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ORGANISATION DES COURS DE VIROLOGIE


Le lundi de 16h à 18h
Enseignants: Valérie Giodanengo (Viro, Archet), Alain DOGLIO
(UTCG, Pasteur), plusieurs intervenants PH viro.

En 3 étapes:


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
Généralités
Les principaux virus (HIV, Hépatites, Herpes)
Les grands syndromes et les CAT
La référence c’est : LE COURS


car il y a de nombreuses erreurs dans les références
car le cours vous signalera ce qui est important pour votre
raisonnement de médecin
ORGANISATION DES COURS DE VIROLOGIE

En novembre 2h de TP
ATTENTION ceci à lieu au:
Laboratoire de Virologie
Archet 2 niveau -1

ATTENTION
Vous devez avoir une blousse vous êtes admis dans des locaux
techniques

Controle de connaissances

3 questions rédactionnelles de 20 min en juin

La précision des termes employés est obligatoire pour



Vos prescriptions futures
Vos courriers professionnels futurs
Et donc pour votre examen de juin.
Virus et Pathologies

Infections aigües







IMMUNODEFICIENCE : VIH
HEPATITES : VHB, VHC, VHA, VHD...
Cancers


INFECTIONS DIGESTIVES : Entérovirus....
INFECTIONS RESPIRATOIRES : Influenza, Rhinovirus, Para-influenza
MALADIES DE L’ENFANCE : Rougeole, Rubéole, Oreillons/Varicelle...
FIEVRES HEMORAGIQUES : Ebola, Marburg,..
MALADIES DU SNC : Rage, poliomyélite, maladies dégénératives
Infections chroniques


(de bénignes à mortelles)
HBV, HCV, papillomavirus, Herpès, HTLV,...
Maladies émergentes…..
Quelques éléments historiques…
Virus ou venin


1857 : (Pasteur), vaccination contre la rage
1870 - 1898 : virus mosaïque du tabac (A. Mayer, D. Ivanosky)






1911 : étiologie virale d’un sarcome aviaire (P. Rous)
1941 : structure radio-cristallographique du VMT
1953 : (postulats de Lwoff) composition des virus
1960 - 80 :






agents filtrants
pathologies virales animales – fièvre aphteuse –myxomatose
Culture in vitro
progrès du génie génétique, les oncogènes, la PCR…
Vaccination variolique, poliomyélite, rougeole, hépatite…
1980-83 : SIDA
1980-1990 : HCV
2000 - 2010

SRAS, chikungunya, grippe aviaire, H5N1, Polyome…
DEFINITION, ORGANISATION, STRUCTURE
Qu’est-ce qu’un virus ?
Assemblage de macro molécules (protéines, lipides, sucres…) assurant
le transport d’un acide nucléique (information génétique, ADN ou ARN)
- Phase de multiplication permettant la reproduction à l’identique
du virus par parasitisme de cellules pro et eucaryotes
- Portage à long terme dans des cellules hôtes (phases de latence)
Postulats de Lwoff

Le virus ne contient qu’un seul type d’acide nucléique

le virus ne se reproduit qu’à partir de son seul acide nucléique

le virus est incapable de croître et de subir des divisions binaires


le virus ne contient aucune information génétique concernant les
enzymes du métabolisme intermédiaire
le virus est un parasite strict utilisant les structures de la cellule
hôte
Qu’est-ce qu’un virus ?

Organisation générale

Taille de qq dizaines de nM (picornavirus) à qq centaines (poxvirus)

La taille des plus petites bactéries est de qq centaines de nM
Enveloppe ou péplos
(+/-)
Capside et
Nucléocapside
Génome
(ADN ou ARN)
Glycoprotéines
d’enveloppe (gp)
capsomères
enzymes
Génome viral: ensemble des gènes viraux
GENOME VIRAL : ADN ou ARN
Gène 1
Gène 2
Gène X
ARN MESSAGERS VIRAUX
PROTEINES VIRALES
Compaction de l’information génétique: de multiples façons de
produire des protéines à partir de séquences compactées
Virus à ADN
DIVERSITE DU MONDE VIRAL
Forme,
Asfarviridae
taille
relative
des
virus:
entre
parenthèse, bases du génome viral :
Polyomaviridae
Circoviridae
kilobases (kb) DNA ou RNA simple brin, (ss,
single-stranded) ou kilopaires de bases (kpb)
Papillomaviridae
DNA
Virus à ARN
ou
RNA
double
brin,
(ds,
double-
stranded).
la taille des génomes (donc le nombre de
gène) est bien plus diverse pour les virus
Deltavirus
Bornaviridae
à ADN (de 3,2 kpb = 5 gènes seulement
pour le VHB à 375 kb (soit plus de 200
gènes) pour certains poxvirus, que pour
les virus à ARN (de 7 kb pour les
Birnaviridae
picornavirus à 30 kb au maximum pour les
Arteriviridae
HEV like
Nodaviridae
D'après Jawetz et Melnick
coronavirus).
Classer les virus, les nommer

Composition du génome : ADN ou ARN

Nature du génome






Symétrie de la nucléocapside






Ovoide
Icosahèdre
Hélicoïdale
Sphérique…
Présence ou pas d’une Enveloppe
Structure du génome


ADN sb, db
ARN avec stade ADN
ARN db
ARN sb négatif
ARN sb
Taille, linéaire, circulaire…
hôte
Famille
PICORNAVIRIDAE
Genre
Aphtovirus
Cardiovirus
Entérovirus
Erbovirus
Hepatovirus
Kobuvirus
Rhinovirus
Teschovirus
Especes
pour les entérovirus
poliovirus 1, 2, 3
coxsackievirus A1-A22, B1-B5
echovirus….
Sérotypes, génotypes
Virus diversité, morphologie
Hépatite B
Variole
Virus diversité, morphologie
Virus enveloppés : Influenza (Grippe)
Virus diversité, morphologie
Virus nus : adénovirus
Virus diversité, morphologie
Virus diversité, morphologie
bactériophage
Virus filamenteux : Ebola
MULTIPLICATION DES VIRUS
Le virus parasite de la cellule
Le cycle de multiplication viral :



Parasitisme strict - pas d’enzymes du métabolisme
Cycle lytique, cycle tempéré, latence
Amplifier le nombre de génomes
GENOME VIRAL

Expression des
gènes viraux
Transcripton,
traduction
PROTEINES VIRALES
Réplication
Amplification du
Nombre de génomes
Le cycle de réplication : principales étapes
5) production
1) entrée
4) expression
2) décapsidation
3) réplication
Entrée : fixation de la particule virale

Fixation obligatoire avant de pénétrer dans la cellule

Circulation des fluides, mouvements cellulaires...


Interactions faibles (héparan sulfate, motifs glycosylés)
Interaction forte et spécifique

Entrée dans la cellule
Récepteur viral:
protéine virale
responsable
de l’attachement…
récepteur
cellulaire
Adhésion, tropisme
cellulaire:




virus
cellule


Adénovirus : intégrines
Herpes simplex : CD35
Epstein-Barr : CD21
HIV : CD4
Influenza A : acide
sialique
Rotavirus : gangliosides
Entrée : mécanismes d’entrée



1° Formation d’un pore (transfert du matériel génétique / picornavirus)
2° Fusion (virus enveloppés)
3° Endocytose (virus nus et enveloppés)
1° formation d’un pore
ARN viral
récepteur
cytosol
Entrée par fusion


Attachement (protéines virales de surface/récepteurs cellulaires)
Fusion entre la membrane virale et la membrane de la cellule
récepteur
corécepteur
attachement
changement
conformationnel
rapprochement
et fusion
pénétration
Entrée par endocytose
attachement
invagination
libération de la
nucléocapside
(fusion)
endocytose et
acidification
Expression des gènes viraux
GENOME VIRAL : ADN ou ARN
Gène 1
Gène 2
Gène X
ARN MESSAGERS VIRAUX
PROTEINES VIRALES
Compaction de l’information génétique, ou les multiples façons de
produire des protéines à partir de séquences compactées
Polymérases, Protéases
- enzymes
génome
protéines
ARNm
Transcription
- structure
Traduction
Réplication
- régulatrices
CELLULE
NOUVEAUX VIRIONS
Expression des gènes viraux
Cas des virus à ARN
ARN génomique parental
ARN polymérase
ARN dépendante
T/U::A
G:::C
intermédiaires de réplication (ARN db)
nouveaux génomes
•ARN à polarité positive : traduction directe
•ARN à polarité négative : synthèse des brins + obligatoire
•Rétrovirus: stade ARN et stade ADN
Stratégies de multiplication des virus à ADN
PHASE TARDIVE - PRODUCTIVE
enzymes virales
protéines de
structure
multiplication des
génomes ADN
encapsidation
production de
nouveaux virions
génome
ARNm
régulation
protéines régulatrices
interférences
avec la cellule
PHASE PRECOCE - LATENCE
Décapsidation : rendre le génome
viral accessible

Cas des virus à ARN



Brin positif : traduction directe par les ribosomes ou réverse
transcription (rétrovirus)
Brin négatif : copie du génome par une polymérase (ARN
polymérase ARN dépendante)
Cas des virus à ADN

Dans la majorité des cas la décapsidation est couplée avec un
mécanisme de transport qui véhicule le génome ADN vers le noyau
de la cellule
5’
3’
5’ ’
ribosome
polymérase
3’
Formation des nouveaux virions:
encapsidation

Comment le génome viral est reconnu par les protéines virales
et coordonne l’assemblage ? rôle du signal d’encapsidation
Signal d’encapsidation
capsomères
1) reconnaissance du génome viral
2) encapsidation
3) formation de la nucléocapside
Production et libération de nouveaux virions
A) Cycle lytique
B) Cycle tempéré - bourgeonnement
NOTIONS DE PHYSIOPATHOLOGIE VIRALE
Traverser les muqueuses ou l’épiderme

Peau, épiderme : structure kératinisée
protégée par des cellules mortes

érosion, blessure, morsure, piqûre insectes,
aiguille…transfusions, actes invasifs…

Les muqueuses : cellules vivantes barrières
moins efficaces

Mucus, pH extrêmes, enzymes protéolytiques,
tapis ciliaires
Voies d’entrée dans l’organisme
D
Infections aiguës




S’applique à tous les virus lors d’une primo infection
Multiplication virale intense et rapide
Symptomatique ou asymptomatique
Site d’entrée / diffusion: voie sanguine (lymphe ou
directement si entrée par voie sanguine)



Infections aiguës localisées: grippe, rhinovirus, rotavirus,
hépatite B
Infections aiguës généralisées: varicelle, rougeole…
Evolution: élimination du virus ou infection
persistante
Infections aiguës localisées
Infections aigües localisées :
le virus se multiplie au niveau de la porte d'entrée du virus dans l'organisme et s'y
cantonne.
Porte d'entrée et organe cible (= organe dont l'infection donne les signes
cliniques de la maladie) sont confondus, d'où une incubation courte, de l'ordre de
deux jours. L'exemple en est la grippe
Diffusion locale
Diffusion locale
Contamination, infection
-Grippe: tractus voies aériennes
supérieures
-Virus fragile contacts rapprochés
-Récepteur acide sialique
Lyse des cellules, production virale
- Production de signaux inflammatoires
(cytokines, migrations effecteurs cellulaires…
- Symptomatologie fièvre, douleurs
- Anomalies fonctionnelles…
Infections persistantes

Infections chroniques (production permanente,
même à bas bruit)

Hépatites, VIH

Infection du tissus cible et maintien par une réplication continue
Il n’y a pas forcément de cycle lytique (cellule forme de portance du
virus)


Infections latentes avec phase de réactivation




Herpes (HSV, EBV, CMV, HVZ…)
la virémie est un bon témoin de l’état de la réplication virale
Vaccinations difficiles
Développement d’antiviraux nécessaires

Infections persitantes avec latence:
exemple HSV
primo-infection





le virus se réplique dans les cellules épithéliales
(porte d’entrée)
Le virus atteint les terminaisons nerveuses
sensitives
Les capsides migrent par voie neuronale
centripète vers le ganglion de Gasser
Infection latente dans le corps cellulaire des
neurones sensitifs
ADN viral sous forme d’épisome
réactivation
Sous l’influence de différents facteurs (grossesse,
immunodépression…)
Réactivation de la réplication virale au niveau du
ganglion de Gasser et migration vers le site
périphérique de la primo-infection
Et de nouveau multiplication et excrétion virale au
niveau des muqueuses (avec ou sans lésions)
EBV dans les amygdales par hybridation in situ
Lymphocytes B (CD20)
Centres germinatifs
Infections persitantes avec latence: EBV,
illustration interaction/immunité
Infection au
niveau de
l’épithélium
amygdale ??
amygdale
réplication
épithéliale
LB
naïf
Lat III
Lytique
réplication
lymphocytaire
Lat I
Lat III
Lat III
Lat III
Lat III
cytolyse
B mémoire
(1/105-106)
Réactivation
EBV
Lat III
Lat III
Lat III
lyse
CTL
réactivation
1ère réponse
CTL
CTL mémoire
2nde réponse
CTL
Récapitulatif…
Infections aigües
Disparition
du virus
de l’organisme
Parvovirus
Rotavirus
Grippe
HAV
RSV…
Infections
latentes
Infections
chroniques
HSV 1,2
VZV
CMV
EBV
Papillomavirus
VHB
VHC
VHD
HIV
Infections
transformantes
Les moyens de défense

Défense innée non spécifique : première ligne dès le
franchissement de la muqueuse





Des cytokines : interférons  et des cytokines
Natural killer (NK)
Protection physique et mécanique
Macrophage et cellules dendritiques (maturation des antigènes)
Défense immune spécifique : 2 actions synergiques


Anticorps : immunité humorale - anticorps bloquants
 Virus circulants - cellules infectées (complément)
Cellules immunes : lymphocytes cytotoxiques (CD8) auxiliaires (CD4)
 Destruction des cellules infectées exprimant des antigènes
viraux
Défense innée antivirale: production
d’interférons
INTERFERONS ()
Cellule
résistante
Cellule
résistante
Réponse immune spécifique antivirale
Des animaux vers l’homme...puis de
l’homme vers l’homme





Tuberculose, rougeole, variole : bétail
Grippe : canard, porc…
Importance de la présence des animaux domestiques et
de l’élevage groupé
Importance de la densité de population, voyages, modes
de contamination
L’éradication d’un virus qui possède un réservoir autre que
l’homme semble impossible



La variole : pas de réservoir naturel
Fièvre jaune : impossible
Est-il vraiment possible d ’éradiquer un virus (stock de
laboratoires et approches militaires ?)
Maladies infectieuses et colonisation...

Nouveau monde : les européens introduisent de nouvelles
maladies (variole, rougeole)



extermination des populations amerindiennes en moins de 50 ans
Afrique : pas ou peu de colonisation avant le XIXème,
sensibilité des colons aux infections (fièvre jaune,
paludisme…).
Au XXIème, il n’existe pratiquement plus d’amerindiens
alors que l ’Afrique connaît la démographie la plus forte.
Stabilité et propagation des virus
ENVELOPPE ET TRANSMISSION DES VIRUS*
Enveloppé
-Stabilité dans l'environnement
-Elimination dans les selles
-Elimination dans la gorge
-Contamination interhumaine
directe, respiratoire ou salivaire
-Contamination interhumaine
indirecte, fécale-orale
-Température de stockage
de longue durée des prélèvements
-Inactivation par l'éther
(*d’après JM. HURAUX, La Pitié Salpétrière, cas principaux)
Non enveloppés
0
+
---/+
+
+
+
+
+
0
+
-80°C
-20°C suffit
+
0
Illustrations : Grippe (péplos) infections hivernales par aérosols rapprochés pas de virus dans l’environnement
Entérovirus (nus, polio,HAV) : transmissions oro-fécales
VARIABILITE GENETIQUE DES VIRUS
Conséquences de la variabilité génétique

Mutations défavorables:


protéines non-fonctionnelles
mauvais fitness



Mutations favorables

Avantages sélectifs




réplication lente
désavantage sélectif
immunité
cellulaire
traitements
Mutations silencieuses
(neutres)
Variations mineures: les mutations
polymérase
brin parental
U
U
UGCCAU
AGCCUA
mauvais appariement
Corrections des erreurs (eucaryotes)
U
UGCCAU
AGCCUA
U
A
UGCCAU
AGCCUA
variation majeure, saut génétique
exemple : influenza
Histoire A
coinfection
+
Histoire B
Nouvelle histoire ….
Variation majeure : recombinaisons
exemple : rétrovirus
Histoire A
coinfection
+
Histoire B
Nouvelle histoire ….
Conséquences de la variabilité génétique
•séquence correcte:
AUG…………UUUAUAGAUAGC…..UAA
met………….. phe- ile - asp - ser…..stop
•séquence mutée:
AUG…………UUUAAAGAUAGC…..UAA
met………….. phe- lys - asp - ser…..stop
 nouvel épitope sur la protéine virale
Conséquences de la variabilité génétique
primo-infection
individus immunisés
gp d’enveloppe
récepteur
viral
infection
Conséquences de la variabilité génétique
mutation
infection
Conséquences de la variabilité génétique
Les quasiespèces...
30 %
50%
8O%
7%
10%
5%
en quelques jours….
NOUVEAU
MEDICAMENT
en quelques semaines….
SELECTION DE SOUCHES
VIRALES RESISTANTES
Analyse des séquences et construction d’arbres
phylogénétiques : génotypes, âge...
Infections aiguës généralisées
Infections aigües
généralisées : après infection
et multiplication du virus au
niveau de la porte d'entrée,
l'infection gagne les organes
cibles situés à distance, d'où
l'existence d'un trajet par voie
sanguine, lymphatique ou
neuronale selon les virus, avec
une incubation nécessairement
longue, de l'ordre de deux
semaines : la poliomyélite
(poliovirus)
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