Figure 1. Détection des acides nucléiques exogènes et stimulation de la synthèse d’interférons. L’activation de l’immunité innée se fait pas la reconnaissance de motifs moléculaires exogènes. Deux voies sont responsables de la détection des virus via la reconnaissance de leurs acides nucléiques : la voie des RLR et la voie des TLR. La présence d’ARN double brin (db) court avec une extrémité 5’ triphosphate active RIG-I, tandis que l’ARN double brin long active MDA5. LGP2 participe à l’oligomérisation de MDA5 le long de son ARN cible. Ces deux RLR activent la molécule adaptatrice IPS-1 située à la surface des mitochondries qui active deux kinases, IKKε et TBK1. Ces kinases activent par phosphorylation les facteurs de transcription IRF3 et IRF7, respectivement, ainsi que NFκB. Ces facteurs migrent dans le noyau pour interagir avec le promoteur de nombreux gènes codant des facteurs antiviraux tels que les interférons. La présence d’ARN db ou simple brin stimule certains récepteurs endosomaux, TLR3 et TLR7 respectivement. TLR3 active TICAM-1 qui phosphoryle IRF3 et NFκB. TLR7 active MyD88 qui phosphoryle IRF7 et NFκB. Ces facteurs, une fois phosphorylés, migrent dans le noyau afin d’activer la transcription des IFN. Les filovirus codent la protéine VP35 qui est capable de bloquer différentes étapes de ces voies de signalisation en interagissant ou non avec d’autres partenaires cellulaires (PACT, protéines de SUMOylation Ubc9 et PIAS1) des protéines impliquées. RLR : RIG-I-like receptors ; TLR : Toll-like receptors ; db : double brin ; MDA5 : melanoma differentiation-associated gene 5 ; LGP2 : laboratory of genetics and physiology factor 2 ; IPS-1 : INF-α promotor stimulating factor 1 ; IKKε : IkB kinase ε ; TBK1 : TANK-binding kinase 1 ; IRF : interferon regulatory factor ; NFκB : nuclear factor κ-B ; TICAM-1 : Toll-like receptor adaptator molecule 1 ; MyD88 : myeloid differentiation primary response gene 88 ; IFN : interferon ; PACT : PKR activating protein.

Figure 1. Détection des acides nucléiques exogènes et stimulation de la synthèse d’interférons. L’activation de l’immunité innée se fait pas la reconnaissance de motifs moléculaires exogènes. Deux voies sont responsables de la détection des virus via la reconnaissance de leurs acides nucléiques : la voie des RLR et la voie des TLR. La présence d’ARN double brin (db) court avec une extrémité 5’ triphosphate active RIG-I, tandis que l’ARN double brin long active MDA5. LGP2 participe à l’oligomérisation de MDA5 le long de son ARN cible. Ces deux RLR activent la molécule adaptatrice IPS-1 située à la surface des mitochondries qui active deux kinases, IKKε et TBK1. Ces kinases activent par phosphorylation les facteurs de transcription IRF3 et IRF7, respectivement, ainsi que NFκB. Ces facteurs migrent dans le noyau pour interagir avec le promoteur de nombreux gènes codant des facteurs antiviraux tels que les interférons. La présence d’ARN db ou simple brin stimule certains récepteurs endosomaux, TLR3 et TLR7 respectivement. TLR3 active TICAM-1 qui phosphoryle IRF3 et NFκB. TLR7 active MyD88 qui phosphoryle IRF7 et NFκB. Ces facteurs, une fois phosphorylés, migrent dans le noyau afin d’activer la transcription des IFN. Les filovirus codent la protéine VP35 qui est capable de bloquer différentes étapes de ces voies de signalisation en interagissant ou non avec d’autres partenaires cellulaires (PACT, protéines de SUMOylation Ubc9 et PIAS1) des protéines impliquées. RLR : RIG-I-like receptors ; TLR : Toll-like receptors ; db : double brin ; MDA5 : melanoma differentiation-associated gene 5 ; LGP2 : laboratory of genetics and physiology factor 2 ; IPS-1 : INF-α promotor stimulating factor 1 ; IKKε : IkB kinase ε ; TBK1 : TANK-binding kinase 1 ; IRF : interferon regulatory factor ; NFκB : nuclear factor κ-B ; TICAM-1 : Toll-like receptor adaptator molecule 1 ; MyD88 : myeloid differentiation primary response gene 88 ; IFN : interferon ; PACT : PKR activating protein.

Le senseur RIG-I est une protéine cytosolique constituée de trois domaines distincts : une région N-terminale, composée d’un tandem de domaines destinés au recrutement et à l’activation de caspases (CARD, pour caspase recruitment domain), un domaine central portant une activité hélicase à ARN, avec un motif caractéristique, DEX(D/H), permettant de dérouler l’ARN en hydrolysant l’ATP grâce à une activité ATPase, et un domaine C-terminal dans lequel est intégré un domaine répresseur (RD). Lorsque RIG-I est inactivé, les domaines CARD sont séquestrés par le RD [4]. Quand RIG-I détecte un ARN exogène, le RD libère les domaines CARD qui sont alors ubiquitinylés, entraînant la tétramérisation du récepteur et l’induction de la cascade de signalisation à l’origine de la synthèse d’interférons (IFN) [5]. Récemment, il a été montré que RIG-I est capable de discriminer les ARN du « soi » du « non-soi » grâce à la détection des structures coiffe qui ne sont pas 2’ O-méthylées sur le premier nucléotide de l’ARN viral (contrairement aux ARN de l’hôte) [6].

MDA5 (melanoma differentiation-associated gene 5) est un autre senseur cytosolique qui possède une organisation en domaines similaire à celle de RIG-I. MDA5 ne contient par contre pas de domaine d’autorégulation : il adopterait une forme ouverte en l’absence de ligand et serait activé en présence de longs ARN double brin (db) [7]. MDA5 interagirait avec les ARN db sous la forme de monomère. Il s’oligomériserait ensuite en structure hélicoïdale [8], provoquant ainsi un changement de conformation exposant les CARD, qui initieraient le processus de signalisation induisant la production d’IFN de type I (IFN-α et IFN-β, en particulier).

LGP2 (laboratory of genetics and physiology 2) diffère des deux autres senseurs car il ne possède pas de domaine CARD et ne transmet donc pas de signal de détection [7]. Son domaine hélicase lui permet cependant d’interagir avec des ARN exogènes, au milieu de la séquence (comme MDA5), et son domaine C-terminal de discriminer les différentes extrémités de l’ARN (comme RIG-I). LGP2 serait donc une molécule « chimère » entre RIG-I et MDA5. Au début de l’infection, LGP2 favoriserait la détection des ARN viraux par MDA5. Il contrôlerait ensuite négativement MDA5, à la suite de la stimulation des cellules par les IFN et de l’augmentation de son expression [9].

Les TLR sont constitués d’un domaine extracellulaire (ou luminal) contenant des régions riches en leucine (LRR) impliquées dans la reconnaissance des PAMP, un domaine transmembranaire et un domaine cytoplasmique de type Toll/interleukin-1 receptor (TIR) responsable de la transduction du signal conduisant à la production d’IFN [10]. Les TLR 3, 7, 8 et 9 sont localisés à la surface des cellules ou dans les endosomes. Ils permettent de détecter les acides nucléiques exogènes, dont ceux des virus. Le TLR 3 détecte l’ARN db par interactions électrostatiques non spécifiques entre les cycles imidazoles portés par 4 résidus histidines qu’il présente et les résidus phosphate de l’ARN. Les TLR 7 et 8 reconnaissent, quant à eux, les ARN viraux simple brin, riches en guanine et uracile (GU). Enfin, le TLR 9 décèle les motifs CpG (dinucléotides cytosine-guanine) non méthylés contenus dans l’ADN de certains virus. Contrairement aux RLR, la compartimentalisation des TLR dans l’endosome ou à la membrane plasmique fait de ces récepteurs non pas des senseurs discriminant le « soi » du « non soi », mais détectant des molécules qui ne devraient pas être présentes à la surface des cellules ou dans les endosomes.

Bien que les TLR utilisent des processus de détection différents, ils partagent avec les RLR les mécanismes de transduction du signal induisant la synthèse d’IFN (Figure 1) [12]. La détection de l’ARN viral par les TLR entraîne leur homodimérisation, permettant à leurs domaines TIR de recruter les adaptateurs cytosoliques nécessaires à la transduction du signal. Pour TLR 3, l’adaptateur est le facteur TICAM-1 (Toll-like receptor adaptator molecule 1) qui active les facteurs de transcription IRF3 et NFκB. Les TLR 7 et 9 recrutent MyD88 (myeloid differentiation primary response gene 88) qui induit l’activation de IRF7 et NFκB. Comme pour les RLR, ces facteurs intermédiaires sont à l’origine de la synthèse d’IFN-I et de cytokines pro-inflammatoires.

VP35 est constitué de deux domaines [17, 18] : un domaine N-terminal permettant l’oligomérisation de la protéine, et un domaine C-terminal (CTD) appelé domaine d’inhibition des IFN (IID). La région comprise entre les résidus 220 et 340 du CTD a été définie comme la région minimale permettant le recrutement d’ARN db (Figure 3). Chez EBOV, le CTD est composé d’un sous-domaine en hélices α et d’un sous-domaine en feuillets β. L’étude des structures du CTD chez différents filovirus révèle une conservation structurale, avec la présence de régions riches en acides aminés basiques dans l’IID : le first basic patch (FBP) et le central basic patch (CBP). Ces régions sont impliquées dans la reconnaissance d’ARN db et dans l’inhibition des voies d’activation des IFN. Le FBP est cependant conservé uniquement chez les virus du genre Ebolavirus et semble plutôt impliqué dans la réplication virale [19]. Malgré la conservation globale de l’IID de VP35 chez les filovirus, quelques différences structurales et biochimiques ont été décrites qui semblent responsables d’une différence d’affinité avec les ARN db [17]. VP35 d’EBOV pourrait en effet se lier à la fois aux extrémités et à la séquence d’ARN db. VP35 de MARV ne reconnaîtrait, lui, que la séquence d’ARN db sans se lier à ses extrémités [20]. VP35 d’EBOV pourrait donc masquer les extrémités des ARN db et les rendre inaccessibles aux senseurs cytosoliques RLR.

Figure 3. Structure du domaine IID de la protéine virale VP35 d’EBOV. La protéine VP35 des filovirus est constituée de deux domaines : un domaine N-terminal (1-220), impliqué dans l’oligomérisation de VP35 et la réplication virale, et un domaine C-terminal (221-340), responsable de l’inhibition de la réponse interféron (IID). La structure de ce dernier a été résolue par cristallographie aux rayons X (PDB : 3FKE). Elle révèle une organisation en un sous-domaine N-terminal en hélices α (orange) et un sous-domaine C-terminal en feuillets β (jaune). Cette structure est conservée chez les filovirus, notamment une région centrale riche en acides aminés basiques (central basic patch, ou CBP) (vert) ainsi qu’une seconde région, conservée uniquement chez les virus du genre Ebolavirus, en N-terminal (first basic patch, ou FBP) (bleu). Ces régions interviennent dans la reconnaissance d’ARN double brin et dans l’inhibition des voies d’activation des interférons.

Figure 3. Structure du domaine IID de la protéine virale VP35 d’EBOV. La protéine VP35 des filovirus est constituée de deux domaines : un domaine N-terminal (1-220), impliqué dans l’oligomérisation de VP35 et la réplication virale, et un domaine C-terminal (221-340), responsable de l’inhibition de la réponse interféron (IID). La structure de ce dernier a été résolue par cristallographie aux rayons X (PDB : 3FKE). Elle révèle une organisation en un sous-domaine N-terminal en hélices α (orange) et un sous-domaine C-terminal en feuillets β (jaune). Cette structure est conservée chez les filovirus, notamment une région centrale riche en acides aminés basiques (central basic patch, ou CBP) (vert) ainsi qu’une seconde région, conservée uniquement chez les virus du genre Ebolavirus, en N-terminal (first basic patch, ou FBP) (bleu). Ces régions interviennent dans la reconnaissance d’ARN double brin et dans l’inhibition des voies d’activation des interférons.

VP35 peut également interagir avec PACT (PKR-activating protein) (Figure 1 et 2), une protéine multifonctionnelle impliquée dans la régulation de RIG-I et de la PKR (ds-RNA-dependent protein kinase). PKR est codée par un ISG et porte une activité kinase dépendante des ARN db [21]. In vitro, VP35 bloque l’interaction entre PACT, RIG-I et PKR, empêchant ainsi l’activation de ces protéines cellulaires. Cette inhibition fait intervenir la même région basique permettant l’interaction de VP35 avec les ARN db, suggérant un mécanisme de régulation dépendant des concentrations de VP35, de PACT et des ARN db. VP35 interagit également avec les kinases IKKε et TBK1, comme un « substrat-leurre », entraînant sa phosphorylation en limitant ainsi l’activation d’IRF3 (Figure 1) [22]. VP35 interagit aussi avec IRF3 ou IRF7, l’enzyme E2 Ubc9 SUMO-conjuguée, et la ligase SUMO-E3 PIAS1, favorisant la SUMOylation des IRF (Figure 1) [23]. Cette modification altère la cascade de signalisation en aval des IRF et donc la synthèse d’IFN.

Le domaine IID de VP35 joue donc un rôle clé pour les filovirus puisqu’en inhibant différents acteurs de la détection des ARN viraux par les cellules de l’hôte infecté, il permet à VP35 d’assurer ses différentes fonctions dans le cycle réplicatif des virus. L’étude structurale d’IID apparaît donc être un point clé dans le développement d’antiviraux.

Chez les virus du genre Ebolavirus, VP24 (eVP24), impliquée dans les événements précoces d’assemblage du virus [24], participe également à l’inhibition de la réponse aux IFN [25, 26] (Figure 2). eVP24 peut en effet interagir avec KPNA 1, 5 et 6, trois protéines de la famille des karyophérines α (KPNA) [27]. Ces protéines se lient à STAT1 afin de transporter vers le noyau cellulaire le complexe activé STAT1/2-IRF9. Or, eVP24 se lie sur le même site d’interaction des KPNA que STAT1, ce qui, par compétition, bloque l’importation du complexe activé et est à l’origine de l’inhibition de la synthèse des ISG.

Contrairement à eVP24, VP24 de MARV ne semble pas interagir avec les KPNA ni affecter l’expression d’ISG [28]. Cependant, chez ce virus, une autre protéine, VP40 (mVP40), bloque spécifiquement l’activation de JAK1 (Figure 2) [28]. Le mécanisme d’interférence de VP40 avec JAK1 n’est pas encore élucidé, et aucune interaction directe entre mVP40 et JAK1 n’a été démontrée. Ainsi, contrairement à EBOV, MARV empêche la transduction du signal induisant la synthèse des ISG par inhibition de la phosphorylation de STAT1 et STAT2 et non du transfert du complexe activé dans le noyau.

Les filovirus ont également développé des mécanismes de défense contre les ISG produites en réponse aux IFN. À ce jour, deux cibles ont été identifiées : la PKR [29], dont nous avons présenté le mécanisme d’inhibition par VP35, et la téthérine, un facteur de restriction cellulaire qui bloque l’assemblage et le bourgeonnement de certains virus, empêchant la libération des particules virales [30]. En présence de VP40, la libération des particules virales infectieuses révèle un échappement à l'action de la téthérine, vraisemblablement grâce à la glycoprotéine virale de surface GP. Les mécanismes moléculaires permettant à la GP d’interférer avec la téthérine sont encore mal documentés, mais la GP ne semble influer ni sur son expression, ni sur son association au sein de radeaux lipidiques cellulaires [31].