Le virus de la bursite infectieuse radiographié sous tous ses angles

Ces résultats ouvrent la voie à une production de vaccins plus efficaces pour lutter contre ce virus aux multiples souches mutantes².

La bursite infectieuse aviaire ou maladie de Gumboro présente une forte incidence économique dans la filière aviaire française et mondiale. L’agent causal est un birnavirus, virus à ARN double brin, qui provoque
chez les poulets de 3 à 5 semaines de l’anorexie, de la diarrhée, des tremblements et qui peut causer de 20 à 30% de mortalité dans les élevages touchés. Par les lésions induites sur la bourse de Fabricius, organe
essentiel pour l’immunité, les poulets survivants peuvent présenter une forte immunodépression qui favorise des atteintes infectieuses notamment respiratoires et digestives.

Les vaccins disponibles ne sont pas toujours efficaces car l’épidémiologie récente de l’IBDV est marquée par l’émergence régulière de souches virales capables de se multiplier chez des animaux vaccinés. Certaines de ces souches peuvent être des variants non reconnus par les anticorps générés par la vaccination, reflétant ainsi une dérive antigénique du virus. D’autres représentent des variants dits “hypervirulents”possédant la même signature antigénique que les vaccins utilisés mais capables de se multiplier très rapidement dans l’animal vacciné. La caractérisation moléculaire des isolats de terrain par séquençage de leur génome a permis d’identifier un domaine d’environ 100 acides aminés de la protéine de capside (protéine VP2) associé à la virulence et à la dérive antigénique du virus. Toutefois, ces résultats ne permettaient pas d’élucider comprendre comment un virus est ou non neutralisé par un anticorps.

Photo : F. Rey - B. Lesourd

La structure cristallographique d’un birnavirus révèle des liens inattendus entre virus icosaédriques de deux catégories très différentes, ceux qui ont un génome à ARN bicaténaire et ceux possédant un génome à ARN de polarité positive. La protéine de capside des birnavirus partage des homologies structurales avec les nodavirus(virus d’insectes à ARN+) et la protéine de manteau des virus à ARN double brin comme les rotavirus. Cette découverte représente une contribution importante pour comprendre l’évolution des virus à ARN. Les images supérieures montrent des particules de nodavirus (à gauche),de birnavirus (au milieu) et de rotavirus (à droite). Les unités asymétriques sont représentées par des couleurs différentes. En dessous de chaque particule virale est présenté un diagramme en ruban de chacun des trimères de protéine de capside virale correspondant. Les couleurs représentent les différents domaines homologues entre ces protéines virales.

L’unité de Virologie et Immunologie moléculaires de l’INRA de Jouy-en-Josas cherche donc à caractériser depuis plusieurs années certaines étapes-clefs du cycle viral de l’IBDV (système réplicatif, morphogenèse et entrée dans la cellule cible) afin de mieux comprendre la pathogénicité du virus et ses interactions avec l’hôte. Pour répondre à ces questions, la détermination de la structure atomique de la protéine VP2 représentait un de ses objectifs. Elle devait nous permettre de localiser sur cette structure les quelques acides aminés impliqués dans la virulence, mais aussi les résidus associés à la reconnaissance de la cellule à infecter et/ou cibles des anticorps neutralisant le virus. Ainsi, ces travaux, couplés à l’ensemble des informations sur les séquences des souches vaccinales ou des isolats de terrain, devaient permettre de comprendre la dérive antigénique du virus afin d’élaborer de façon rationnelle des souches vaccinales plus adaptées aux souches circulantes du moment.

Dans cette optique, les chercheurs de l’unité VIM ont collaboré avec l’UMR de Virologie moléculaire et structurale CNRS/INRA de Gif-sur-Yvette pour utiliser la radiocristallographie dans la détermination de la structure tridimensionnelle de la protéine de capside virale VP2. Les dernières avancées ont permis de déterminer les structures tertiaires de sous-particules virales de VP2 et de particules virales complètes de l’IBDV (à respectivement 3 et 7 Å de résolution).

Ces travaux ont apporté leur lot d’informations sur l’antigénicité et la virulence du virus. Ils ont montré que l’utilisation par les souches hypervirulentes d’un récepteur alternatif à la surface des lymphocytes est
associé à deux acides aminés situés aux sommets des spicules de VP2. Ces résidus critiques sont  entourés par une couronne d’acides aminés impliqués dans la dérive antigénique du virus. Ainsi, seuls quelques résidus sur les 441 de VP2 semblent contrôler ce mécanisme de fuite de la réponse immunitaire.

Sur un plan plus fondamental, les résultats obtenus montrent que la capside virale de ces virus à ARN double brin n’est constituée que d’une protéine de capside. Cette protéine possède une structure très apparentée à la protéine de capside de virus à ARN de polarité positive (les nodavirus, famille méconnue de virus infectant principalement des insectes) et à la protéine de capside de virus à ARN double brin plus complexes (les virus de la famille des Reoviridae comme le virus de la fièvre catharrale du mouton (virus de la “Bluetongue”) ou le rotavirus), suggérant ainsi un lien phylogénétique entre virus à ARN de polarité positive et virus à ARN double brin.

Ces résultats permettent donc de mieux comprendre les phénomènes de dérive antigénique de l’IBDV et ainsi la production rationnelle d’antigène VP2 vaccinant capable d’induire une réponse immunitaire adéquate pour protéger efficacement des souches circulantes sur le terrain. Ces antigènes pourront être produits à partir de virus IBDV recombinants vaccinants vivants mais aussi sous forme de particules comme des sous-particules virales de VP2 inertes et également exprimées par un vecteur réplicatif de type adénovirus ou herpèsvirus.

1 Collaboration entre l’unité de Virologie et Immunologie moléculaires,UR 892 INRA (Jouy-en-Josas) et le laboratoire de Virologie moléculaire et structurale, UMR 2472/1157 CNRS/INRA (Gif-sur-Yvette).
2 Fasséli Coulibaly, Christophe Chevalier, Irina Gutsche, Joan Pous, Jorge Navaza, Stéphane Bressanelli, Bernard Delmas and Félix A.Rey. 2005.The birnavirus crystal structure reveals new structural relationships among icosahedral viruses. Cell 120, 761-772.