en bloquant les mouvements des protéines virales entre le noyau et le cytoplasme.

Transport nucléaire de la protéine Rev du VIH. Impβ reconnaît Rev dans le cytosol et l’importe dans le noyau, où il le relargue en fixant RanGTP. Rev fixe ensuite une structure spécifique présente dans les ARNm viraux non-épissés, dénommée RRE (“Rev-response element”). Le complexe Rev/RRE s’associe ensuite avec CRM1 et avec RanGTP pour être exporté vers le cytosol. Impβ importe aussi la protéine Tat, qui à la différence de Rev n’est pas re-exportée.

Modèle pseudo-atomique de CRM1, obtenu en combinant la cristallographie aux rayons X, la modélisation, et la microscopie électronique. L’arrière-plan est consititué par des images individuelles de CRM1 obtenues par microscopie électronique.