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Virus Polyoma nouvellement découverts
Pathologie Biologie 57 (2009) 184–187
Virus Polyoma nouvellement découverts Polyomavirus newly discovered H. Laude, P. Lebon * Service de virologie, hôpital Cochin–Saint-Vincent-de-Paul, 82, avenue Denfert-Rochereau, 75014 Paris, France Reçu le 29 mai 2008 ; accepté le 13 juin 2008 Disponible sur Internet le 7 octobre 2008
Résumé Trois nouveaux virus de la famille des Polyomavirus ont été identifiés en 2007 et 2008. Deux d’entre eux : les virus KI et WU ont été mis en évidence dans des prélèvements rhinopharyngés et ont été associés dans certains cas à des maladies respiratoires aiguës de l’enfant. L’incidence de ces virus semble faible par rapport aux autres causes virales d’infections respiratoires. Ces infections n’ont pas montré jusqu’à maintenant un caractère de gravité. Le troisième virus a été découvert, associé à certains cancers cutanés (tumeurs de Merkel). Il est trouvé aussi dans des biopsies cutanées de tissu sain. Son site d’entrée dans l’organisme et son rôle pathogène restent à préciser mais sa capacité d’intégration de son génome dans l’ADN cellulaire indique qu’il pourrait jouer un rôle déterminant en cancérologie. # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Abstract Three new polyoma viruses have been recently identified; two of them, the KI et WU viruses are present in nasopharyngeal aspirates during the course of acute respiratory infections. The incidence of these viruses is low compared to other respiratory viruses and the disease has not shown a high severity of clinical signs. The physiopathology of the diseases and the mode of cultivation of these viruses remain unknown. The third virus was discovered from cutaneous biopsies of Merkel tumours with a higher incidence than in tissue from healthy patients. Its mode of transmission and its role in the cancerogenesis need more studies. However, as the virus can integrate into the cellular DNA, it signifies that the virus may have a role in various human tumors. # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Mots clés : Polyomavirus ; Infections respiratoires ; Virus KI ; Virus WU ; Virus de Merkel ; Tumeurs Keywords: Polyoma viruses; Respiratory infections; KI virus; WU virus; Merkel virus; Tumors
Le premier polyomavirus et ses propriétés oncogènes chez la souris ont été découverts par plusieurs auteurs [1–3]. L’aspect de polyoma virus a été visualisé pour la première fois par la microscopie électronique en 1960 [4]. Sweet et Hilleman, en 1960 [5], identifièrent ensuite le virus SV40, virus latent des cultures de rein de singe macaques. Le SV40 est aussi un virus oncogène pour certaines espèces animales et a la propriété d’immortaliser les cellules de nombreuses espèces animales et les cellules humaines in vitro. Le virus SV40 a été le plus étudié de la famille des Polyomavirus ; d’autres polyoma virus ont été identifiés dans
* Auteurs correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (P. Lebon).
diverses espèces animales : aviaires, bovines, murines et simiennes. Trois groupes peuvent être différentiés par leur homologie de séquences génomiques : le groupe de polyoma aviaires non oncogènes ni pour l’hôte, ni pour des espèces hétérologues ; le groupe polyoma murin oncogène pour son hôte, comprenant aussi le virus du singe vert AGM polyoma associé à une leucémie ; le groupe SV40, non oncogène pour l’hôte mais pour une espèce animale différente. Les premiers polyoma virus isolés de l’homme ont été le virus JC à partir de cultures de système nerveux central (SNC)
0369-8114/$ – see front matter # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.patbio.2008.06.006
H. Laude, P. Lebon / Pathologie Biologie 57 (2009) 184–187
de patients immunodéficients atteints d’encéphalite multifocale progressive [6] et le virus BK cultivé d’un prélèvement d’urines de patient ayant eu une transplantation rénale [7]. Ces virus ont été largement étudiés tant sous l’aspect fondamental que médical [8]. Les polyoma virus ont un aspect icosaédrique fait de 72 capsomères donnant aux virions un aspect de mûres (Fig. 1) leur taille est de 45 mm, ils sont sans enveloppe, leur ADN est circulaire, composé de 5000–5200 nucléotides, selon le type de virus. Les virus BK et JC sont génétiquement proches et largement répandus dans la population adulte ; ces deux virus peuvent être latents dans le tissu rénal et dans le SNC sous le contrôle de l’immunité cellulaire. Les maladies sévères surviennent principalement en présence d’un important déficit immunitaire de cellules T, telles l’encéphalite multifocale progressive dû au virus JC, la cystite hémorragique à virus BK. Ces virus sont oncogènes chez le hamster nouveau-né, mais non chez l’homme bien que ces deux virus comme le virus SV40 du singe puissent immortaliser des cellules humaines. Dans les tumeurs viro-induites, seules, les protéines virales précoces sont exprimées en antigènes tumoraux t et T ; les polyoma murins expriment un antigène supplémentaire moyen T (middle T). Récemment, trois nouveaux virus humains ont été découverts par des méthodes de biologie moléculaire et ont été rattachés aux Polyomaviridae par leur séquence nucléotidique et leur organisation génomique. Le polyoma KI ou (polyoma humain 3) a été identifié en 2007 [9] après analyse d’un pool de 20 prélèvements respiratoires d’enfants atteints d’infections respiratoires aiguës par la technique du shotgun : pour résumer : après avoir filtré les prélèvements sur filtre de 0,22 mm et culotté les virus par une ultracentrifugation, les ADN et ARN ont été extraits et amplifiés par PCR avec des amorces aléatoires ; les fragments de plus de 600 bp ont été clonés et séquencés. Sur 374 séquences, 74 étaient assimilables à différents virus : rhinovirus, entérovirus, VRS et un seul clone avait une faible homologie de 31 % avec la région VP1 du SV40. Le génome entier correspondant (souche Stockholm 60) a été identifié et séquencé. Il est circulaire composé de 5040 nucléotides. L’ADN présente une organisation semblable au groupe SV40 avec une région « précoce » petit t et grand T et une région
Fig. 1. Aspect des polyoma virus en microscopie électronique.
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« tardive » codant les protéines structurales séparées par une région non codante qui comprend les promoteurs de transcription des gènes précoces et tardifs, l’origine de réplication, une région riche en AT et les régions stimulatrices de transcription. Dans la région précoce de KI, existent deux cadres de lecture pour les antigènes t et grand T et non pour le moyen t, exprimé dans d’autres polyoma tels les virus Polyoma de la souris et du hamster. La région N terminale des antigènes t et T ont en commun 84 aminoacide ; elle inclut le domaine J conservé, la boîte HPDKGG, un domaine putatif de liaison Rb, un signal de localisation nucléaire, une région en doigt de zinc et une région liant l’ATPAse-p53. La région tardive code trois protéines de capside : VP2/VP3 est composé de 400 aa alors que les autres virus du groupe ont 257 aa ; la protéine VP1 a seulement 30 % d’homologie avec les virus BK et JC ; les protéines VP2 et VP3 ont aussi une faible homologie avec le groupe SV40. L’analyse phylogénique [10] (Fig. 2) montre que la région précoce du virus KI est proche de celle des virus JC, SV40, et BK, SA12, mais la région protéine tardive place le KI à l’écart du groupe avec le WU. Le polyoma WU (polyomavirus humain type 4) a été identifié [11] par une méthode semblable à celle utilisée pour le clonage du KI, à la différence que la source du virus provenait d’un seul patient. Six clones sur les 327 obtenus montraient des analogies de 34 à 50 % avec les virus BK, JC, SV40 et de 65 à 69 % avec le virus KI. Le génome de WU a une taille de 5229 nucléotides avec un GC de 39 % semblable au groupe BK, JC,
Fig. 2. Arbre phylogénique de la région petit t des polyomavirus (d’après Feng et al. [10]). *Virus humain, (hamster HAPyVs), (souris MPyV), (AGMK lymphotrope BlpyV), (SA12 simian agent 12), (mouse pneumonique mptv), BFP Budgerigar.
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H. Laude, P. Lebon / Pathologie Biologie 57 (2009) 184–187
Tableau 1 Fréquence du polyoma WU dans les aspirations nasopharyngées Nombre de patients
Âge
(% positifs)
Co-infections
410 480 LBA
4 mois 51ans Adultes
5 (0,7) 1
6/6
1245
< 3 ans
37 (3)
25/37 67 %
486
< 2ans
34 (7)
72 asymptomatiques
14 mois
3 (4,2)
2637
N
60 (2,7)
79
< 3 ans
78 asymptomatiques 612
Pays
Référence
États-Unis St-Louis
Gaynor et al. [11]
Brisbane Australie
Gaynor et al. [11]
Corée sud
Han et al. [14]
Corée sud
Han et al. [14]
St-Louis États-Unis
Le BM et al. [15]
2 (2,5)
Canada
Abed Y et al. [16]
< 3 ans
5 (6,4)
Canada
Abed et al. [16]
< 2 ans
9 (1,6)
Écosse
Norja [17]
1085 hospitalisés
3,2
62 (4,9)
54 %
Allemagne
Neske et al. [18]
540
< 5 ans
13 (2,4)
30,8%
France
Foulonge et al. [21]
Chine
Lin et al. [20]
79%
Australie
Bialasiewicz et al. [23]
278
< 6 ans
1 (0,4)
2866
Enfants adultes
(4,5%)
SV40. La structure du génome est superposable à celle du KI avec une région non codante riche en AT et trois sites GAGGC liant l’antigène T et un site non consensus TAGGC alors que la plupart des polyoma possèdent quatre sites consensus sauf chez le SA simian agent-12 du babouin. Comme dans tous les polyoma virus, les séquences N terminales des antigènes t et grand T sont identiques ; l’antigène T est généré par après un épissage alternatif du transcrit précoce. La position après le 84e aa du site donneur d’épissage est à une position semblable aux autres virus du groupe BK/JC/SV40, respectivement à 82/81/81 aa et prédit une protéine de 648 aa ; les caractéristiques de l’antigène T de WU sont celles des polyomavirus : domaine ADN J, avec le motif hautement conservé HPDKGG, le motif LxCxE nécessaire pour lier Rb, une région liant l’ADN, une région en doigt de zinc et les motifs GPXXXGKT et GXXXVNLE dans le domaine liant l’ATPAse-p53 ; Le Wu ne code pas pour d’ agnoptoreine comme le groupe primate n’a pas d’expression de l’antigène moyen t comme le groupe souris. Finalement, les virus Wu et KI sont très proches phylogéniquement entre eux par leurs protéines VP2 et VP3 et diffèrent nettement avec le groupe SV40 [11]. Le troisième polyoma virus a été caractérisé cette année [10] par analyse soustractive des c-ADN obtenus des ARN extraits de tumeur de Merkel et de tissu sain ; cette tumeur maligne,
71 %
cutanée d’origine neuro-endocrinienne est observée chez les personnes âgées et les patients immunodéprimés. L’ADN viral a été mis en évidence dans huit tumeurs sur dix [10] ; il est intégré sous forme clonale et n’est présent que dans 8 et 16 % de deux séries de tissus de sujets témoins. Le virus de Merkel appartient au sous-groupe polyoma murin et proche génétiquement du Polyoma du singe vert africain [10]. Il avait été montré, dans une étude antérieure, que 20 % de sérums humains possèdent des anticorps contre le Polyoma du singe vert. Cela pourrait être expliqué par une réaction antigénique croisée avec le virus de Merkel [12]. Ces trois nouveaux virus n’ont pas encore été cultivés en cellules ; de même leur pouvoir oncogène animal n’a pas encore été rapporté. Ces virus ne peuvent donc, être recherchés dans les prélèvements de malades que par la mise en évidence de leur acides nucléiques par des techniques de PCR conventionnelles ou de PCR en temps réel [13]. Les pouvoirs pathogènes des polyoma KI et WU ont été partiellement entrevus d’après un certain nombre d’études résumées ici (Tableaux 1 et 2). Ces virus sont ubiquitaires, « isolés » déjà, dans de nombreux pays. Ils ont été mis en évidence dans des prélèvements d’origine respiratoire, fréquemment associés à d’autres virus à tropisme respiratoire de 25 à 70 %. La fréquence de positivité varie selon les études et l’âge des populations étudiées de 1 à 6 % pour le KI et de 0,7 à
Tableau 2 Fréquence du polyoma KI dans les aspirations nasopharyngées Nombre de patients
Âge
(% positif)
Co-infections
Pays
Référence
2866 630 951 612 486 530 540
Enfants adultes 7 ans
(2,6) 6 (1) 25 (2,8) 9 (1,5) 5 (1) 32 (6,4) 3 (0,6)
74% 5/6 25 %
Australie Suède Australie Écosse Corée France France
Bialasiewicz et al. [23] Allander et al. [9] Bialasiewicz et al. [19] Norja et al. [17] Han et al. [14] Lebon et Gendrel [22] Foulonge et al. [21]
<2 <2 <5 <5
ans ans ans ans
25 % avec Bocavirus 33 %
H. Laude, P. Lebon / Pathologie Biologie 57 (2009) 184–187
7 % pour le WU. KI et Wu semblent plus fréquents à la fin de l’hiver et au printemps ; ils sont probablement à eux seuls à l’origine d’infections respiratoire aiguës mais dans toutes les études publiées à ce jour, aucune recherche ne prend en compte l’aspect quantitatif. Une positivité en PCR ne signifie pas une charge virale élevée et ne suffit pas pour affirmer un lien avec les symptômes aigus. Les résultats actuellement disponibles surestiment probablement la fréquence des infections aiguës réellement en cours dues à ces virus. Une étude fait mention d’une fréquence augmentée dans les lavages broncho-alvéolaires (LBA) de patients immunodéficients. Ces virus n’ont pas été détectés dans les urines dans cette population à l’inverse du virus BK ; mais nous avons pu détecter le KI dans le sérum de certains patients ayant une PCR positive de l’aspiration nasopharyngée [22]. Plusieurs études montrent que ces virus sont génétiquement stables et homogènes pour chaque soustype [9,11,14,16,23]. Le rôle du virus de Merkel dans le processus de cancérogenèse est fortement suspecté, mais reste à prouver ; il en est de même de son mode de transmission, respiratoire ou autre. L’observation de particules ressemblant au polyoma virus dans des trichodysplasies, lésions cutanées non malignes, laisse présumer l’existence de nouveaux polyoma virus ou une éventuelle relation avec le virus de Merkel [24–26]. En conclusion, la découverte de ces trois virus à tropisme respiratoire et cutané est encore trop récente pour avoir des réponses à toutes les questions de physiopathologie qu’ils posent, mais elle ouvre un nouveau champ de recherches en virologie médicale et fondamentale. Références [1] Gross L. ‘‘Spontaneous’’ leukemia developing in C3H mice following inoculation in infancy,with AK-leukemic extracts, or AK-embrvos. Proc Soc Exp Biol Med 1951;76(1):27–32. [2] Stewart SE, Eddy BE, Borgese N. Neoplasms in mice inoculated with a tumor agent carried in tissue culture. J Natl Cancer Inst 1958;20(6):1223–43. [3] Eddy BE, Stewart SE, Young R, Mider GB. Neoplasms in hamsters induced by mouse tumor agent passed in tissue culture. J Natl Cancer Inst 1958;20(4):747–61. [4] Wildy P, Stoker MGP, Macpherson IA, Horne RW. Horne the fine structure of polyoma virus. Virology 1960;11:444–57. [5] Sweet BH, Hilleman MR. The vacuolating virus SV40. Proc Soc Exp Biol Med 1960;105:420–7. [6] Padgett BL, Walker DL, ZuRhein GM, Eckroade RJ, Dessel BH. Cultivation of papova-like virus from human brain with progressive multifocal leucoencephalopathy. Lancet 1971;1(7712):1257–60. No abstract available. [7] Gardner SD, Field AM, Coleman DV, Hulme B. New human papovavirus (BK) isolated from urine after renal transplantation. Lancet 1971;1(7712): 1253–7.
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[8] Mayor EO. Polyomaviruses. In Fields Virology, vol. 2. 5th edition. Lippincott 2007. p2263–98 [ chapter 61]. [9] Allander T, Andreasson K, Gupta S, Bjerkner A, Bogdanovic G, Persson MA, et al. Identification of a third human polyomavirus. J Virol 2007;81(8):4130–6. [10] Feng H, Shuda M, Chang Y, Moore PS. Clonal Integration of a Polyomavirus in Human Merkel Cell Carcinoma. Science. 2008;17:[Epub ahead of print]. [11] Gaynor AM, Nissen MD, Whiley DM, Mackay IM, Lambert SB, Wu G, et al. Identification of a novel polyomavirus from patients with acute respiratory tract infections. PLoS Pathog 2007;3(5):e64. [12] Brade L, Müller-Lantzsch N, zur Hausen H. B-lymphotropic papovavirus and possibility of infections in humans. J Med Virol 1981;6(4): 301–8. [13] Bialasiewicz S, Whiley DM, Lambert SB, Gould A, Nissen MD, Sloots TP. Development and evaluation of real-time PCR assays for the detection of the newly identified KI and WU polyomaviruses. J Clin Virol Sep; 2007;40(1):9–14. [14] Han TH, Chung JY, Koo JW, Kim SW, Hwang ES. WU polyomavirus in children with acute lower respiratory tract infections, South Korea. Emerg Infect Dis 2007;13(11):1766–8. [15] Le BM, Demertzis LM, Wu G, Tibbets RJ, Buller R, Arens MQ, et al. Clinical and epidemiologic characterization of WU polyomavirus infection, St. Louis, Missouri. Emerg Infect Dis 2007;13(12):1936–8. [16] Abed Y, Wang D, Boivin G. WU polyomavirus in children, Canada. Emerg Infect Dis 2007;13(12):1939–41. [17] Norja P, Ubillos I, Templeton K, Simmonds P. No evidence for an association between infections with WU and KI polyomaviruses and respiratory disease. J Clin Virol 2007;40(4):307–11. [18] Neske F, Blessing K, Ullrich F, Pröttel A, Wolfgang Kreth H, Weissbrich B. WU polyomavirus infection in children Germany. Emerg Infect Dis 2008;14(4). 680-1-. [19] Bialasiewicz S, Whiley DM, Lambert SB, Wang D, Nissen MD, Sloots TP. A newly reported human polyomavirus, KI virus, is present in the respiratory tract of Australian children. J Clin Virol Sep; 2007;40(1): 15–8. [20] Lin F, Zheng M, Li H, Zheng C, Li X, Rao G, et al. WU polyomavirus in children with acute lower respiratory tract infections, China. J Clin Virol 2008. [21] Foulongne V, Brieu N, Jeziorski E, Chatain A, Rodière M, Segondy M. KI and WU polyomaviruses in children, France. Emerg Infect Dis 2008; 14(3):523–5. [22] Lebon P, Gendrel D. Résultats non publiés. [23] Bialasiewicz S, Whiley DM, Lambert SB, Jacob K, Bletchly C, Wang D, et al. Presence of the newly discovered human polyomaviruses KI and WU in Australian patients with acute respiratory tract infection. J Clin Virol 2008;41(2):63–8. [24] Zur Hausen H. Novel human polyomaviruses-Re-emergence of a well known virus family as possible human carcinogens. Int J Cancer 2008; 123(2):247–50. [25] Osswald SS, Kulick KB, Tomaszewski MM, Sperling LC. Viral-associated trichodysplasia in a patient with lymphoma: a case report and review. J Cutan Pathol 2007;34(9):721–5. [26] Haycox CL, Kim S, Fleckman P, Smith LT, Piepkorn M, Sundberg JP, et al. Trichodysplasia spinulosa–a newly described folliculocentric viral infection in an immunocompromised host. J Investig Dermatol Symp Proc 1999;4(3):268–71.
Virus Polyoma nouvellement découverts Polyomavirus newly discovered H. Laude, P. Lebon * Service de virologie, hôpital Cochin–Saint-Vincent-de-Paul, 82, avenue Denfert-Rochereau, 75014 Paris, France Reçu le 29 mai 2008 ; accepté le 13 juin 2008 Disponible sur Internet le 7 octobre 2008
Résumé Trois nouveaux virus de la famille des Polyomavirus ont été identifiés en 2007 et 2008. Deux d’entre eux : les virus KI et WU ont été mis en évidence dans des prélèvements rhinopharyngés et ont été associés dans certains cas à des maladies respiratoires aiguës de l’enfant. L’incidence de ces virus semble faible par rapport aux autres causes virales d’infections respiratoires. Ces infections n’ont pas montré jusqu’à maintenant un caractère de gravité. Le troisième virus a été découvert, associé à certains cancers cutanés (tumeurs de Merkel). Il est trouvé aussi dans des biopsies cutanées de tissu sain. Son site d’entrée dans l’organisme et son rôle pathogène restent à préciser mais sa capacité d’intégration de son génome dans l’ADN cellulaire indique qu’il pourrait jouer un rôle déterminant en cancérologie. # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Abstract Three new polyoma viruses have been recently identified; two of them, the KI et WU viruses are present in nasopharyngeal aspirates during the course of acute respiratory infections. The incidence of these viruses is low compared to other respiratory viruses and the disease has not shown a high severity of clinical signs. The physiopathology of the diseases and the mode of cultivation of these viruses remain unknown. The third virus was discovered from cutaneous biopsies of Merkel tumours with a higher incidence than in tissue from healthy patients. Its mode of transmission and its role in the cancerogenesis need more studies. However, as the virus can integrate into the cellular DNA, it signifies that the virus may have a role in various human tumors. # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Mots clés : Polyomavirus ; Infections respiratoires ; Virus KI ; Virus WU ; Virus de Merkel ; Tumeurs Keywords: Polyoma viruses; Respiratory infections; KI virus; WU virus; Merkel virus; Tumors
Le premier polyomavirus et ses propriétés oncogènes chez la souris ont été découverts par plusieurs auteurs [1–3]. L’aspect de polyoma virus a été visualisé pour la première fois par la microscopie électronique en 1960 [4]. Sweet et Hilleman, en 1960 [5], identifièrent ensuite le virus SV40, virus latent des cultures de rein de singe macaques. Le SV40 est aussi un virus oncogène pour certaines espèces animales et a la propriété d’immortaliser les cellules de nombreuses espèces animales et les cellules humaines in vitro. Le virus SV40 a été le plus étudié de la famille des Polyomavirus ; d’autres polyoma virus ont été identifiés dans
* Auteurs correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (P. Lebon).
diverses espèces animales : aviaires, bovines, murines et simiennes. Trois groupes peuvent être différentiés par leur homologie de séquences génomiques : le groupe de polyoma aviaires non oncogènes ni pour l’hôte, ni pour des espèces hétérologues ; le groupe polyoma murin oncogène pour son hôte, comprenant aussi le virus du singe vert AGM polyoma associé à une leucémie ; le groupe SV40, non oncogène pour l’hôte mais pour une espèce animale différente. Les premiers polyoma virus isolés de l’homme ont été le virus JC à partir de cultures de système nerveux central (SNC)
0369-8114/$ – see front matter # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.patbio.2008.06.006
H. Laude, P. Lebon / Pathologie Biologie 57 (2009) 184–187
de patients immunodéficients atteints d’encéphalite multifocale progressive [6] et le virus BK cultivé d’un prélèvement d’urines de patient ayant eu une transplantation rénale [7]. Ces virus ont été largement étudiés tant sous l’aspect fondamental que médical [8]. Les polyoma virus ont un aspect icosaédrique fait de 72 capsomères donnant aux virions un aspect de mûres (Fig. 1) leur taille est de 45 mm, ils sont sans enveloppe, leur ADN est circulaire, composé de 5000–5200 nucléotides, selon le type de virus. Les virus BK et JC sont génétiquement proches et largement répandus dans la population adulte ; ces deux virus peuvent être latents dans le tissu rénal et dans le SNC sous le contrôle de l’immunité cellulaire. Les maladies sévères surviennent principalement en présence d’un important déficit immunitaire de cellules T, telles l’encéphalite multifocale progressive dû au virus JC, la cystite hémorragique à virus BK. Ces virus sont oncogènes chez le hamster nouveau-né, mais non chez l’homme bien que ces deux virus comme le virus SV40 du singe puissent immortaliser des cellules humaines. Dans les tumeurs viro-induites, seules, les protéines virales précoces sont exprimées en antigènes tumoraux t et T ; les polyoma murins expriment un antigène supplémentaire moyen T (middle T). Récemment, trois nouveaux virus humains ont été découverts par des méthodes de biologie moléculaire et ont été rattachés aux Polyomaviridae par leur séquence nucléotidique et leur organisation génomique. Le polyoma KI ou (polyoma humain 3) a été identifié en 2007 [9] après analyse d’un pool de 20 prélèvements respiratoires d’enfants atteints d’infections respiratoires aiguës par la technique du shotgun : pour résumer : après avoir filtré les prélèvements sur filtre de 0,22 mm et culotté les virus par une ultracentrifugation, les ADN et ARN ont été extraits et amplifiés par PCR avec des amorces aléatoires ; les fragments de plus de 600 bp ont été clonés et séquencés. Sur 374 séquences, 74 étaient assimilables à différents virus : rhinovirus, entérovirus, VRS et un seul clone avait une faible homologie de 31 % avec la région VP1 du SV40. Le génome entier correspondant (souche Stockholm 60) a été identifié et séquencé. Il est circulaire composé de 5040 nucléotides. L’ADN présente une organisation semblable au groupe SV40 avec une région « précoce » petit t et grand T et une région
Fig. 1. Aspect des polyoma virus en microscopie électronique.
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« tardive » codant les protéines structurales séparées par une région non codante qui comprend les promoteurs de transcription des gènes précoces et tardifs, l’origine de réplication, une région riche en AT et les régions stimulatrices de transcription. Dans la région précoce de KI, existent deux cadres de lecture pour les antigènes t et grand T et non pour le moyen t, exprimé dans d’autres polyoma tels les virus Polyoma de la souris et du hamster. La région N terminale des antigènes t et T ont en commun 84 aminoacide ; elle inclut le domaine J conservé, la boîte HPDKGG, un domaine putatif de liaison Rb, un signal de localisation nucléaire, une région en doigt de zinc et une région liant l’ATPAse-p53. La région tardive code trois protéines de capside : VP2/VP3 est composé de 400 aa alors que les autres virus du groupe ont 257 aa ; la protéine VP1 a seulement 30 % d’homologie avec les virus BK et JC ; les protéines VP2 et VP3 ont aussi une faible homologie avec le groupe SV40. L’analyse phylogénique [10] (Fig. 2) montre que la région précoce du virus KI est proche de celle des virus JC, SV40, et BK, SA12, mais la région protéine tardive place le KI à l’écart du groupe avec le WU. Le polyoma WU (polyomavirus humain type 4) a été identifié [11] par une méthode semblable à celle utilisée pour le clonage du KI, à la différence que la source du virus provenait d’un seul patient. Six clones sur les 327 obtenus montraient des analogies de 34 à 50 % avec les virus BK, JC, SV40 et de 65 à 69 % avec le virus KI. Le génome de WU a une taille de 5229 nucléotides avec un GC de 39 % semblable au groupe BK, JC,
Fig. 2. Arbre phylogénique de la région petit t des polyomavirus (d’après Feng et al. [10]). *Virus humain, (hamster HAPyVs), (souris MPyV), (AGMK lymphotrope BlpyV), (SA12 simian agent 12), (mouse pneumonique mptv), BFP Budgerigar.
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H. Laude, P. Lebon / Pathologie Biologie 57 (2009) 184–187
Tableau 1 Fréquence du polyoma WU dans les aspirations nasopharyngées Nombre de patients
Âge
(% positifs)
Co-infections
410 480 LBA
4 mois 51ans Adultes
5 (0,7) 1
6/6
1245
< 3 ans
37 (3)
25/37 67 %
486
< 2ans
34 (7)
72 asymptomatiques
14 mois
3 (4,2)
2637
N
60 (2,7)
79
< 3 ans
78 asymptomatiques 612
Pays
Référence
États-Unis St-Louis
Gaynor et al. [11]
Brisbane Australie
Gaynor et al. [11]
Corée sud
Han et al. [14]
Corée sud
Han et al. [14]
St-Louis États-Unis
Le BM et al. [15]
2 (2,5)
Canada
Abed Y et al. [16]
< 3 ans
5 (6,4)
Canada
Abed et al. [16]
< 2 ans
9 (1,6)
Écosse
Norja [17]
1085 hospitalisés
3,2
62 (4,9)
54 %
Allemagne
Neske et al. [18]
540
< 5 ans
13 (2,4)
30,8%
France
Foulonge et al. [21]
Chine
Lin et al. [20]
79%
Australie
Bialasiewicz et al. [23]
278
< 6 ans
1 (0,4)
2866
Enfants adultes
(4,5%)
SV40. La structure du génome est superposable à celle du KI avec une région non codante riche en AT et trois sites GAGGC liant l’antigène T et un site non consensus TAGGC alors que la plupart des polyoma possèdent quatre sites consensus sauf chez le SA simian agent-12 du babouin. Comme dans tous les polyoma virus, les séquences N terminales des antigènes t et grand T sont identiques ; l’antigène T est généré par après un épissage alternatif du transcrit précoce. La position après le 84e aa du site donneur d’épissage est à une position semblable aux autres virus du groupe BK/JC/SV40, respectivement à 82/81/81 aa et prédit une protéine de 648 aa ; les caractéristiques de l’antigène T de WU sont celles des polyomavirus : domaine ADN J, avec le motif hautement conservé HPDKGG, le motif LxCxE nécessaire pour lier Rb, une région liant l’ADN, une région en doigt de zinc et les motifs GPXXXGKT et GXXXVNLE dans le domaine liant l’ATPAse-p53 ; Le Wu ne code pas pour d’ agnoptoreine comme le groupe primate n’a pas d’expression de l’antigène moyen t comme le groupe souris. Finalement, les virus Wu et KI sont très proches phylogéniquement entre eux par leurs protéines VP2 et VP3 et diffèrent nettement avec le groupe SV40 [11]. Le troisième polyoma virus a été caractérisé cette année [10] par analyse soustractive des c-ADN obtenus des ARN extraits de tumeur de Merkel et de tissu sain ; cette tumeur maligne,
71 %
cutanée d’origine neuro-endocrinienne est observée chez les personnes âgées et les patients immunodéprimés. L’ADN viral a été mis en évidence dans huit tumeurs sur dix [10] ; il est intégré sous forme clonale et n’est présent que dans 8 et 16 % de deux séries de tissus de sujets témoins. Le virus de Merkel appartient au sous-groupe polyoma murin et proche génétiquement du Polyoma du singe vert africain [10]. Il avait été montré, dans une étude antérieure, que 20 % de sérums humains possèdent des anticorps contre le Polyoma du singe vert. Cela pourrait être expliqué par une réaction antigénique croisée avec le virus de Merkel [12]. Ces trois nouveaux virus n’ont pas encore été cultivés en cellules ; de même leur pouvoir oncogène animal n’a pas encore été rapporté. Ces virus ne peuvent donc, être recherchés dans les prélèvements de malades que par la mise en évidence de leur acides nucléiques par des techniques de PCR conventionnelles ou de PCR en temps réel [13]. Les pouvoirs pathogènes des polyoma KI et WU ont été partiellement entrevus d’après un certain nombre d’études résumées ici (Tableaux 1 et 2). Ces virus sont ubiquitaires, « isolés » déjà, dans de nombreux pays. Ils ont été mis en évidence dans des prélèvements d’origine respiratoire, fréquemment associés à d’autres virus à tropisme respiratoire de 25 à 70 %. La fréquence de positivité varie selon les études et l’âge des populations étudiées de 1 à 6 % pour le KI et de 0,7 à
Tableau 2 Fréquence du polyoma KI dans les aspirations nasopharyngées Nombre de patients
Âge
(% positif)
Co-infections
Pays
Référence
2866 630 951 612 486 530 540
Enfants adultes 7 ans
(2,6) 6 (1) 25 (2,8) 9 (1,5) 5 (1) 32 (6,4) 3 (0,6)
74% 5/6 25 %
Australie Suède Australie Écosse Corée France France
Bialasiewicz et al. [23] Allander et al. [9] Bialasiewicz et al. [19] Norja et al. [17] Han et al. [14] Lebon et Gendrel [22] Foulonge et al. [21]
<2 <2 <5 <5
ans ans ans ans
25 % avec Bocavirus 33 %
H. Laude, P. Lebon / Pathologie Biologie 57 (2009) 184–187
7 % pour le WU. KI et Wu semblent plus fréquents à la fin de l’hiver et au printemps ; ils sont probablement à eux seuls à l’origine d’infections respiratoire aiguës mais dans toutes les études publiées à ce jour, aucune recherche ne prend en compte l’aspect quantitatif. Une positivité en PCR ne signifie pas une charge virale élevée et ne suffit pas pour affirmer un lien avec les symptômes aigus. Les résultats actuellement disponibles surestiment probablement la fréquence des infections aiguës réellement en cours dues à ces virus. Une étude fait mention d’une fréquence augmentée dans les lavages broncho-alvéolaires (LBA) de patients immunodéficients. Ces virus n’ont pas été détectés dans les urines dans cette population à l’inverse du virus BK ; mais nous avons pu détecter le KI dans le sérum de certains patients ayant une PCR positive de l’aspiration nasopharyngée [22]. Plusieurs études montrent que ces virus sont génétiquement stables et homogènes pour chaque soustype [9,11,14,16,23]. Le rôle du virus de Merkel dans le processus de cancérogenèse est fortement suspecté, mais reste à prouver ; il en est de même de son mode de transmission, respiratoire ou autre. L’observation de particules ressemblant au polyoma virus dans des trichodysplasies, lésions cutanées non malignes, laisse présumer l’existence de nouveaux polyoma virus ou une éventuelle relation avec le virus de Merkel [24–26]. En conclusion, la découverte de ces trois virus à tropisme respiratoire et cutané est encore trop récente pour avoir des réponses à toutes les questions de physiopathologie qu’ils posent, mais elle ouvre un nouveau champ de recherches en virologie médicale et fondamentale. Références [1] Gross L. ‘‘Spontaneous’’ leukemia developing in C3H mice following inoculation in infancy,with AK-leukemic extracts, or AK-embrvos. Proc Soc Exp Biol Med 1951;76(1):27–32. [2] Stewart SE, Eddy BE, Borgese N. Neoplasms in mice inoculated with a tumor agent carried in tissue culture. J Natl Cancer Inst 1958;20(6):1223–43. [3] Eddy BE, Stewart SE, Young R, Mider GB. Neoplasms in hamsters induced by mouse tumor agent passed in tissue culture. J Natl Cancer Inst 1958;20(4):747–61. [4] Wildy P, Stoker MGP, Macpherson IA, Horne RW. Horne the fine structure of polyoma virus. Virology 1960;11:444–57. [5] Sweet BH, Hilleman MR. The vacuolating virus SV40. Proc Soc Exp Biol Med 1960;105:420–7. [6] Padgett BL, Walker DL, ZuRhein GM, Eckroade RJ, Dessel BH. Cultivation of papova-like virus from human brain with progressive multifocal leucoencephalopathy. Lancet 1971;1(7712):1257–60. No abstract available. [7] Gardner SD, Field AM, Coleman DV, Hulme B. New human papovavirus (BK) isolated from urine after renal transplantation. Lancet 1971;1(7712): 1253–7.
187
[8] Mayor EO. Polyomaviruses. In Fields Virology, vol. 2. 5th edition. Lippincott 2007. p2263–98 [ chapter 61]. [9] Allander T, Andreasson K, Gupta S, Bjerkner A, Bogdanovic G, Persson MA, et al. Identification of a third human polyomavirus. J Virol 2007;81(8):4130–6. [10] Feng H, Shuda M, Chang Y, Moore PS. Clonal Integration of a Polyomavirus in Human Merkel Cell Carcinoma. Science. 2008;17:[Epub ahead of print]. [11] Gaynor AM, Nissen MD, Whiley DM, Mackay IM, Lambert SB, Wu G, et al. Identification of a novel polyomavirus from patients with acute respiratory tract infections. PLoS Pathog 2007;3(5):e64. [12] Brade L, Müller-Lantzsch N, zur Hausen H. B-lymphotropic papovavirus and possibility of infections in humans. J Med Virol 1981;6(4): 301–8. [13] Bialasiewicz S, Whiley DM, Lambert SB, Gould A, Nissen MD, Sloots TP. Development and evaluation of real-time PCR assays for the detection of the newly identified KI and WU polyomaviruses. J Clin Virol Sep; 2007;40(1):9–14. [14] Han TH, Chung JY, Koo JW, Kim SW, Hwang ES. WU polyomavirus in children with acute lower respiratory tract infections, South Korea. Emerg Infect Dis 2007;13(11):1766–8. [15] Le BM, Demertzis LM, Wu G, Tibbets RJ, Buller R, Arens MQ, et al. Clinical and epidemiologic characterization of WU polyomavirus infection, St. Louis, Missouri. Emerg Infect Dis 2007;13(12):1936–8. [16] Abed Y, Wang D, Boivin G. WU polyomavirus in children, Canada. Emerg Infect Dis 2007;13(12):1939–41. [17] Norja P, Ubillos I, Templeton K, Simmonds P. No evidence for an association between infections with WU and KI polyomaviruses and respiratory disease. J Clin Virol 2007;40(4):307–11. [18] Neske F, Blessing K, Ullrich F, Pröttel A, Wolfgang Kreth H, Weissbrich B. WU polyomavirus infection in children Germany. Emerg Infect Dis 2008;14(4). 680-1-. [19] Bialasiewicz S, Whiley DM, Lambert SB, Wang D, Nissen MD, Sloots TP. A newly reported human polyomavirus, KI virus, is present in the respiratory tract of Australian children. J Clin Virol Sep; 2007;40(1): 15–8. [20] Lin F, Zheng M, Li H, Zheng C, Li X, Rao G, et al. WU polyomavirus in children with acute lower respiratory tract infections, China. J Clin Virol 2008. [21] Foulongne V, Brieu N, Jeziorski E, Chatain A, Rodière M, Segondy M. KI and WU polyomaviruses in children, France. Emerg Infect Dis 2008; 14(3):523–5. [22] Lebon P, Gendrel D. Résultats non publiés. [23] Bialasiewicz S, Whiley DM, Lambert SB, Jacob K, Bletchly C, Wang D, et al. Presence of the newly discovered human polyomaviruses KI and WU in Australian patients with acute respiratory tract infection. J Clin Virol 2008;41(2):63–8. [24] Zur Hausen H. Novel human polyomaviruses-Re-emergence of a well known virus family as possible human carcinogens. Int J Cancer 2008; 123(2):247–50. [25] Osswald SS, Kulick KB, Tomaszewski MM, Sperling LC. Viral-associated trichodysplasia in a patient with lymphoma: a case report and review. J Cutan Pathol 2007;34(9):721–5. [26] Haycox CL, Kim S, Fleckman P, Smith LT, Piepkorn M, Sundberg JP, et al. Trichodysplasia spinulosa–a newly described folliculocentric viral infection in an immunocompromised host. J Investig Dermatol Symp Proc 1999;4(3):268–71.