Virologie cours n°4 14/11/2008 à 8h30 Ronéotypeuse : Delphine Le Donné La chimiothérapie antivirale Plan I / Introduction
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Virologie cours n°414/11/2008 à 8h30 Ronéotypeuse : Delphine Le Donné La chimiothérapie antivirale Plan I / IntroductionII / Qu’est-ce qu’un bon antiviral ? A / Détermination du pouvoir antiviral d’une molécule B/ Détermination de la résistance d’une souche virale à un antiviralIII/ Les différentes méthodes de mise au point des antiviraux IV / Les cibles de la chimiothérapie antivirale V / Les inhibiteurs d’attachement : exemple du VIH A/ Structure et cycle de réplication du VIH B/ Rôle de l’enveloppe virale dans l’infection C/ Les co-récepteurs du VIHD/ Les inhibiteurs d’entrée du VIH VI / Les inhibiteurs de la libération du virus dans le cytoplasme : exemple du virus grippal A/ Structure des virus grippaux B/ Cycle des virus grippaux C/ Molécules qui interagissent avec M2 : Amantidine et Rimantidine VII/ Les inhibiteurs de la réplication virale : exemples des virus de l’Herpès et du VIH A / Herpès-virus B/ VIH : Inhibiteurs de la réverse transcriptase C/ Analogues nucléosidiquesD/ Analogues nucléotidiques E/ Inhibiteurs non nulcéosidiques de la réverse transcriptase (NNRTIs) F/ Analogues du pyrophophate G/ Inhibiteurs de l’intégrase VIII / Les Inhibiteurs des étapes finales de la réplication virale A / Les antiprotéases contre VIH B/ Les antineuraminidases contre les virus grippaux IX/ Les limites de la chimiothérapie antivirale X/ La résistance aux antiviraux : exemple du VIHA/ Mécanismes d’apparition des mutations de résistance B/ Causes de la sélection de mutants résistants I/ Introduction Le développement de la chimiothérapie antivirale fut lent et difficile pour différentes raisons : 1/ 3 propriétés intrinsèques des virus :
2/ La chimiothérapie se heurte à trois obstacles : - l’interférence avec le métabolisme cellulaire normal (risque de cytotoxycité car les antiviraux agissent aussi sur les composants cellulaires)
3/ Action virostatique et non virucide des antiviraux 4/ Le développement de certains vaccins a ralenti le développement d’antiviraux Le développement de la chimiothérapie antivirale a été grandement facilité par l’avènement des techniques de biologie moléculaire :
II / Qu’est-ce qu’un bon antiviral ? On attend d’un bon antiviral :
A / Détermination du pouvoir antiviral d’une molécule
Un bon antiviral doit avoir un IS élevé ce qui signifie qu’il est cytotoxique à des concentrations très élevées de la molécules et qu’il limite la multiplication virale à des concentrations faibles. Cette technique n’est plus utilisée ; cependant aujourd’hui on calcule toujours le IS grâce aux CC50 et CI50. B/ Détermination de la résistance d’une souche virale à un antiviral On représente le pourcentage d’inhibition de la réplication virale en fonction en fonction de la concentration d’antirétroviral. La courbe de gauche représente une souche sauvage témoin. Quand une souche devient résistante la courbe sigmoïde est décalée sur la droite avec une CI50 plus élevée. On fait le rapport entre la CI50 de la souche étudiée et la CI50 de la souche sauvage témoin. On considère qu’une souche virale est résistante quand sa CI50 est supérieure à 4 fois la CI50 de la souche témoin. III/ Les différentes méthodes de mise au point des antiviraux Pour savoir si une molécule est antivirale il existe plusieurs méthodes :
IV / Les cibles de la chimiothérapie antiviraleLes cibles de la chimiothérapie antivirale sont classées en fonction de leur niveau d’action dans le cycle de réplication du virus. Le cycle de réplication de tous les virus comporte 6 étapes :
Nous allons maintenant étudier les différents types d’antiviraux à l’aide d’exemples. V/ Les inhibiteurs d’attachement : exemple du VIHA/ Structure et cycle de réplication du VIH L’enveloppe virale du VIH est composée entre autres de deux glycoprotéines : - gp120 est un trimère qui fait saillie à la surface de la cellule - gp41 est un trimère qui traverse la double couche lipidique constituant le facteur de fusion du virus.  Le virus se fixe à son récepteur sur la cellule, puis il y a fusion entre l’enveloppe virale et l’enveloppe cellulaire, puis il y a décapsidation partielle, réverse transcription (l’ARN est rétrotranscrit en ADN), puis passage dans le noyau, intégration de l’ADN viral dans le chromosome cellulaire, transcription de l’ADN viral en ARNm, exportation du noyau, traduction des ARNm, assemblage, maturation et sortie du virus par bourgeonnement. B/ Rôle de l’enveloppe virale dans l’infection Le VIH est un virus enveloppé. Pour infecter les cellules les virus enveloppés doivent :
En ce qui concerne le VIH : - Les 3 sous-unités de gp120 se fixent à la 1ère boucle du récepteur CD4 de la cellule
- La fixation de gp120 au CD4 entraîne aussi une modification de la conformation de gp120
C/ Les co-récepteurs du VIHIl existe deux types de co-récepteurs du virus HIV à la surface des cellules : CCR5 et CXCR4. Ce sont des récepteurs de chémokine. Beaucoup de virus n’utilisent que CCR5. Ce sont des virus R5. Beaucoup de virus utilisent les deux à la fois. Ce sont des virus R5/X4. Quelques virus n’utilisent que CXCR4. Ce sont des virus X4. D/ Les inhibiteurs d’entrée du VIH Il existe trois classes majeures d’inhibiteurs d’entrée du VIH dans la cellule :
Ex : le Maraviroc est un inhibiteur de CCR5 qui est le seul antirétroviral qui agit en liant à une protéine cellulaire et non virale. Cela entraine donc une cytotoxicité. Cette molécule est donnée à des patients à un stade évolué. Ces patients sont surveillés très étroitement. Ex : le Vicrviroc est en essai clinique
Ex : l’Enfuvirtide s’attache à une partie de gp41. Il existe des résistances à cette molécule. Cette molécule n’est active que par voie cutanée, est très puissante et administrée à un stade tardif de l’infection. VI / Les inhibiteurs de la libération du virus dans le cytoplasme : exemple du virus grippal A/ Structure des virus grippaux
B/ Cycle des virus grippaux - le virus se fixe à l’acide sialique à la surface des cellules, puis il est capté par un endosome dans la cellule. - Il y a ensuite destruction de l’enveloppe virale par dissociation des protéines M1car M2 qui est un canal à protons tétramérique entraîne une acidification du contenu de la particule virale donc sa destructuration. - Puis décapsidation, migration vers le noyau, transcription des ARN viraux en ARNm, réplication. C/ Molécules qui interagissent avec M2 : Amantidine et Rimantidine Ces molécules ne sont pas actives sur des sujets infectés. Elles ont un effet préventif. Ce sont des amines de synthèse qui se fixent sur M2 :
Elles n’ont pas d’action sur les virus de la grippe B mais sont très efficaces en prévention de la grippe A (200mg/j pendant 10 jours prévient les manifestations cliniques avec une efficacité identique à la vaccination dans 70% des cas). VII/ Les inhibiteurs de la réplication virale : exemples des virus de l’Herpès et du VIH A / Herpès-virusChez l’homme on trouve différents espèces d’herpès :
(pour ces 4 premiers il existe des antiviraux)
Ce sont des virus enveloppés. Cycle de réplication des herpès-virus : le virus se fixe sur un récepteur. Fusion des enveloppes. Le virus va directement dans le noyau. Réplication de l’ADN viral grâce à l’ADN polymérase virale. Formation d’ARNm très précoces (pour la formation d’enzymes virales de la régulation de la réplication virale), précoces et tardifs (pour la formation de protéines virales). Assemblage du virus dans le noyau. Le virus traverse le pore nucléaire, le cytoplasme. Il est libéré dans le milieu extérieur. Inhibition de l’ADN polymérase virale Il existe plusieurs types d’inhibiteurs de l’ADN polyméras virale :
- La désoxyguanoside (aciclovir, valaciclovir,penciclovir, famciclovir, ganciclovir, valganciclovir) -La désoxyuridine (brivudine)
B/ VIH : Inhibiteurs de la réverse transcriptase Il existe plusieurs types d’analogues de la réverse transcriptase du VIH :
C/ Anaolgues nucléosidiquesIls agissent par interférence avec la synthèse des acides nucléiques viraux. Leurs cibles principales sont les enzymes virales de la réplication :
Ce sont des promédicaments :
Ils agissent :
Ils diffèrent des nuclésides naturels puriques et pyrimidiques par l’absence du groupement hydroxyle en position 3’ du désoxyribose qui est nécessaire à la croissance de la chaine d’ADN. Ils ont une affinité 100 fois plus grande pour la réverse transcriptase que pour les ADN polymérase cellulaire (ils inhibent aussi une Adn mitochondriale) On peut obtenir une quantité importante d’analogues de nucléosides différents car le nucléoside peut subir de nombreuses modifications :
Exemple de la Ribavirine analogue de la guanosine
L’efficacité d’un nucléoside dépend :
Les précurseurs d’analogues de nucléosides
D/ Analogues nucléotidiques Ce sont des molécules auxquelles on a rajouté un premier groupement phosphorylé. Elles ont donc une activité renforcée. Elles sont plus actives, interagissent mieux avec l’ADN polymérase du virus. Ex : Cidofovir et Adéfovir pour les Herpès virus, Ténofovir pour le VIH et le VHB E/ Inhibiteurs non nulcéosidiques de la réverse transcriptase inverse (NNRTIs) Ils agissent en bloquant directement l’activité de la RT en se fixant sur un site très proche de son site catalytique. Ils sont toujours utilisés en association car sinon il y a émergence rapide de virus résistants. IL y en a deux sur le marché :
F/ Analogues du pyrophophateLe Foscarnet est un analogue de pyrophosphate qui a une action sur l’ADN polymérase sans étape de phosphorylation : il bloque la réplication de l’ADN viral en agissant sur un site proche mais différent du site de fixation des nucléosides naturels. Il est utilisé pour les infections à cytomégalovirus (CMV) et le VIH G/ Inhibiteurs de l’intégrase Rappel sur le VIH : il y a formation d’un Adn viral bicaténaire qui passe dans le noyau où il est intégré grâce à une intégrase dans l’ADN chromosomique Le Raltégravir bloque l’intégration de l’Adn viral dans l’Adn cellulaire. Il entraîne en monothérapie pendant 8 à 10j une diminution d’au moins 2log de la charge virale. C’est donc une des molécules les plus actives sur le VIH. VIII / Les Inhibiteurs des étapes finales de la réplication virale A / Les antiprotéases contre VIH  La protéase est une protéine virale qui intervient avant la sortie de virus de la cellule. Elle sert à la maturation du virus. Si elle est inhibée, le virus peut sortir de la cellule, cependant il ne sera pas mature et ne pourra pas pénétrer dans une autre cellule. Rôle de la protéase : l’ARNm viral comprend toutes les protéines internes du virus correspondant aux gènes gag et pol. Ce grand ARNm est traduit en une ployprotéine qui est clivée par la protéase. La protéase virale est un dimère avec un centre catalytique. Les inhibiteurs de la protéase virale se fixent sur ce centre catalytique l’empêchant de fonctionner. Ces inhibiteurs sont nombreux (Saquinavir, Ritonavir, Indinavir, Nelfinavir, Amprenavir, Lopinavir, FosAmprenavir, Atazanavir…) B/ Les antineuraminidases contre les virus grippaux A la fin de la réplication des virus grippaux, le virus est hors de la cellule mais reste accroché à celle-ci car son hémagglutinine se lie à l’acide sialique de la cellule. La neuraminidase va alors couper l’acide sialique, empêchant donc sa liaison avec l’hémagglutinine. Le virus peut alors partir. Des inhibiteurs de neuraminidase vont donc forcer le virus à rester collé à la cellule. Il en existe deux : Zanaminvir et Oseltamivir IX/ Les limites de la chimiothérapie antivirale
X/ La résistance aux antiviraux : exemple du VIHA/ Mécanismes d’apparition des mutations de résistanceDes mutations apparaissent dans le génome du virus du VIH car : - La dynamique de production virale est très rapide (10^9 à 10^10 virions produits par jour) - Le VIH a une variabilité génétique très importante : la transcriptase inverse fait des erreurs lors de la réplication (1 erreur par cycle et par virus). Les mutations apparaissent au hasard tout le long du génome. - Avant tout traitement préexistent quelques variants viraux présentant des mutations de résistance. B/ Causes de la sélection de mutants résistantsLa résistance aux antiviraux est favorisée par :
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