Propriétés générales des virus : a- La taille des virus b- Réplication des virus c- acide nucléique des particules virales d- Réplication des virus à partir de leurs composants e- Dépendance des virus du métabolisme d'une cellule f- Spécificité des virus vis-à-vis des cellules et des organismes 1) Phase d’éclipse (pas de virus infectieux décelable) 2) Phase de maturation (assemblage intracellulaire de virus) 3) Phase de latence (pas de virus décelable dans le milieu). Courbe de croissance d’un bactériophage après infection de bactéries Une suspension de bacteriophages λ est mélangée à des bactéries dans un rapport de 10/1. Durant l’infection, on observe d’abord une phase au cours de laquelle aucun virus infectieux ne peut être récupéré de la cellule infectée : en effet, lors de l’infection, le génome a été libéré de la capside (décapsidation). Il n’y a donc plus de virion complet, infectieux. Cette phase est appelée « phase d’éclipse ». Ensuite, le génome viral est transcrit et fournit les protéines codées par le virus. Le génome est également répliqué pour donner lieu à de nouvelles copies du génome viral. Ces génomes qui ont été répliqués s’associent avec les protéines structurales du virus (assemblage) pour former de nouveaux virions infectieux. Au cours de cette phase, appelée « phase de maturation », de nouvelles particules virales infectieuses sont donc assemblées dans la cellule, à partir de leurs composants. Ceci contraste avec le cycle de réplication d’une cellule ou d’une bactérie au cours duquel la cellule fille n’est pas formée, par un processus d’assemblage de composants de la cellule mère. Mais est formée par scission de celle-ci. L’ensemble des phases d’éclipse et de maturation s’appelle « phase de latence ». f- Spécificité des virus vis-à-vis des cellules et des organismes : Tous les organismes vivants sont susceptibles d'être infectés par des virus, mais ce ne sont pas les mêmes virus qui infectent les différents organismes. Ainsi, les virus des plantes. n'infecteront généralement pas les animaux, et les virus d'une espèce de plante n'infecteront pas nécessairement d'autres espèces de plantes. Cette barrière d'espèce n'est pas absolue et on voit que par exemple certains animaux peuvent partager des virus avec les humains et entre eux. A l'intérieur d'un organisme, les virus seront sélectifs de certains types de cellules. Cette spécificité est due en grande partie aux récepteurs spécifiques de surface des cellules qui permettent la fixation et l'entrée des virus. Reconnaissance spécifique de cellules par les virus : interaction virusrécepteur. Cycle virale : Figure 4: cycle viral: attachement, la pénétration, la décapsidation, assemblage et sortie du virus Classification par type de génome: Virus à ADN Groupe I-Virus à ADN à double brin Groupe II - Virus à ADN à simple brin Virus à ARN Groupe III-Virus à ARN à double brin Groupe IV - virus á ARN simple brin à polarité positive (Virus (+) Groupe V-virus à ARN simple brin à polarité négative (-) virus à polarité négative non-segmentés Exemples virus de la rougeole Exemples virus de la Rage Virus à polarité négative segmentés Exemples virus de l'influenza A. B. et C (virus de la grippe) Virus à ADN ou à ARN à transcription inverse Groupe VI - rétrovirus à ARN simple brin Exemples VIH I Groupe VII - rétrovirus à ADN double brin Exemple virus de l'Hépatite Exemple virus de la mosaïque du chou-fleur Principaux éléments de la synthèse de l’ARN viral. a.1- Les enzymes : l’ARN polymérase- ARN dépendante est l’élément constant et majeur de la synthèse de l’ARN viral génomique (réplication et transcription). L’amorçage de la réaction a lieu à proximité de l’extrémité 3’ du brin d’ARN modèle. Il peut s’agir d’un amorçage de novo (sans amorce) ou à l’aide d’une protéine virale liée au génome utilisée comme amorce. Les enzymes accessoires vitales participent à cette activité en dirigeant PARN polymérase vers le site intracellulaire adéquat (noyau, membrane, vésicule.) ou sur les sites spécifiques de la matrice ARN sites en 5 pour l’initiation et en 3 pour la terminaison) Des protéines d’origine cellulaires peuvent être associées à la réplication transcription des virus, c’est le cas par exemple des protéines du cytosquelette. a.2- L’ARN matrice : _Les génomes ARN (-) sont liés aux protéines de la nucléocapside qui jouent un rôle important dans le maintien de la conformation de la molécule d’ARN et le bon fonctionnement de l’ARN polymérase. Au contraire, les génomes ARN (+) ne sont pas liés à la nucléocapside, ils codent souvent une hélicase jouant un rôle dans l’activité de la polymérase _Les extrémités 5’ non-codantes des génomes ARN prennent une conformation en tige, boucle. Ces motifs, ayant parfois une arborescence complexe, jouent un rôle important pour la reconnaissance des sites d’initiation et de terminaison des synthèses ARN et protéiques. Des modifications génétiques à ce niveau (par exemple par mutation) peuvent avoir des conséquences sur la virulence du virus. _L’amorçage de la réplication- transcription en 5 : La plupart des ARN polymérase ARN dépendante peuvent initier la synthèse de l’ARN sans amorce. L’enveloppe est le support pour les déterminants de la reconnaissance virus-cellule hôte chez les virus enveloppés. Ces glycoprotéines (spicules) permettent au virus de reconnaître la cellule-cible, par l’entremise d’un récepteur cellulaire et sont dès lors parfois appelés anti-récepteurs. On connaît maintenant de mieux en mieux les récepteurs cellulaires et leur anti-récepteur viral. Schéma montrant l’enveloppe, l’anti-récepteur viral et les récepteurs cellulaires correspondants Stratégies De réplication des virus à ARN monocaténaire messager Les gènes viraux s’expriment différemment selon les stades de l’infection grâce à différentes stratégies de régulation. Ces stratégies comportent : la répartition des gènes sur plusieurs fragments d’ARN génomique (virus à génome multipartite). Le clivage d’une poly protéine. Des mécanismes de translecture (conduisant un codon de fin de lecture et à ne pas mettre fin à la synthèse de la protéine et exprimant de la sorte deux cadres de lecture), Le décalage du cadre de lecture (glissement du ribosome avant le codon de terminaison) aboutissant à la synthèse d’une protéine fusionnant deux ORF. II.1.2.3- Mécanismes de régulation de la transcription de I’ARN viral et de sa traduction L’ARN viral doit pouvoir traduire plusieurs gènes alors que les ARN messagers cellulaires sont généralement monocistroniques (un ARNm → une protéine). D’autre part. les gènes viraux s’expriment différemment selon les stades de l’infection. On observe d’abord une synthèse préférentielle de l’ARN polymérase virale. Tandis que lors des phases ultérieures du cycle de réplication virale. Ce sont les protéines capsidiales qui sont synthétisées de façon prédominante. Ces stratégies incluent la répartition des gènes sur plusieurs fragments d’ARN génomique. 1) Fragmentation du message : La division du génome en plusieurs parties (génome multipartite) et la transcription du génome monopartite sous forme de plusieurs messagers monocistroniques est la première stratégie adoptée pour utiliser la machinerie cellulaire travaillant habituellement avec des ARN monocistroniques. 2) Transcription partielle : La transcription partielle du génome d’ARN correspond à la synthèse. A partir de I’ARN antimessager. D’ARN de polarité positive. Plus petits que l’ARN génomique (ARN subgénomiques). Les ARN subgénomiques sont synthétisés par l’ARN polymérase virale à partir d’un promoteur interne situé sur le brin antimessager. Ces ARN subgénomiques peuvent être encapsidés (ou non) selon qu’ils portent (ou pas) la séquence de reconnaissance de la protéine capsidiale. La présence ou non d’une coiffe donne des efficacités différentes de leur traduction. Régulant ainsi l’intensité de la synthèse des protéines correspondantes. c- Lecture facultative des codons d'initiation AUG (LEAKY SCANNING) : Les messagers viraux peuvent contenir plusieurs codons d'initiation (AUG) dont l'efficacité est variable selon les séquences qui l'entourent. Un codon d'initiation se trouvant en condition suboptimale sera « ignoré" par les ribosomes au profit de celui qui est placé dans un contexte optimal. La synthèse d'ARN subgénomiques permet d'amener un AUG en position optimale et d'amplifier le produit d'un gène spécifique. d- Clivage d'une polyprotéine : Certains ARN messagers viraux ne contiennent qu'un seul ORF qui correspond néanmoins à plusieurs protéines différentes. La traduction aboutit à la synthèse d'une protéine de grande taille appelée poly protéine qui est clivée en protéines fonctionnelles par un processus de protéolyse. Mouvement des virus dans la plante L’infection systémique intervient quand un virus est capable de se déplacer du site d’infection primaire afin d’envahir les autres régions de la plante, après une étape d’amplification du génome. Cela nécessite qu’une entité infectieuse se déplace d’abord de cellule à cellule à travers les plasmodesmes et ensuite à longue distance via le phloème. On parle alors d’infection systémique. I. Mouvement de cellule à cellule Ni les particules virales. Ni les acides nucléiques viraux natifs (non linéaires) ne peuvent passer d’une cellule à l’autre via les plasmodesmes. Chez de nombreux groupes de virus, ce mouvement implique la participation d’une ou plusieurs protéines spécialisées (protéines de mouvement). II. Mouvement à longue distance Le mouvement à longue distance résulte du passage de l’entité infectieuse dans le phloème via le parenchyme phloémique et les cellules compagnes. Suivi de la translocation passive et de sa décharge dans un autre site où s’établit un nouveau site d’infection. Cependant, plusieurs modèles virus – plante ont fait l’objet d’études qui ont identifie des protéines virales impliquées dans le mouvement a longue distance. III. Les virus restreints au phloème Certains genres viraux (les plus importants parmi ceux-ci étant les Luteovirus et les Polerovirus) et certains virus appartenant aux familles des Closteroviridae et des Geminiviridae ne se retrouvent généralement que dans le phloème. Cette limitation au phloème ne résulte pas d'une incapacité à se multiplier dans d'autres cellules de la plante. En effet, le virus se multiplie dans les protoplastes de mésophylle inoculés. Transmission des virus : A de rares exceptions près, les particules virales se dénaturent rapidement en dehors des cellules vivantes de la plante-hôte. Le maintien d’un virus dans la nature implique qu’il puisse se transmettre soit à la descendance de la plante infectée (transmission verticale) soit à d’autres plantes de la même espèce ou d’autres espèces (transmission horizontale). I- Transmission Verticale La transmission verticale perpétue le virus en contaminant les organes utilisés pour la multiplication de la plante. Il s’agit principalement de la transmission via la multiplication végétative et dans certains cas plus rares par la graine et le pollen. a- Transmission par le pollen et la graine La plupart des phytovirus ne sont pas transmis par les semences botaniques ou par le pollen provenant de pieds-mères infectés. Cependant certains virus des genres Ponyvirus. Ilarvirus, Comovirus et Nepovirus. De même que certains viroïdes. Sont transmissibles par la graine avec des taux qui peuvent être très élevés. b- Transmission par voie végétative La multiplication végétative entraîne l’infection de la descendance d’une plante. La production de matériel exempt de virus présente une importance pratique considérable. On peut obtenir des plantes indemnes de virus par plusieurs méthodes curatives. L :élimination des virus se fait principalement par culture de méristème et ou thermothérapie. b1- La thermothérapie La production de plants sains à partir d’individus virosés se fait traditionnellement par un traitement des plantes à la chaleur qui déstabilise les particules virales et arrête la réplication ou le mouvement du virus dans la plante. Ainsi les plantules de fraisiers infectées par le virus de la marbrure peuvent être assainies par un séjour pendant 3 à 4 semaines à 37-38°C. Les virus d’arbres fruitiers sont éliminés en maintenant le matériel ligneux dans l’air à 37-38°C pendant des durées allant de un mois à plusieurs années (jusqu’à 3 ans pour les Citrus). b2- La culture de méristème Au début des années cinquante. Les chercheurs ont utilisé la culture in vitro de méristemes caulinaires pour régénérer des plantules indemnes de virus à partir de plantes-mères contaminées. Cette découverte a connu un retentissement considerable et est toujours appliquée pour l’assainissement virologique de plantes à multiplication végétative. La culture se fait habituellement sur un milieu de culture contenant, en plus des éléments minéraux. Des vitamines et du sucre. Une cytokinine et de l’acide gibberellique. La reprise du développement méristématique se fait habituellement sans phase de latence et aboutit. En trois à quatre semaines. A l’obtention d’une microplantule. La plantule régénérée à partir d’un méristème peut être maintenue en culture in vitro ou acclimatée progressivement dans un substrat terreux après son passage dans un milieu d’enracinement. II- Transmission horizontale Transmission par les animaux Exemple des insectes Les insectes vecteurs les plus actifs de phytovirus sont les représentants de l’ordre des Homoptera. Les virus transmis par insectes peuvent être classés en deux grandes catégories : virus non circulants Les virus non circulants sont portés par les pièces buccales lors de la transmission : ils comportent les virus non persistants et les virus semi persistants. _Virus non persistants Ils sont acquis pendant des piqûres très brèves (optimum de 15-30 sec) mais le puceron vecteur perd rapidement la capacité d’inoculer le virus à des plantes successives (après Quelques minutes). D’où le nom de virus non persistant. Les virus non persistants sont généralement transmissibles par voie mécanique. _Virus semi persistants Ces virus présentent des paramètres de transmission intermédiaires entre virus non persistant et persistant : ils requièrent une période minimum de piqure d’environ 30 min. Tant pour l’acquisition sur la plante malade que pour l’inoculation de la plante saine. La persistance est de l’ordre de un à trois jours. Il semble que ce type de virus adhère à l’intérieur du canal alimentaire où il s’accumule. Puis est relâche progressivement lors des piqûres : Les virus semi persistants sont en général difficilement transmissibles par voie mécanique. virus circulants I es virus circulants circulent dans le vecteur via le canal alimentaire. Le système digestif. Les glandes salivaires et le canal salivaire par lequel ils sont introduits dans une nouvelle plante : ils sont de type persistant. _Virus persistants Il s’agit de virus typiquement circulants et non transmissibles par vote mécanique Les périodes d’acquisition et d’inoculation sont de l’ordre de un a deus jours après la piqure d’acquisition. Il existe une période de latence (avec absence de transmission) Les petits virus globuleuse du phloème (teovires), virus persistants typiques, ne semblent pas être multiplies dans le vecteur, par contre les Rhabdovirus transmis par pucerons seraient multipliés dans l’insecte vecteur Les virus persistants effectuent un cycle complexe dans le secteur avant de s’accumuler dans les glandes salivaires. Epidémiologie de la transmission des phytovirus et les conséquences en matière de lutte Les paramètres épidémiologiques de l’extension de maladies transmises par vecteurs dépendent de divers facteurs relatifs au vecteur lui-même, à ses hôtes ainsi qu’à leurs rapports respectifs avec l’agent pathogène considéré ou avec l’environnement. La connaissance précise de ces paramètres peut conduire à la mise sur pied de systèmes prévisionnels permettant de conduire une lutte efficace. I- Agents vecteurs liés au sol En champ, les symptômes de virus transmis par nematodes et les champignons se développent en taches qui croissent lentement au cours des cultures successives (12 man). Le maintien de l’inoculum se fait via les plantes cultivées, les plantes sauvages. Les spores de résistance du champignon vecteur et les nématodes euxmêmes pendant les périodes d’interculture. Les transports à grande distance de virus transmis par nematodes peuvent s’effectuer via les particules de sol, les graines infectées ou les plantes virosées La specific de certaines relations virus-vecteur fait qu’un virus peut exister dans le sol sans son vecteur specifique ou qu’un nematode potentiellement vecteur peut être present sans le vinis qu’il transmet specifiquement. Dans ces conditions. L’introduction d’un seul des protagonistes (le vecteur ou le virus), dans un environnement qui comporte l’autre peut provoquer une extension rapide de la virose. II- Agents vecteurs par voie aérienne La transmission aérienne des virus s’effectue par des voies très diverses. Dans certains cas. Les pucerons aptères contaminent uniquement quelques plantes adjacentes d’un premier foyer, en créant de petites zones infectées (cas du virus de la jaunisse nanisante de l’orge, transmis à l’automne par divers pucerons des céréales (Photo 3). La transmission de ce même virus, qui est persistant dans le puceron, peut s’effectuer sur des centaines de km de distance. Les vecteurs virulitères ailés étant entraînés par les vents et provoquant notamment la réinfection d’autres parcelles. Moyens de lutte I- Prémunition La prémunition (ou protection croisée – cross protection) consiste à inoculer une souche virale produisant des symptômes atténués, afin de protéger les plantes contre l’infection ultérieure de souches sévères du même virus (le phénomène a également été observé avec les viroïdes). La souche prémunisante (protecting strain) n’induit que des symptômes peu sévères qui n’affectent pas (ou peu) le rendement et la qualité de la récolte. Le virus de la mosaïque du tabac (Tobacco Mosaic Virus - TMV). qui appartient au genre des Tobamovirus. est un des virus de plantes les plus étudiés et celui pour lequel les mécanismes de réplication ont été les premiers élucidés. Il utilise la stratégie de transcription partielle. couplée à un phénomène de translecture du premier ORF. Le gène de l'ARN polymérase est situé du côté de l'extrémité 5' de l'ARN génomique tandis que le gène de la protéine enveloppe se trouve du côté de l'extrémité 3'. L'ARN génomique du TMV possède des cadres de lecture correspondant à différentes protéines. La protéine 126K est synthétisée à partir du premier codon d'initiation AUG1. proche de l'extrémité 5'. jusqu'à rencontrer le premier signal d'arrêt (UAG). Certains ribosomes passent ce premier signal d'arrêt et continuent la synthèse du polypeptide jusqu'au second codon de terminaison (ou signal d'arrêt) (UAA1) correspondant a la protéine 183 K. Ce processus, dit de translecture, est réglée par des ARN de transfert particuliers de la cellule hôte (dits suppresseurs). Les protéines 126K et 183K sont impliquées dans la réplication de l’ARN viral. Elles possèdent des motifs séquentiels des ARN polymérases ARN dépendantes (réplicases). Les sites internes d’initiation AUG2. AUG3. Et AUG4 de l’ARN génomique complet sont inaccessibles aux ribosomes. De sorte que les polypeptides 30K. et 17.6K (ce dernier correspondant à la protéine capsidiale CP) sont synthétisés par des ARN messagers subgénomiques. Résultant de la transcription partielle de séquences situées du côté de l’extrémité 3’ de l’ARN génomique. La protéine 30K influence le mouvement du virus de cellule à cellule. I a protéine 17.6K (la protéine capsidiale) joue un rôle dans l’expression des symptômes (et peut être dans le mouvement systémique du virus dans la plante infectée). Comme l’ARN génomique total. I’ARN subgénomique codant pour la capside, présente une structure << en coiffe» à son extrémité 5’. Tandis que celui codant pour la protéine de mouvement (30K) ne possède pas une telle structure. L’expression des différents gènes viraux. Génomiques et subgénomiques conduit à des vagues de traductions successives exprimant d’abord les protéines impliquées dans la réplication. Puis les autres protéines (mouvement. Capside….). Cette stratégie est largement utilisée par les phytovirus.
