partie1

1)Généralisation sur les virus
a) définition terminée
b)
les virus sont actuellement classés selon 4 critères:
- la nature de l'acide nucléique : ADN, ARN, simple brin, double brin, un ou plusieurs
segments....
-symétrie de la capside: hélicoïdale ou icosaédrique
- capside avec enveloppe (virus enveloppé) ou virus sans enveloppe (virus nu)
-taille et forme du virus
2) Etude de la capside d'un virus
a) qu'est ce qu'une capside?
La capside à la fonction de protéger le génome (l'information contenue dans l' ADN). Après
avoir quitté la cellule le virion se trouve dans un milieu hostile qui endommagerait son
génome. La capside permet donc de protéger l'information du génome.
illustration cf
www.univ.ubs.fr/iutlo/hse/davoust/Microbiologie/images/virus1.jpg
b)symétrie de la capside
La capside se compose d'un grand nombre de capsomères liés par des liaisons non-covalentes.
Rappel: la capside permet la protection efficace du génome, une économie de génome, l'auto
assemblage de la capside.
Il y a seulement deux types de symétrie chez les capsides virales:
une symétrie icosaédrique ou cubique: la capside à ici la forme d'un icosaèdre régulier qui se
compose de 12 sommets 30 arrêtes et 20 faces égales qui forment des triangles équilatéraux.
une symétrie hélicoïdale(mosaïque de tabac): symétrie qui se trouve seulement chez les virus
à ARN se caractérisant par un aspect tubulaire, les capsomères s'assemblent en manchon
autour de l'acide nucléique.
Il existe cependant des virus à structure complexe
Exemple du groupe des Poxiridal qui ne possède pas de capside proprement dite mais sont
constitués de différents manteaux autour de l’acide nucléique.
c) l'étude de la capside icosaédrique des virus
Il s'agit d'un polyèdre comprenant 12 sommets et 20 faces égales qui sont équilatéraux
entourant une sphère. Un icosaèdre possède 3 axes de symétrie: 15 doubles passant par les
angles, 10 triples passant par chaque faces et 6 quintuples passant par chaque pentamètres. On
parle de symétrie.
cf illustration
3)Mode d'action réplication des virus
a)
b) cycle viral
Nous allons voir leur mode de multiplication, tous les virus obéissent à une stratégie de
multiplication fondamentale que l'on peut découper en cinq étapes:
1.
2.
3.
4.
5.
l'adsorption
la pénétration
la décapsidation
la réplication (duplication du génome, transcription, traduction)
l'assemblage et la libération
Ces étapes sont illustrées par le cycle du virus de la grippe, Influenza
1.l’adsorption
L'adsorption du virus consiste en la liaison d'une protéine virale à un récepteur de la
surface cellulaire.
Certains virus peuvent avoir plusieurs molécules différentes pour s'attacher aux récepteur, ou
une même molécule d'attachement peut avoir plusieurs domaines pouvant chacun s'attacher à
des récepteurs différents.
Les récepteurs peuvent être des protéines ou le sucre attaché à une glycoprotéine ou
glycolipide. Le nombre de récepteurs par cellule peut varier énormément selon le récepteur.
L'expression (ou l'absence) de récepteurs à la surface des cellules détermine en grande partie
le tropisme de la plupart des virus, c'est-à-dire le type de cellule dans laquelle ils sont
capables de se répliquer.
L'attachement est un processus souvent réversible. Certains virus portent à leur surface une
neuraminidase qui leur permet de se détacher de leur récepteur en clivant l'acide
neuraminique terminal porté par la chaîne polysaccaridique du récepteur. Cependant ce
détachement modifie irrémédiablement la structure du virus diminuant ou éliminant ses
chances d'attachement à d'autres cellules.
2 la penetration
A la différence de l'adsorption, la pénétration est un processus qui requiert de l'énergie. Elle
peut se faire par trois mécanismes ou une combinaison de ceux-ci
1. translocation de virus entier au travers de la membrane plasmique
2. endocytose du virus et accumulation des particules virales dans les vésicules
cytoplasmiques
3. fusion de l'enveloppe virale avec la membrane cellulaire
Les virus nus utilisent les deux premiers mécanismes pour pénétrer dans la cellule.
Les virus à enveloppe utilisent leur protéines de fusion, qui interagissent avec des protéines
de la membranes cellulaire, pour réaliser cette étape. Si l'activité de cette protéine de fusion se
fait à pH neutre, il a y fusion avec la membrane cytoplasmique et la nucléocapside entre
directement dans le cytoplasme.
D'autre virus, comme le virus de la grippe, ont une protéine de fusion active seulement à un
pH acide. Une fois attaché au récepteur, le complexe virus-récepteur est internalisé par
endocytose dans des vésicules recouvertes de clathrine. En migrant vers l'intérieur de la
cellule, ces vésicules perdent la clathrine et enclenchent une pompe à protons qui baisse le pH
interne. A pH acide, la protéine de fusion (agglutinine) change de conformation, devient
active et fusionne l'enveloppe virale à la membrane de l'endosome.
Dans les deux cas, l'enveloppe virale reste dans les membranes et la nucléocapside est de ce
fait libérée dans le cytoplasme.
3 la decapsidation
La décapsidation est un terme général qui s'applique aux événements qui se passent
immédiatement après la pénétration et conduisent à la mise à nu du génome viral, en général
sous la forme d'un complexe nucléoprotéique
Pour les virus qui se répliquent dans le cytoplasme (p. ex. Picornavirus), le génome est
directement accessible une fois la décapsidation accomplie. Pour les virus qui se répliquent
dans le noyau (p. ex. Herpesvirus), la capside est transportée du site d'entrée vers les pores
nucléaires par des protéines du cytosquelette. Une fois le pore nucléaire atteint, l'ADN viral
(nu ou complexé avec des protéines) est relâché dans le noyau et la capside se désintègre.
Dans certains cas, par exemple chez les Réovirus, le génome viral exprime toutes ses
fonctions à l'intérieur d'une capside rendue perméable.
4) La replication du génome viral
L'élément clé dans la réplication virale est la synthèse des protéines virales par la machinerie
cellulaire. Pour ce faire, le virus doit présenter aux ribosomes cellulaires un ARN messager
(mRNA). De ce point de vue la cellule impose trois contraintes aux virus.
Premièrement la cellule synthétise ses propres mRNAs dans le noyau par la transcription de
ses gènes par des ARN polymérases en des pre-mRNAs qui sont ensuite transformé en mN
En fonction de la nature de leur génome, les virus peuvent être classés en 7 groupes:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
virus à ADN double brins: adénovirus, herpesvirus, poxvirus
virus à ADN simple brin de sens +: parvovirus
virus à ARN double brin: reovirus, birnavirus, orbivirus
virus à ARN simple brin de sens +: picornavirus, togavirus
virus à ARN simple brin de sens -: orthomyxovirus, rhabdovirus, paramyxovirus
virus à ARN simple brin de sens + avec ADN intermédiaire: rétrovirus
7. virus à ADN double brins avec ARN intermédiaire: hepadnavirus
a) Virus à ADN double brins
Cette classe peut-être divisée en deux groupes:
a) virus dont la réplication est exclusivement nucléaire
(p. ex. Adenovirus, Papovavirus, herpesvirus).
La transcription du génome viral se fait par cycles de transcriptions successifs. Le
premier cycle est appelé "transcription précoce" et les produits de la traduction de ces
mRNAs sont des protéine nécessaires à la réplication du génome viral (p. ex
réplicases) ou les protéines de contrôle qui bloquent la synthèse de l'acide nucléique
de la cellule. Le niveau de cette transcription et de la traduction qui en découle est très
bas par rapport à celui de la "transcription tardive" où les protéines structurales du
virus sont produites.
b) virus dont la réplication est cytoplasmique
(p. ex. Poxvirus)
Comme on peut le déduire de part leur localisation, ces virus apportent avec toute la panoplie
d'enzyme nécessaires pour la transcription/réplication et sont donc largement indépendant de
la machinerie enzymatique de l'hôte
b) Virus à ADN simple brin de sens (+)
(p. ex. Parvovirus)
La réplication a lieu dans le noyau. Elle implique la synthèse d'un brin complémentaire de
sens (-) qui sert de matrice pour la synthèse du génome
c) Virus à ARN double brins
(p. ex. Réovirus)
Ces virus ont un génome segmenté qui est transcrit à l'intérieur de la capside par une RNA
polymérase empaquetée dans le virion. Les mRNA produits sont sécrétés dans le cytoplasme
est servent deux fonctions: 1) de mRNA monocistronique pour la production de protéines
virales et 2) de matrice pour la synthèse du brin complémentaire afin de reformer le génome
virale double brins.
d) Virus à ARN simple brin de sens (+)
Par convention, les virus dont le génome sert de mRNA sont appelés virus à brins positif (+).
Cette famille peut être divisée en deux groupes:
a) virus codant pour un seul mRNA de la taille du génome entier
(p. ex. Picornavirus, Hépatite A, Polio virus)
Après avoir pénétré dans la cellules le génome de ces virus se lie aux ribosomes pour produire
une polyprotéine. Cette protéine géante est ensuite clivée en protéines individuelles. Le RNA
génomique (+) sert de matrice à la synthèse d'un brin complémentaire (-) par une polymérase
virale (elle-même produit du clivage de la polyprotéine précurseur).
Ce brin (-) servira a produire d'autre brin (+) qui eux-mêmes servent à produire plus de
polyprotéines, plus de brins (-) et finalement les constituants de la progéniture.
b) virus codant un ou plusieurs mRNAs de taille inférieure au génome
(p. ex. Togavirus)
Deux ou plusieurs cycles de traduction sont nécessaires pour produire le RNA génomique
Le point central dans la réplication des virus à brin (+) est le fait que le génome sert de
mRNA directement après l'infection. Ceci a deux conséquences. La première est que les
enzymes nécessaires à la réplication du génome sont produits à partir du génome et donc le
virus ne doit pas les emporter dans sa capside. C'est pour cela que le RNA génomique est
infectieux. Deuxièmement, parce que tous les génomes des virus à ARN simple brin (+) sont
monopartites, le produit initial du mRNA génomique est nécessairement une protéine unique
géante. Cette protéine doit être coupée en protéines individuelles trouvées dans le virion ou la
cellule infectée. Ce clivage est en partie auto-catalytique et en partie réalisé par des protéases
cellulaires.
e) Virus à ARN simple brin de sens (-)
On peut distinguer deux groupes:
a) les virus à génome non segmenté
(p. ex. Paramyxovirus, Rhabdovirus, Filovirus)
Du fait de sa polarité, l'ARN génomique de ces virus ne peut pas être directement traduit et
n'est donc pas infectieux. Parce que la cellule ne possède pas l'enzyme qui permet de
synthétiser le brin (+) complémentaire à l'ARN génomique, le virus doit l'apporter avec lui
lors de l'infection. La première étape d'une telle infection est la transcription du virus en une
série de mRNAs monocistroniques de longueur inférieure à celle de l'ARN génomique (=
transcription primaire). La traduction de ces mRNAs produit les protéines nécessaires à la
réplication du génome. Celle-ci se fait par la synthèse d'un ARN de brin (+) qui est le
complément exact du génome viral. Par l'intermédiaire de cet antigénome, la réplication du
génome peut avoir lieu. Ces génomes amplifiés servent à leur tour de matrice pour de
nouveaux mRNAs, de matrice pour de nouveaux intermédiaires de réplication (brin (+)), ou
de génomes constituant la progéniture. Les génomes et antigénomes fonctionnels sont
toujours constitués d'un complexe ARN/protéine (nucléocapside
Chez les Paramyxovirus on observe parfois que les mRNA produits contiennent des
nucléotides non encodés par le génome. Ceux-ci sont insérés dans les mRNAs par un
mécanisme de "glissage" (le même nucléotide de la matrice est lu plusieurs fois) de la RNA
polymérase virale. Ceci conduit à la production de protéines ayant la même extrémité amino
terminale mais qui diffèrent par leur extrémité carboxy terminale. C'est un mécanisme
permettant de produire deux protéines différentes à partir d'un même gène.
b) les virus à génome segmenté
(p. ex. Orthomyxovirus, Bunyavirus).
La réplication se fait comme chez les virus à génome non segmenté sauf que les mRNAs sont
produits à partir de chaque segment de RNA génomique.
Cette disposition en plusieurs segments favorise les recombinaisons génétiques entre les virus
de cette famille augmentant ainsi la variabilité génétique de ces virus.
f) Virus à ARN simple brin de sens (+) avec production d'un ADN
intermédiaire
(p. ex. Rétrovirus)
La caractéristique des rétrovirus est le fait que la particule virale contient deux copies
identiques du RNA génomique, lui-même non segmenté. Bien que de sens positif, l'ARN
génomique sert uniquement de matrice à la formation du DNA double brin intermédiaire. La
cellule ne possède pas d'enzyme capable de faire du DNA à partir de RNA. C'est pourquoi, le
rétrovirus doit apporté cet enzyme avec lui. On l'appelle la transcriptase reverse. Une fois
synthétisé dans le cytoplasme, le DNA double-brin est transporté dans le noyau et s'intègre
dans le génome de la cellule. Le génome intégré est ensuite transcript par l'ARN polymérase
cellulaire en mRNAs et en ARN génomique complet introduit dans la progéniture.
g) Virus à ADN double brins avec production d'un ARN intermédiaire.
(p. ex. Hepadnavirus)
Le génome du virus de l'hépatite B se réplique dans le noyau. L'ADN linéaire est converti en
ADN circulaire par une ADN polymérase apportée par le virus. Ce génome est ensuite
transcrit en deux classes d'ARN: les mRNAs servant à la production de protéines virales et un
mRNA de la longueur du génome entier qui sert de matrice pour la synthèse de l'ADN
génomique par l'ADN polymérase virale qui sert ici de transcriptase réverse
5 L'assemblage et la libération
Les virus ont développé trois types de stratégies pour leur encapsidation et libération de la
cellule.
1.D'une manière générale, les virus nus ont un assemblage indépendant de la libération. Cette
dernière se passe normalement quand la cellule est détruite par l'effet de l'infection. On parle
alors de virus lytique.
2. La seconde stratégie est celle développée par les virus enveloppés. Pour ces virus,
l'assemblage et la libération sont liés dans le processus de bourgeonnement. Il faut noter que
le processus de bourgeonnement ne se fait pas forcément au détriment de la cellule-hôte. Dans
ce cas, les cellules peuvent être infectées d'une façon persistante, c'est-à-dire quelles peuvent
continuer à se multiplier tout en libérant des virus.
4. La troisième stratégie est celle développée par les virus comme celui de l'herpès.
L'assemblage de ce dernier se fait dans le noyau où il acquiert une membrane dérivée
de la lamelle interne du noyau. De là, le virus passe dans le réticulum endoplasmique
d'où une vésicule contenant le virus se forme pour le transporter à la surface de la
cellule. Le virus est libéré par la lyse de la cellule.
La contamination des organismes par le virus sont diverses mais comporte en général la
notion d’effraction
Les virus pénètrent par l’intermédiaire d’une lésion des tissus…
Exemple, les virus végétaux qui sont transmis par les insectes.
La contamination peut se faire par