1 - Free

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1.1.1
GAVILLET Valentin, PHAM Hoang
Caractéristiques des virus
(Campbell, 2004)
Les virus sont des parasites intracellulaires infectieux, qui utilisent les composants d’une
cellule hôte pour se multiplier . Ils peuvent contaminer tout êtres vivants disposant de
cellule(s) . Leur taille varie entre 20 et 250 nanomètres. Ils peuvent toutefois atteindre
jusqu’à 400 nm, ce qui correspond à la taille d’une petite bactérie. Structurellement, on
distingue trois éléments:
 Le génome viral peut être fait d’ADN ou d’ARN. Il peut être de formes différentes:
monocaténaire ou bicaténaire (la chaîne d’acide nucléique peut être double ou
non), linéaire ou circulaire (la chaîne peut se refermer sur elle-même), fragmenté
ou non fragmenté. (Des schémas illustratifs seront ajoutés par la suite pour
expliciter ces termes). En général, on parle de virus à ADN pour les génomes à
double brin et de virus à ARN pour ceux à simple brin, en fonction du type
d’acide nucléique qui forme leur génome. Toutefois il existe de nombreuses
exceptions à cette règle (cf. types et classification des virus). Malgré cette
diversité le génome de tous les virus encode 3 types de protéines: celles qui
assurent la réplication du génome, celles qui encapsident le génome en particules
virales et celles qui altèrent la structure et/ou la fonction de la cellule infectée.
 La capside est une coque de protéines qui entoure et protège l’acide nucléique
viral. Sa structure définit la forme du virus, qui peut être plus ou moins
complexes (hélicoïdale, polyédrique, ...). La capside est composée de sous unités
formées de protéine appelées capsomères, mais les types de molécules de
protéine sont très faibles pour chaque coque. La fonction de la capside est de
protéger le matériel génétique.
 L’enveloppe certains virus sont entourés d’une enveloppe qui est constituée en
plus d’éléments viraux, d’éléments similaire à la cellule à infecter. Grâce à cette
structure similaire, l’enveloppe facilite l’infection de l’hôte par le virus. Les virus
possédant une enveloppe sont appelés virus enveloppés alors que les autres sont
les virus nus.
Les virus ne contiennent ni d’enzymes utiles à la production d’énergie, ni d’organelles, ce
qui implique qu’ils n’ont pas de métabolisme au sens strict du terme. On ne peut donc
considérer les virus comme des organismes, même si certains de leurs aspects peuvent
nous faire penser que ce sont des êtres vivants. Le statut d’être vivant du virus reste un
sujet de débat ouvert dans le milieux scientifique.
1.1.2
Classification des virus
(Campbell, 2004)
Comme on l’a vu dans la première partie, il existe de nombreux types de virus différents.
Le premier découvert a été celui de la mosaïque du tabac. Depuis lors, de nombreux
types ont été examinés notamment les (bactério-), les rétrovirus, les virus d’Archaea, les
virus d’algues, les virus de plantes, les virus fongiques, les virus d’invertébrés, les virus
grippaux... La virologie est un domaine relativement récent, et donc le nombre de virus
décrit est extrêmement restreint. L’apparition du microscope éléctronique a toutefois
acceleré les choses: de l’époque Pasteur (1880) à aujourd’hui, 1’700 virus on été décrit.
Fin 2004, le compte en est à plus de 6’000. Nous ne sommes toutefois loins d’être au
bout du compte, ainsi qu’avance Claude Fauquet: “Et l’on peut penser que ce nombre
[plus de 6’000] n’équivaut peut-être qu’à 1 % de l’ensemble” (le Monde, 2006).
On peut différencier les virus en fonction de leur génome, mais également selon leur
géométrie, la présence ou non de l’enveloppe membranaire, leur hôte potentiel, leur
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mode de transmission ou alors selon le type de maladie qu ils occasionnent. Néanmoins
la classification la plus pratique est certainement celle proposée par Lwoff et complétée
par Baltimore en 1975, qui trie les virus par leur type d’acide nucléique et son expression.
Cette classification, se base sur l’ensemble des données biochimiques et morphologiques
des virus et, dans l’ordre croissant d’importance, sur le génome, l’enveloppe et la
symétrie de la capside. On différencie les virus au niveau du génome, comme on l’a vu au
chapitre des « caractéristiques des virus ». Ainsi plusieurs grands groupes apparaîssent
(ADN-ARN, monocaténaire-bicaténaire, fragmenté ou non,...). La séparation se fait en
cas de présence ou non d’enveloppe membranaire. Les symétries éventuelles sont
sources de particularités du virus en question et sont donc analysée en dernier lieu.
La nomenclature des virus, qui est géré par le Comité Internationale sur la Taxinomie
des virus se réfère à la classification de Linné (R-E-C-O-F-G-E-R-V-I). Toutefois elle
s’applique plus spécialement aux familles, aux genres et aux espèces de virus. Au niveau
familial, on rajoute uniquement le suffixe viridae à un nom latin ou grec. Pour les genres
le principe est le même sauf qu’on remplace viridae par virus. Et enfin pour les espèces
on rajoute un nom qui indique justement son espèce. Si on prend le virus de l’herpès,
cela nous donne :
Herpesviridae, pour la famille
Herpesvirus, pour le genre
Herpesvirus simplex, (causant l’herpès buccal ou génital) pour l’espèce.
A noter qu’on utilise des abréviations pour simplifier l’écriture. L’exemple ci-dessus
donnerait : HSV 1 et 2 pour « Herpes simplex virus ». Le tableau 2 est un exemple
complexe de classification avec nomenclature.
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Tableau 1 Critère de classification actuelle avec dans
l’ordre le génome et ses 3 sous-classes, l’enveloppe, et la
symétrie de la capside. (Tiré de anne.decoster.free.fr)
Tableau 2 Classification des virus
intéressant l’homme, selon Lwoff.
(Tiré de anne.decoster.free.fr)
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1.1.3
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Fonctionnement des virus
(Campbell, 2004)
Le but de tout virus, comme la majorité des êtres vivants, est de
se reproduire. Étant incapable nécessaire pour se répliquer (= se
reproduire) seul, les virus sont obligés d’infecter une cellule
hôte.
Chaque types de virus à un spectre d’hôte: un type de virus ne
pourra infecter qu’un type particulier de cellule hôte. Le spectre
est assez large pour englober plusieurs espèces (ainsi, le virus de
la rage (famille Rhabdoviridae) peut s’attaquer au chien, mais
également à l’homme), mais peut être également extrêmement
réduite:(le virus phage T4 ne s’attaque qu’à la bactérie E. coli).
Un virus peut être spécifique à un tissu particulier. Par exemple,
le virus du sida s’attaque aux globules blancs de l’organisme
humain, et la tuberculose pulmonaire, aux poumons.
Globalement, le cycle de réplication d’un virus se déroule en
trois phase (fig. 1) :
1. Pénétration du génome viral dans la cellule hôte
L’insertion du génome viral peut se dérouler de plusieurs façons
possibles. Chez les animaux, le virus possède une enveloppe
similaire à la membrane de la cellule hôte. Les deux entités
fusionnent alors, à l’aide d’un processus analogue à celle de
l’exocytose (sauf que les particules entrent, au lieu de sortir, fig
2). Il existe également d’autres d’insertions, plus complexes. Par
exemple, la famille des phages T-pairs injectent leur génome via
une sorte de queue.
2. Synthèse des composants du virus en utilisant les
ressources de la cellule hôte
Figure 1
1. Le génome pénètre dans la
cellule. Le capside est abandonnée
(à l'intérieur ou à l'extérieure de la
cellule).
2. Le génome est d'une part
repliquée et d'autre, transcrite afin
de produire les protéines de
capside
3. Le génome viral et les protéines
du capside s'assemblent afin de
former de nouveaux virus, qui
sortiront par n'importe quel moyen
Une fois à l’intérieur de la cellule, le génome en prends le
contrôle. Le comportement diffère selon que le virus possède un
génome contenant de l’ADN ou de l’ARN, et selon la forme des
acides nucléiques : mono ou bicaténaire (c’est-à-dire, si les
chaines d’acides nucléique forment un simple ou double brin).
Quel que soit le type de génome, il arrive à infiltrer le génome de
la cellule hôte et à utiliser les ressources de celle-ci pour y
synthétiser les constituants de nouveaux virus. Ces constituants se regroupent pour
former de nouveaux virus à l’intérieur de la cellule hôte.
3. Sortie des nouveaux virus
Figure 2
Entrée du génome viral dans une
cellule
Au bout d’un certain moment, le génome du virus
ordonne la production d’une enzyme qui digère la
paroi, permettant de libérer les nouveaux virus. On
appelle ce processus le cycle lytique
Il arrive que l’infection ne conduise pas à une lyse
(éclatement) de la cellule, car le virus a décidé de «
refréner ses ardeurs ». Le génome du virus s’intégre
au génome de la cellule, via un enjambement. Le
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virus à ce stade de « repos » est alors appelé provirus. Au bout d’un certain temps, un
déclencheur exprime le génome du virus et le cycle lytique reprends son cours. On
appelle le processus de dormance le cycle lysogénique.
1.2
La défense de l'organisme
http://www3.sympatico.ca/alexandre.blanchette)
(Campbell
2004,
Le système immunitaire permet de se défendre contre les bactéries, virus, et autres
agents infectieux. L’immunité peut être définie comme l’ensemble des mécanismes
biologiques permettant à un organisme de reconnaître et de tolérer ce qui lui appartient
(le soi) et de reconnaître et rejeter ce qui lui est étranger (le non soi). Ce dernier est
constitué des substances étrangères, des agents infectieux donc, mais aussi de ses
propres constituants (cellules tumorales) (anne.decoster.free.fr). Le fonctionnement du
système immunitaire est d’éliminer les cellules anormales qui apparaissent
périodiquement dans l’organisme. Il est notre protecteur contre les maladies et les
infections.
Anatomie du système immunitaire :
 les cellules impliquées dans la défense de l’organisme sont les globules blancs
(Leucocytes), qui circulent dans le sang et la lymphe. On en compte plusieurs
types ayant des fonctions spécifiques (tableau 1)
 les organes sont nombreux. Les principaux sont les amygdales, les ganglions et
vaisseaux, la moelle osseuse, la rate et le thymus.
En plus de ces éléments, notre système immunitaire utilise trois lignes de défense contre
ces menaces. La peau et les muqueuses, la 1ère, ainsi que les protéines anti-microbiennes
et les phagocytes, la seconde, sont de nature non-spécifique, car elles s’appliquent
indifféremment à tous les agents pathogènes. La troisième ligne est le système
immunitaire en soi, est une défense spécifique.(tableau 2)
Les défenses spécifiques
(système immunitaire)
Les défenses non spécifiques
Première ligne de défense



Peau
Muqueuse
Sécrétions de la
peau et des
muqueuses
Deuxième
défense



ligne
de
Phagocytes
Protéines
antimicrobiennes
Réaction
inflammatoire
Troisième ligne de défense


Lymphocytes
Anticorps
Tableau 4 (Campbell 2004)
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% des
leucocytes
totaux
Fonction principale
Granulocytes
neutrophiles
40-70%
Phagocytose des bactéries
Granulocytes
éosinophiles
1-4%
Destruction des vers
parasites
Granulocytes
basophiles
mastocytes
et 0.5-1%
Illustration Nom
Libération de médiateurs
chimiques (réaction
inflammatoire)
Production d’anticorps
(réponse humorale)
Lymphocytes B
20-45%
Lymphocytes T
Attaque des cellules
infectées (réponse
cellulaire)
Monocytes
Phagocytose (les monocytes
se transforment en
macrophages dans les
tissus)
4-8%
Tableau 3 (tiré de http://www3.sympatico.ca/alexandre.blanchette )
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1.2.1
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Première ligne de défense
La peau et les muqueuses, lorsque celles-ci sont intactes forment la barrière externe ou
physique qui empêche l’entrée des agents pathogènes. Outre leur rôle de barrière elles
combattent les envahisseurs grâce à des substances chimiques (souvent des sécrétions).
La salive et les larmes par exemple évitent l’établissement de micro-organismes dans les
épithéliums. Le mucus sécrété par les cellules des muqueuses emprisonne les microorganismes et facilite ainsi leur phagocyte. La sueur et le sébum (pH5) sur la peau et le
suc gastrique (pH 3.5) dans l’estomac ont la même fonction: acidifier leur
environnement pour éliminer tous les envahisseurs touchant ces zones.
1.2.2
Deuxième ligne de défense
Les agents infectieux qui traversent la première ligne de défense, notamment ceux qui
entrent par une petite coupure dans la peau doivent affronter la deuxième ligne de
défense non spécifique. La phagocytose, c’est-à-dire l’ingestion, est le principal
mécanisme de défense à ce stade. Elle s’effectue grâce aux cellules de granulocytes
neutrophiles (cf. tableau 1) ou phagocytes et aide à limiter la propagation de microorganismes. Ce sont les cellules infectées qui libèrent une substance chimique qui
attirent les phagocytes qui quittent le sang pour pénétrer dans le tissu infecté et y tuer le
micro-organisme. Les monocytes sont encore plus efficaces, puisqu’ils sont plus gros et
peuvent donc phagocyter de plus gros organismes. La contribution des granulocytes
éosinophiles consiste à détruire les plus gros parasites. Leur phagocytose en est limitée.
Des protéines jouent un rôle prépondérant dans la défense non spécifique en nuisant à la
reproduction de certains micro-organismes. Les larmes, la salive et les sécrétions
vaginales contiennent une de ces enzymes antimicrobiennes. Les deux premières lignes
de défenses sont reliées. Les autres agents microbiens contiennent une séquence de 20
protéines ou plus qui font partie du système du complément, réaction du système
immunitaire qui sert à, la lyse de cellules étrangères, la facilitation de la phagocytose,
augmentation de la réaction inflammatoire et à l’attraction des phagocytes vers le lieu de
l’infection. Ces protéines jouent un rôle prépondérant tant dans les défenses spécifique
que les non-spécifiques. Un autre ensemble de protéines joue un rôle dans la défense
non-spécifique : les interférons. Il s’agit de substances sécrétées par les cellules infectées
par un virus. Ces protéines antivirales n’ont pas d’effet bénéfique sur une cellule infectée,
mais elles sont diffuses vers les cellules avoisinantes et les amènent à produire d’autres
substances inhibant la reproduction virale. Les interférons limitent la transmission des
virus de cellule à cellule dans le corps. Les infections virales sont ainsi mieux maîtrisées.
Ce n’est pas une défense spécifique car les interférons produits en réaction à un virus
peuvent conférer une résistance à court terme à d’autres virus indépendants. En outre les
interférons activent les phagocytes, ce qui augmente leur capacité à ingérer et détruire
les micro-organismes.
L’entrée de microbes par une blessure physique une réaction inflammatoire, défense
non-spécifique de la deuxième ligne. Elle se caractérise par les étapes suivantes :
1. Les microbes entrent dans le corps à la suite de la lésion
2. L’histamine, médiateurs chimiques, est libérée par les granulocytes basophiles et
mastocytes. (cf. tableau 1) qui génère une dilatation des vaisseaux sanguins
environnants.
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3. L’apport sanguin augmente, ce qui produit une migration des phagocytes vers la
lésion.
4. Les microbes sont phagocytés.
5. La dilatation et la perméabilité des vaisseaux sanguins permettent la libération
des facteurs de coagulation dans la zone endommagée. Ce stade marque le début
du processus de réparation et contribue à empêcher la propagation de microorganismes vers les autres parties du corps.
6. La cicatrisation s’effectue
1.2.3
Troisième ligne de défense
La troisième ligne, plus efficace, consiste en l’immunité spécifique, qui est le système
immunitaire proprement dit. Il a l’avantage, contrairement aux autres lignes de défense,
de pouvoir cibler précisemment les éléments néfase à neutraliser, et donc d’être plus
efficace.
Constituant
Le principal outil du système immunitaire sont les lymphocytes. Il existe deux types de
lymphocytes, les lymphocytes B et lymphocytes T (leur nom faisant référence au thymus
et à la bourse de Fabrice, endroits où les les lymphocytes atteignent leur maturité). Les
lymphocytes circulent dans le sang et dans la lymphe.
Fonctionnement
La plupart des corps étranger (virus, bactéries, champignons...) néfaste à l’organisme
disposent de molécules appelés antigène. Ceux-ci peuvent être composé de protéines ou
de polysaccharides. Ces antigènes on la propriété de provoquer une réponse immunitaire
de l’organisme. La réaction est essentiellement due aux récépteurs antigénique situé sur
la surface des lymphocytes (un seul lymphocyte comportent plus de 100’000 récépteurs
antigénique, permettant ainsi de reconnaître un grand nombre d’agent pathogène). Il
existe deux types de réponses immunitaire:
La réponse immunitaire humorale
Elle est caractérisée par la présence d’anticorps (des protéines) et par le fait que les
agents pathogènes sont extra-cellulaire (à l’extérieur d’une cellule). L’antigène est
neutralisé par des anticorps produits par des lymphocyte, puis éliminé par des
phagocytes.
La réponse immunitaire à mediation cellulaire
Elle est caractérisée par le fait que les agents pathogènes sont intra-cellulaire (à
l’intérieur d’une cellule). La cellule infectée est reconnue puis éliminée par des
lymphocytes par le biais d’une lyse.
Mémoire immunitaire
Dans les deux types de réponses, les lymphocytes sont capable de “garder en mémoire” la
“forme” d’un antigène. En effet, lors de la “reconnaissance” d’un antigène, le lymphocyte
se divise non seulement en plasmocyte (des producteurs d’anticorps ; uniquement en cas
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de réponse humorale) ou en d’autre lymphocyte (dans le cas d’une réponse à médiation
cellulaire), mais également en lymphocyte mémoire. Ces lymphocyte sépéciaux sont
capable de garder une trace de l’antigène, en ne gardant que le type de récépteur
antigénique nécessaire. En cas de ré-infection par le même antigène, l’organisme pourra
donc rapidement se défendre.
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