Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) originated from three independent cross-species transmissions of simian immunodeficiency virus (SIVcpzPtt) infecting chimpanzees (Pan troglodytes troglodytes) in west central Africa, giving rise to pandemic (group M) and non-pandemic (groups N and O) clades of HIV-1. To identify host-specific adaptations in HIV-1 we compared the inferred ancestral sequences of HIV-1 groups M, N and O to 12 full length genome sequences of SIVcpzPtt and four of the outlying but closely related SIVcpzPts (from P. t. schweinfurthii). This analysis revealed a single site that was completely conserved among SIVcpzPtt strains but different (due to the same change) in all three groups of HIV-1. This site, Gag-30, lies within p17, the gag-encoded matrix protein. It is Met in SIVcpzPtt, underwent a conservative replacement by Leu in one lineage of SIVcpzPts but changed radically to Arg on all three lineages leading to HIV-1. During subsequent diversification this site has been conserved as a basic residue (Arg or Lys) in most lineages of HIV-1. Retrospective analysis revealed that Gag-30 had reverted to Met in a previous experiment in which HIV-1 was passaged through chimpanzees. To examine whether this substitution conferred a species specific growth advantage, we used site-directed mutagenesis to generate variants of these chimpanzee-adapted HIV-1 strains with Lys at Gag-30, and tested their replication in both human and chimpanzee CD4+ T lymphocytes. Remarkably, viruses encoding Met replicated to higher titers than viruses encoding Lys in chimpanzee T cells, but the opposite was found in human T cells. Taken together, these observations provide compelling evidence for host-specific adaptation during the emergence of HIV-1 and identify the viral matrix protein as a modulator of viral fitness following transmission to the new human host.
Titre de l'article
Adaptation de HIV-1 à son hôte humain
Adaptation de HIV-1 à son hôte humain
Introduction à l'article
HIV-1 et 2 sont des virus humains de la famille des lentivirus. Les lentivirus contiennent également de nombreux virus simiens dont des SIV présent chez au moins trente espèces de singes africains. HIV-1 est responsable de la pandémie de SIDA et est divisé en quatre groupes : M, N, O et P. Le groupe M est le plus répandu et est issu de SIVcpz_Ptt_ (présent chez le chimpanzé Pan troglodytes troglodytes) tout comme le groupe N, tandis que les groupes O et P sont issus de SIVgor (présent chez le gorille Gorilla gorilla gorilla).
Cette étude s'intéresse aux mécanismes moléculaires du franchissement de la barrière inter-espèces (passage de SIV chez le singe à HIV chez l'homme) en recherchant des sites de changement génétique associé à la transmission inter-espèces qui pourraient représenter une adaptation de SIVcpz à l'hôte humain.
HIV-1 et 2 sont des virus humains de la famille des lentivirus. Les lentivirus contiennent également de nombreux virus simiens dont des SIV présent chez au moins trente espèces de singes africains. HIV-1 est responsable de la pandémie de SIDA et est divisé en quatre groupes : M, N, O et P. Le groupe M est le plus répandu et est issu de SIVcpz_Ptt_ (présent chez le chimpanzé Pan troglodytes troglodytes) tout comme le groupe N, tandis que les groupes O et P sont issus de SIVgor (présent chez le gorille Gorilla gorilla gorilla).
Cette étude s'intéresse aux mécanismes moléculaires du franchissement de la barrière inter-espèces (passage de SIV chez le singe à HIV chez l'homme) en recherchant des sites de changement génétique associé à la transmission inter-espèces qui pourraient représenter une adaptation de SIVcpz à l'hôte humain.
Expériences de l'article
Trois expériences sont réalisées dans cet article.
La première expérience est une analyse de séquence de 12 souches de SIVcpz_Ptt_ et de 3 souches de HIV-1 à la recherche d'une modification génétique conservée chez tous les SIVcpz_Ptt_ mais pas chez HIV-1.
Dans la seconde expérience, les auteurs comparent des souches de HIV-1 adaptées à ce répliquer chez le chimpanzé avec les souches de HIV-1 "parentales" dont elles sont issues.
Enfin, dans une dernière expérience, l'effet de la mutation trouvée lors de la première expérience sur la réplication du virus est étudié à la fois chez le chimpanzé et l'humain.
Trois expériences sont réalisées dans cet article.
La première expérience est une analyse de séquence de 12 souches de SIVcpz_Ptt_ et de 3 souches de HIV-1 à la recherche d'une modification génétique conservée chez tous les SIVcpz_Ptt_ mais pas chez HIV-1.
Dans la seconde expérience, les auteurs comparent des souches de HIV-1 adaptées à ce répliquer chez le chimpanzé avec les souches de HIV-1 "parentales" dont elles sont issues.
Enfin, dans une dernière expérience, l'effet de la mutation trouvée lors de la première expérience sur la réplication du virus est étudié à la fois chez le chimpanzé et l'humain.
Résultats de l'article
Rigueur de l'article
Cet article généralise la situation à tous les HIV-1 avec seulement 3 souches et pointe pourtant le fait que le sous-type C de HIV-1 M possède une méthionine et non un résidu basique. De plus ce sous-type est très répandu et n'est pas un sous-type ancestral, ce qui suggère qu'il y a eu une réversion de l'arginine en méthionine. Ceci montre que cette substitution n'est pas nécessaire à la propagation du virus chez l'humain, mais reste possiblement un facteur aidant le franchissement de la barrière inter-espèces.
En outre, aucune hypothèse convaincante n'est donnée pour expliquer le fait qu'une mutation d'une protéine de matrice améliore la réplication virale selon l'hôte.
A l'inverse, on peut noter qu'une certaine rigueur a été observée puisque seules les mutations conservées dans les 12 séquences de SIVcpz ont été conservées et que les acides aminés retrouvés chez HIV-1 avec une nature physico-chimique proche de l'acide aminé présents chez SIV n'ont pas été pris en compte.
Cet article généralise la situation à tous les HIV-1 avec seulement 3 souches et pointe pourtant le fait que le sous-type C de HIV-1 M possède une méthionine et non un résidu basique. De plus ce sous-type est très répandu et n'est pas un sous-type ancestral, ce qui suggère qu'il y a eu une réversion de l'arginine en méthionine. Ceci montre que cette substitution n'est pas nécessaire à la propagation du virus chez l'humain, mais reste possiblement un facteur aidant le franchissement de la barrière inter-espèces.
En outre, aucune hypothèse convaincante n'est donnée pour expliquer le fait qu'une mutation d'une protéine de matrice améliore la réplication virale selon l'hôte.
A l'inverse, on peut noter qu'une certaine rigueur a été observée puisque seules les mutations conservées dans les 12 séquences de SIVcpz ont été conservées et que les acides aminés retrouvés chez HIV-1 avec une nature physico-chimique proche de l'acide aminé présents chez SIV n'ont pas été pris en compte.
Ce que cet article apporte au débat
L'article apporte une nouvelle hypothèse pouvant expliquer le franchissement de la barrière inter-espèces. De plus, il démontre qu'une seule mutation ayant eu lieu après des transfusions sanguines de virus permet d'améliorer la réplication d'un lentivirus selon son hôte.
L'article apporte une nouvelle hypothèse pouvant expliquer le franchissement de la barrière inter-espèces. De plus, il démontre qu'une seule mutation ayant eu lieu après des transfusions sanguines de virus permet d'améliorer la réplication d'un lentivirus selon son hôte.
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