Effects of antiretroviral drugs on the translocation status of Human Immunodeficiency Virus type 1 reverse transcriptase

by Marchand, Bruno

La transcriptase inverse du Virus d’Immunodéficience Humaine de type 1 (VIH-1) est responsable de la transcription du génome viral composé d’ARN simple brin en ADN double brin. Étant donné son rôle vital dans le cycle viral, cet enzyme est une cible de choix pour le traitement des patients infectés par le VIH-1. Les inhibiteurs qui bloquent la transcriptase inverse affectent régulièrement l’incorporation des nucléotides. Après l’incorporation d’un nucléotide, ce dernier est toujours situé dans le site de liaison des nucléotides. Afin de libérer ce site, la transcriptase inverse doit se déplacer d’un nucléotide par rapport à la matrice d’acide nucléique, déplacement que nous appelons la translocation. Celle-ci est un mouvement très rapide qui est cinétiquement invisible.

Afin d’étudier le mécanisme de translocation, j’ai dévelopé des tests d’empreinte moléculaire ayant une résolution d’un seul nucléotide nous permettant de détecter la position précise de l’enzyme sur une matrice d’ADN. En utilisant ces tests, en combinaison avec des analyses cinétiques et autres expériences enzymatiques, j’ai étudié le statut translocationel de la transcriptase inverse, et nous en sommes venus à la conclusion que cet enzyme se déplace selon un modèle dans lequel un mouvement Brownien est responsable du déplacement de l’enzyme. Celui-ci est stabilisé par la liaison d’un nucléotide dans le stade post-translocationel.

J’ai identifié des facteurs importants influençant la translocation : la séquence de la matrice d’acide nucléique, la nature du nucléotide à l’extrémité 3’ de l’amorce, la présence d’erreurs d’association dans le substrat d’acide nucléique double brin, la présence de nucléotides, la présence d’inhibiteurs, la nature de ces inhibiteurs, la présence de mutations conférant une résistance aux médicaments et la température ont tous été démontrés comme modifiant l’équilibre de translocation de la transcriptase inverse. Par dessus tout, nous avons découvert que la translocation avait un effet direct sur l’éfficacité de certain médicaments. Nos résultats ont non seulement des implications importante en ce qui concerne le mécanisme de translocation, mais nous éclairent également sur les mécanismes d’action des médicaments et de résistance à ceux-ci.