Découverte des virus

L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
Introduction à la virologie
1 Introduction
1.1 Principales différences entre Bactéries et Virus
Taille (μm)
Acides
nucléiques
Bactéries
0,1 – 10
Visible avec un MO
Virus
0,01 – 0,25
Visible avec un ME
ADN et ARN
ADN ou ARN
Métabolisme
+
Reproduction
Croissance
Structure
Division cellulaire
Présente
Capsule
Il ne peut produire
d’énergie et se multiplier
seul = parasite obligatoire
Réplication
Absente
Capside
1.2 Découverte des virus
-
-
-
Expérience d’Ivanowski (1890) :
o Broie des feuilles de tabac malades (de la mosaïque du tabac).
o Il les passes dans une bougie de porcelaine avec des pores étroits (pores
dans lesquels les bactéries ne pouvaient pas passé).
o Il récupère le filtrat et l’applique à une feuille de tabac saine qui devient alors
malade.
XIX siècle : transmission expérimentale.
o Agents ultrafiltrants : Ivanowski (1890).
o Le terme de virus est utilisé par Beijerinck en 1898.
o Début de la vaccination : Jenner (variole).
XX siècle : génétique.
o Bactériophages et échanges génétiques.
o Définition de Lwoff (1957) : Les virus sont infectieux et potentiellement
pathogènes; ce sont des entités nucléoprotéiques possédant un seul type
d’acide nucléique (ARN ou ADN); ils sont reproduits par la cellule à partir de
leur matériel génétique, ils sont incapables de croître et de se diviser; ils sont
dépourvus de système de Lipmann (= Ensemble des enzymes de l'appareil
respiratoire, contenues dans la membrane située à la périphérie du
cytoplasme des bactéries et permettant le fonctionnement énergétique de
celles-ci).
1.3 Définitions : Virus et virions
-
Virus :
o Information génétique + structure protéique.
o Formes intra et extracellulaire.
1
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
-
-
o VIRUS = parasite Intracellulaire Répliqué à partir d’Un acide nucléique en
une Structure infectieuse : le VRION.
Virion : particule virale protégeant le génome viral hors d’une cellule. C’est la forme
infectieuse du virus.
Provirus : génome viral intégré au génome de la cellule hôte (exemple : VIH). On
parle alors d’ADN proviral.
Agents sous viraux :
o Satellites de virus nécessitant une coïnfection par un autre virus (virus
helper). Ex : VHD à besoin du VHB.
o Viroïdes : petites molécules d’ARN circulaires nus (souvent rencontré dans
la pathologie végétale, pas d’intérêt en médecine).
Prions (ATNC : Agent Transmissible Non Conventionnel) : ex : PrP mutée.
2 Structure d’un Virus
-
-
-
2
Unité structurale constituée de deux éléments obligatoirement constants :
o Génome : ARN ou ADN, monocaténaire ou bicaténaire, linéaire ou circulaire.
o Capside (coque protéique qui protège le génome viral) : héliocoïdale,
tubulaire ou icosaédrique.
o Nucléocapside = génome + capside
o Lorsque des virus sont constitués uniquement de ces deux éléments on
parle de virus nus. Ils sont généralement plus résistant dans le milieu
extérieur et ceci conditionne leur mode de transmission (présence dans des
eaux usées donc transmission oraux-fécales).
Enveloppe (peplos) autour de la capside. Elle fragilise le virus, on ne le retrouvera
donc pas dans le milieu extérieur (transmission dans des contacts étroits,
interhumain).On parle de virus enveloppé
Protéines enzymatiques. Concerne certains virus avec un mode de réplication
particulier (tels que le VIH et le virus de l’hépatite B), ils ont des protéines
enzymatiques qu’on ne trouve pas dans les cellules eucaryotes. Exemple : reversetranscriptase.
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
2.1 Génomes viraux
-
-
L’ADN :
o Monocaténaire (rare) ou bicaténaire.
o Circulaire ou linéaire (plus fréquent).
o Taille 5 kb à 280kb.
o Séquence spécifiques codant de 3 à 200 protéines virales.
L’ARN :
o L’ARN est moins stable que l’ADN donc les virus à ARN sont plus sujet à
mutations et donc plus compliqués à combattre.
o Positif (5’3’) ou négatif (3’5’). + peut être traduit directement, - non
o Segmenté (ex : grippe). Les différentes souches de virus grippales
récupèrent de nouveaux segments, il y a donc de nouveaux virus qui
apparaissent lorsqu’une cellule est infectée par deux virus segmentés
différents.
o Monocaténaire, rarement bicaténaire
o Principalement linéaire, rarement circulaire
o Taille 3kb à 20kb.
o Séquences spécifiques codant de 1 à 30 protéines virales.
2.2 Capside
-
Structure protéique d’origine virale (une ou plusieurs protéines).
Trois organisations symétriques :
o Hélicoïdale.
 Virus de la mosaïque du tabac (TMV).
 Influenzavirus (virus de la grippe).
o Cubique ou icosaédrique.
 Constitués d’une unité appelée capsomère qui se répète. Le
capsomère peut être constitué d’une ou plusieurs sous unité
 Astrovirus (responsable de diarrhée).
 Adénovirus (particularité d’avoir des spicules au sommet).
3
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
o Complexe.
 Association de structures hélocoïdales et cubiques.
 Structures mal identifiées.
 Exemple : poxviridae (variole)
Figure 2-1 - Forme hélicoïdale
Figure 2-2 - Formation d'un icosaèdre
-
Fonctions de la capside :
o Packaging ou Condensation.
o Protection du génome.
o Transport des acides nucléiques d’une cellule à l’autre.
o Offre une spécificité d’attachement.
2.3 Enveloppe virale ou peplos
-
4
Enveloppe dérivée des membranes cellulaires (Plasmique, nucléare, ADG…).
Constituée d’une bicouche lipidique et de protéines virales glycosylées ou non :
peplomères (protéine virale enchâssées dans la bicouche lipidiques).
Acquisition de l’enveloppe au cours de la dernière phase de multiplication.
La présence d’une enveloppe confère au virus une sensibilité aux solvants : le virus
est donc plus fragile. Dégradation dans le milieu extérieur (chaleur, dessiccation).
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
-
Les protéines de l’enveloppe ont des fonctions différentes :
o Morphologiques.
o Antigéniques.
o Hémagglutinantes.
o Enzymatiques.
2.4 Matrice ou manteau
-
Peu retrouvé pour les virus de pathologie humaine.
Structure protéique située immédiatement sous l’enveloppe (entre l’enveloppe et la
capside).
3 Classification des virus
-
-
Système universel (1962) : Horne et Tournier.
Critères de classement :
o Nature du génome : ADN ou ARN, nombre de brin.
o Symétrie de la capside.
o Présence d’une enveloppe.
o Stratégie de réplication.
Taxonomie et terminaisons :
o Famille : -viridae. Exemple : herpesviridae.
o Sous famille : -virinae. Exemple : erpesvirinae.
o Genre et espèce : -virus. Exemple : Herpesvirus.
o On peut encore avancer dans la classification en définissant des génotypes
puis des sous génotype et enfin des quasis espèces.
5
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
4 Multiplication virale
4.1 Généralités
-
-
-
Spectre d’hôte :
o Cellules résistantes : pas d’infection.
o Cellules non permissives : infection abortive (pas de production à la fin de
nouvelles particules virales).
o Cellules permissives : infection productive (permet au virus de se
reproduire).
Cycle viral :
o Cycle abortif
o Cycle permissif
Spectre d’hôte : ensemble des organismes sensibles à l’infection par un virus.
Exemple : spectre d’hôte étroit pour les virus qui n’infectent que l’homme.
Tropisme : ensemble des tissus ou des cellules sensibles à l’infection par un virus.
4.2 Six étapes importantes
-
-
-
6
Attachement : liaison d’une protéine virale à un récepteur cellulaire spécifique
(irréversible) (exemple : gp120 du VIH / CD4 du LT). Ou simple liaison de type
physico chimique (réversible).
Pénétration : différente en fonction des virus :
o Virus enveloppés : fusion membranaire (endocytose + fusion).
o Virus nus : passage à travers la membrane cellulaire (endo/pino cytose)).
Décapsidation : libération de l’acide nucléique. Il faut retirer la capside pour que le
génome soit accessible.
Réplication : permet de transcrire, répliquer et traduire l’information génétique dans
les cellules permissive. Elle n’est pas possible dans les cellules non-permissives.
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
-
-
Assemblage : auto assemblage de l’acide nucléique et des protéines
néosynthétisées
o Cytoplasmique, protéines de structure :
 Enzymes virales.
 Clivage par des protéases virales ou cellulaires.
o Réticulum endoplasmique, protéines membranaires :
 Clivage par protéases cellulaires ++.
 Glycosylation dans le golgi.
Libération des particules virales néoformées :
o Virus nus : souvent par lyse cellulaire.
o Virus enveloppés : libération par bourgeonnement à travers la membrane
cellulaire.
4.3 La réplication
-
-
La réplication est particulière selon le type de génome viral.
Les virus ADN reproduise de l’ADN dans la cellule hôte, sauf cas particulier du virus
à l’hépatite B (classe VII). Le virus de l’hépatite B utilise une reverse-transcriptase
afin de repasser en ADN. Le VIH utilise également une reverse-transcriptase
(classe VI).
Pour les virus à ARN c’est un peu plus compliqué car si le brin est positif (5’3’) il
pourra être traduit directement mais ne pourra pas être répliqué directement. Il
faudra donc passer par un brin négatif (3’5’) = intermédiaire de réplication.
Inversement si le brin est négatif il pourra être répliqué directement mais ne pourra
pas être traduit directement.
7
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
5 Pathogénèse des infections virales
-
-
8
Pathogénèse virale : processus par lequel le virus induit l’infection.
Virulence : capacité d’un virus à produire une infection. Sou la dépendance :
o Facteurs viraux : charge virale ; porte d’entrée.
o Facteurs de l’hôte : âge, statut immunitaire.
Voie d’entrée :
o Peau : barrière efficace sauf en cas de traumatismes.
L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Pr S CASTELAIN - Introduction à la virologie
-
o Tractus respiratoire : transmission directe par contact rapproché avec un
sujet infecté (inhalation de gouttelettes infectées).
o Tractus digestif : transmission virale par ingestion d’eau ou d’aliments
contaminés (rotavirus, entérovirus, HAV, etc.).
o Tractus génital : HSV2, papillomavirus, HBV, HIV, etc.
o Conjonctive : HSV1, adénovirus 8, etc.
o Infection fœtale : transmission placentaire, rubéole, CMV, VZV, HBV, HIV…
Milieu défavorable :
o Sécrétion gastrique (pH=2).
o Présence de protéases.
o Présence de sels biliaires.
o Mucus et IgA sur les muqueuses
6 Immunité
-
-
-
Effecteurs non spécifiques :
o Premières barrières (peau; mucus; acidité gastrique).
o Les Interférons : cytokines ayant une action pléïotrope (antivirale;
immunostimulante; antiproliférative). (Dosage des NF dans le sang mais
aussi dans le LCS)
Effecteurs antiviraux spécifiques :
o Réponse humorale:
 Anticorps neutralisants.
 Anticorps + complément.
 Anticorps + cellules phagocytaires
o Réponse cellulaire : Lymphocytes T cytotoxiques.
Courbe d’évolution de l’immunité antivirale :
9