- Généralités
-définition :
Parasite intracellulaire obligatoire ne pouvant
se multiplier qu'à l'intérieur d'une cellule hôte et utilisant
sa machinerie cellulaire.
Il contient :
-Une information génétique sous forme d'ADN ou d'ARN
-Une structure de protection souvent protéique, compacte, pour protéger
son Acide Nucléique : La Capside
On peut ainsi classer les virus en 2 catégories :
les virus possédant une capside à symétrie icosaédrique
(ou encore hexagonale)
les virus possédant une capside à symetrie hélicoïdale
(comme le virus de la mosaïque du tabac).
Le virus prend le pouvoir dans la cellule infectée: tous les systèmes
de la cellule sont canalisés pour fabriquer du virus.
- Historique
1900-1935 : Hypothèse des agents ultrafiltrants
1935 : Stanley: Purification du virus de la mosaïque du tabac (VMT)
1936 : Découverte de particules virales sous forment de batonnets allongés
1941 : Des travaux de radio-cristallographie montrent que ce virus sont constitués
par l'assemblage régulier de sous-unités identiques
1947 : Shramm décrit la dissociation du VMT en une protéine
et un ARN
1952 : Harris et Knight montrent que le VMT est constitué par l'assemblage
de sous-unités de poid moléculaire égale à 17300
Da
1954 : Démonstration de la symétrie hélicoïdale
par Vatson
1955 : Fraenkel-Conrat réussit à reconstituer des Virus infectieux
en mélangeant protéines et ARN purifiée
1956 : Fraenkel-Conrat
démontrent le pouvoir infectueux de l'ARN isolé
1977: Éradication officielle de la variole selon l'organisation mondiale de
la santé grâce à la vaccination basée sur la découverte de Jenner (1796)
Années 80: Découverte du virus d'immunodéficience humaine par Gallo et Montagnier.
- Elément caractéristique
de protection : CAPSIDE et ENVELOPPE
- La Capside
La Capside est une structure qui protège le génome du virus
(génome qui est souvent de petite taille). Le virus utilise un nombre
de gène minimale pour constituer cette capside formée de brique
identiques,les protéines de capside.
Il existe 2 grand type de structure de capside:
les virus à structure hélicoïdale et les virus
à structure icosaédrique (cubique).
a. Structure à symétrie
hélicoïdale
On peut définir un virus à symétrie hélicoïdal
par 5 paramètre:
-Le nombre de sous-unités protéiques par tour
-Le pas de l'hélice
-L'angle f (angle formé entre l'axe central
de la capside et le barycentre de 2 sous-unités)
-le nombre d (distance entre 2 sous-unités)
-la longueur de l'hélice
Un bon exemple de virus possédant ce type de structure est le Virus
de la Mosaïque du Tabac (TMV)
b. Structure à symétrie
icosaédrique
Les capsides à symétrie icosaédrique sont formé
de sous-unités formant un réseau hexagonal composé de
20 faces et de 12 sommets (structure en icosaèdre) et 3 axes de symétrie
par rotation..
Un bon exemple de ce type de virus sont les adénovirus:
-Nombre de triangulation : 25
-60T sous-unités : 25*60=1500 (60: 20 sommets*3 sous-unités
par triangulation)
-12 pentons
-60 sous-unités (12 pentons*5)
-240 hexons (1500-60)/6 (un hexon regroupe 6 sous-unités)
=>Nombre totale de capsomère : 252 (240 hexons + 12 pentons)
c. Structure combinée
Il existe en plus de ces 2 catégories une symétrie combinée
(cf phage T4)
d. Fonction de la capside
La capside protège le virion lorsque celui-ci se trouve à l'extérieur.
Pour les virus nus (sans enveloppe), c'est elle qui porte les déterminants
viraux qui se lient spécifiquement à des récepteurs cellulaires.
- L'enveloppe
La capside de certain virus peut être entourée d'une enveloppe
de même nature lipidique que les cellules infectées.
Cette enveloppe porte alors les déterminants viraux (glycoprotéines...)
qui se lient aux récepteurs cellulaires de manière spécifique.
Après fixation aux récepteurs de la membrane cellulaire, l'enveloppe
peut fusionner avec cette membrane et permettre l'introduction du nucléocapside
dans la cellule (ex : le virus HIV).
Il est important de noté que le caractère enveloppé d'un
virus lui confère une certaine fragilité.
On peut classer les virus suivant plusieurs classification
| |
Reliquats de cette classification |
| Classement basé sur les symptômes provoqués |
Les Virus des hépatites
(inflamation du foie) |
| Classement basé sur les caractères épidémiologique |
les arbovirus
(regroupe 5 familles de virus différentes) |
| Classement basé sur les anomalies cytologiques dont
ils sont responsables |
|
| De 1941 à 1962, mise au point d'un système de
classification basé sur les caractéristiques structurales
des virus. |
|
-Classification de Lwoff Horne et Tournier
Cette classification comporte 4 critère essentiels:
-La Nature du matériel génétique c'est à dire le
type d'Acides nucléiques (ARN+ ou -, ADN db ou sb...).
-Le type de symétrie de la capside (cubique ou hélicoïdale)
-Le caractère nu (ne possédant pas d'enveloppe) ou enveloppé
(possédant une enveloppe autour de la capside)
- Les caractéristiques morphologiques du virion:
.Le nombre de capsomères et le diamètre de la
particule virale pour les virus à symétrie cubique.
.La longueur et l'épaisseur des nucléocapsides
pour les virus à symétrie hélicoïdale.
- Transmission des Virus et cycle de multiplication
Le cycle de multiplication d'un virus peut se décomposer en 4 étapes:
-L'attachement
-La pénétration avec ou sans décapsidation
-La réplication
-La libération
- L'attachement
L'attachement du virus à sa cellule cible peut s'opérer de 3
manières différentes selon le type de virus:
1 :
un même récepteur peut être exprimé sur différents
types cellulaires
Différentes parties d'un même anti-récepteur peuvent reconnaître
différents récepteur
2et3
: la fixation du virus peut-être indirecte, médiée soit
par les anticorps soit par les anticorps associés à des fractions
du complément.
ex : le virus de la Dengue, VIH
NB : rappel de quelques notions :
-Un récepteur est une structure cellulaire où se fixe la cellule
: ex :le CD4 du LT pour le viru VIH
la structure virale se fixant sur le récepteur est l'anti-récepteur
-Dans certain cas (2et3)
le virus pénètre dans le cellule par l'intermédiaire
d'une fixation Ig-antirécepteur virale.
Ceci explique le fait que certain virus infecte certaines espèces et
pas d'autres (notion de barrière d'espèce).
- La pénétration / décapsidation
-Pénétration du virus dans la cellule hôte:
On peut considérer qu'il existe 3 voies possibles de pénétration
du virus dans la cellule hôte:
-Pénétration par translocation
-Pénétration par endocytose (différentes selon
que le virus soit nu, c'est à dire sans enveloppe, ou
enveloppé)
-Pénétration par fusion/lyse (le virus fusionne
sa membrane avec celle de la cellule hôte et expulse à l'intérieur
du cytoplasme cellulaire sa capside (décapsidation partielle).
-Décapsidation du virus:
Comme on le voit sur le schéma, la décapsidation peut
s'effectuer dans le cytoplasme ou au niveau des pores nucléaires,
être complète (c'est le cas pour la majorité
des virus) ou partielle (chez les rotavirus).
Le phénomène de décapsidation peut être
- un phénomène passif lié à la cellule
(dégradation de la capside par des enzymes protéolytiques).
-un phénomène où le virus prend une part active
dans sa propre décapsidation en utilisant des décapsidases.
- La réplication
Au sein de la cellule, le virus à deux objectifs :
-Synthétiser ses protéines virales
-Amplifier son génome
A ces 2 objectifs, la cellule impose des contraintes
-L'acide nucléique virale doit comprendre l'information nécessaire
à la synthèse des composants structuraux et non structuraux
-Cette synthèse doit être entièrement réalisée
par la machinerie traductionnelle de la cellule (les ribosomes utilisés
sont necessairement d'origine cellulaire).
-L'information génétique fournie par le virus à cette
machinerie (ARNm) doit être conforme aux contraintes liée à
la traduction chez les eucaryotes, à savoir:
.que les ARNm soient de polarité positive
.que les ARNm soient nécessairement monocistroniques (1 ARNm = 1 polypeptide)
Selon le type de virus ( virus à ADN, à ARN + ...) la réplication
se fait de manière différente:
-Les Virus à ADN : leur réplication se calque sur celle
de l'ADN cellulaire
-Les Virus à ARN :
Les virus à ARN sont l'unique exemple d'organismes dont le génome
est constitué d'ARN.
Il requièrent pour leurs réplication une ARN polymérase
ARN-dépendante.
La plupart des virus à ARN animaux se multiplient sur cellules anuclées
ou en présence d'actinomycine D (sauf les Myxoviridae, les Bunyaviridae
et les retrovirus).
On distinguera:
-les virus dont l'ARN génomique est codant (ARNg = ARNm) : ex:
les phages à ARN, les piconavirus, les togavirus).
Par convention, on les note ARN+
-les virus dont l'ARN génomique est non codant (ARNg -> ARNm)
: ex: les Orthomyxoviru, les paramyxovirus, les rhabdovirus, les réovirus.
Par convention, on les note ARN-.
Réplication de ces virus:
-L'ARN des virus à ARN+ (dont l'ARN code directement pout les
protéine) est transcrit directement par les ribosomes cellulaires pour
donner des protéines dont l'ARN polymérase ARN-dépendante
et les protéines de structure.
-Les virus à ARN- possède une protéine réplicase
déjà élaboré qui permet de répliquer l'ARN-
en ARN+, permettant ainsi une transcrition du génome virale.
Effets cytopathiques de la réplication des virus animaux :
Certains virus animaux peuvent induire des effets cytopathiques sur les cellules
infectées:
-Vacuolisation
-Arrondissement et décollement des cellules (comme si elles étaient
Trypsinées)
-Non absorbtion des colorants vitaux (Bleu de Trypan et rouge neutre)
-Inclusion virale
-Manifestation apoptotique
Lorsque des virus induisent de tels effets, ils sont qualifiés de cythopathogène.
- La libération du virus
On peut considérer qu'il existe 3 possibilités de libération:
-La lyse cellulaire qui induit souvent un relargage de milliers
de particules virales.
-Une libération par bourgeonnement cytoplasmique : la membrane
cellulaire est ensuite remaniée, des protéines virales s'y insèrant.
-Une libération par bourgeonnement nucléaire (la membrane
du virus sera issue de la membrane nucléaire).
- Réplication chez quelques virus
-Réplication du Poliovirus
-Réplication d'un virus à ARN- : Les Ortho et
Paramyxovirus
-Réplication d'un Rétrovirus
-Résumé de la réplication chez les virus à ARN
Trois critère sont donc déterminant dans les modalités
de réplication du virus:
.La polarité de l'ARN (+ ou -)
.La segmentation
.Le fait que l'ARN soit simple ou double brin
- Multiplication d'un virus chez un individu
- Virus et hôte
- Les différentes portes d'entrées
des virus dans l'organisme
Pour infecter un organisme comme l'être humain, les virus disposent
de plusieurs portes d'entrée potentielles:
-l'oeil
-l'oropharynx (bouche et nez)
-le système respiratoire
-la peau
-le système digestif
-le système urogénitale.
-Porte d'entrée : la peau
le virus peut y pénétrer:
. lorsque celle-ci a subit une ou des lésions mineures (ex.
des papillomavirus, du virus de l'hépatite B, du HSV ou du Poxyviridae).
. lorsque celle-ci a subit une ou des lésions majeures comme
des morsures ou des injections (ex. du virus de la rage, de l'hépatite
B, du HIV, du CMV ou de l'EBV).
. lors d'une piqûre par un arthropode (ex. des arbovirus).
-Porte d'entrée : le système respiratoire
|
Infections virales
s'accompagnant de symptomes respiratoires locaux
|
Infections virales
généralisées généralement sans
symptomes respiratoires locaux
|
-Virus respiratoire
-HSV
-CMV
-EBV |
-Rubéole
-Rougeole
-Oreillons
-Varicelle
-Variole |
-Porte d'entrée : le système digestif
|
Bouche - Oropharynx
|
Tractus intestinale
|
-HSV
-CMV
-EBV |
-Entérovirus
-Virus des gastro-entérites
-Adénovirus |
- La diffusion du virus dans l'organisme
-Diffusion locale dans les surfaces épithéliales
Le virus ne traverse pas les cellules épithéliales: c'est une
diffusion locale.
-Diffusion lymphatique
Le virus passe au travers des cellules épithéliales et est ensuite
drainé par le système lymphatique (ce qui provoque une virémie)
à travers tout le corps jusqu'à ses cellules cibles.
Les virus qui provoquent des infections systémiques doivent se propager
à partir du site d'entrée jusqu'à leur ultime cible,
soit par voie sanguine, soit par voie nerveuse.
-Diffusion par voie sanguine
.La diffusion du virus dans le corps par les voie sanguines entraine
une virémie (une diffusion du virus dans tout le corps)
les étapes de la virémie
.Le virus peut diffuser par les voie sanguines selon 2 modes de transports
| Libre dans le plasma |
-Piconaviridae |
| Associé aux cellules sanguines |
-Rétrovirus
-Herpèsviridae |
-Diffusion par voie nerveuse
.Le virus de l'Herpès et de la Varicelle:
Cheminement: Peau<=>Nerfs périphériques<=>Ganglions
L'Herpetoviridae passe pas les cellules endoneuronales.
.Le virus de la Rage:
Cheminement: Peau<=>Nerfs périphériques<=>Cerveau
Le virus de la Rage suit la voie neuronale.
Rappel: coupe d'un nerf
- L' intéraction Virus-Cellules endothéliales
Pour franchir la barrière endothéliale, les virus disposent
de plusieurs possibilités:
-Franchissement par migration passive.
-Franchissement par infection des cellules endothéliales.
-Franchissement par diapédèse (les virus ont infecté
une cellules qui se déforment pour passer entre les cellules endothéliales).
- Le choix de la cible - Notion de Tropisme
Le virus choisit son organe cible en fonction de l'adéquation des récepteurs
dont il dispose à sa surface et des antirécepteurs types des
cellules qu'il infecte.
| Organe cible |
Type de Virus |
| Foie |
Virus des hépatites |
| Glandes salivaires |
CMV |
| Tractus respiratoire |
Rougeole |
| Peau |
Poxvirus |
| Muscles Lisses |
Picornarviridae |
| Articulations |
Rubéole |
| Pancréas |
Oreillons |
Le tropisme est lié à l'abscence ou à la présence
d'antirécepteurs:
| Types de Virus |
Types de cellules infectées |
Récepteurs cellulaires |
| VIH |
Lymphocyte T |
CD4 |
| EBV |
Lymphocyte B |
C3d |
| Rage |
Ganglioside |
|
| Rhinovirus |
|
ICAM1 |
Mais ceci n'est pas toujours suffisant: d'autres facteurs rentrent également
en jeu :
-Les facteurs physico-chimique, comme la Température
ex: Le Rhinovirus nécessite pour infecter une cellule que celle-ci
possède le récepteur ICAM1 et que la cellule soit à
la Température de +33°C
-Le mode de propagations
-Le site d'entrée
ex: le virus de la polio peut suivre les voies orale et les voies intra-cérébrale
avec 2 conséquences différentes pour l'hôte.
- Quelques notions de relation Hôte-Virus
- Le spectre d'hôte
Il existe ce que l'on appelle une barrière d' espèces qui limite
l'infection par un virus à une ou plusieurs espèces. Cette limitation
définie le spectre d'hôte du virus et divise les hôtes
potentielles en 2 catégories:
-Les hôtes susceptibles.
-Les hôtes non susceptibles.
- Le tropisme cellulaire
Les virus ne peuvent infecter, au sein d'un même organisme, tous les
types de cellule: c'est ce que l'on appelle le tropisme cellulaire.
- Infections productives - Infections abortives
Une fois virus à l'intérieur de la cellule, il se peut que son
développement et/ou sa reproduction soient bloqués:
c'est l'infection abortive:
Soit le virus est éliminé de la cellule hôte.
Soit le génome du virus est intégré à celui de
la cellule hôte mais le virus ne s'exprime pas: il est en phase de latence.
- Exemple d' infection restrictive: l'infection de l'épithélium
cutané par les papillomavirus
- Les différents types d'infections
virales
- Les différents types d'infections et leurs possibilités
d'évolution
les différents types d'infections virales: les flêches
indiquent les possibilités de passage d'un type d'infection à
un autre.
- L'infection aigüe
L'infection aigüe se caractérise par une destruction massive des
cellules de l'hôte infecté suivit d'une disparition totale du
virus dans l'organisme.
Elle peut être localisée ou généralisée.
Un exemple d'infection aigüe localisée est le virus de la grippe:
-Le virus pénètre par inhalation de micro-goutelettes.
-Il se multiplie dans la muqueuse respiratoire ciliée des fosses nasales.
-Il diffuse ensuite de proche en proche jusqu'à l'épithélium
cilié des bronches.
-Là, la multiplication du virus grippal reste localisée sans
jamais traverser la membrane basale.
Un exemple d'infection aigüe généralisée: Le
virus de la Polio:
-Le virus pénètre par voie orale
-Il commence par se multiplier dans l'oropharynx et une partie est excrétée
par voie fécale: c'est la phase lymphatique
-Cette multiplication est ensuite suivit d'une virémie et dans un faible
pourcentage de cas, d'une atteinte du système nerveux central et des
tissus extra-neuronaux: le virus se multiplie alors dans les neurones moteurs,
entrainant une paralysie par destruction de ces neurones.
- L'infection latente
L'infection latente est une sorte de guérilla permanente entre le système
immunitaire de l'organisme infecté et le virus.
Le virus se manifeste de manière intermédiare dans un site de
latence où il est situé (ex.: les virus de la famille Herpès)
Ce type d'infection peut se révéler dangeureuse pour un sujet
immuno-déprimé car le virus peut dans ce cas devenir virulent.
Un exemple de ce type d'infection: le virus Herpès 1
-Il est localisé dans le ganglion ou dans une zone bien définie.
-il peut ensuite se généraliser et se disséminer dans
différents ganglions.
- L'infection chronique
Le virus ne se situe pas cette fois-ci dans un site de latence mais en permanence
dans l'organisme où il détruit petit à petit ces cibles:
le virus est relativement détectable en permanence dans l'organisme.
Les virus comme le VIH ou les virus de la famille des hépatites (hépatite
B , C..) amène à ce type d'infection.
- L'infection transformante
| |
HTLV |
HPV |
EBV |
HBV |
HIV |
| Stimulation de la prolifération
cellulaire par un oncogène virale |
+
TAX
REX
|
+
E6
E7
|
+
EBNA1
EBNA2
LMP
|
+ ?
HBX
|
-
|
| Insertion d'un promoteur |
- ?
|
- ?
|
- ?
|
+ ?
HBX
|
-
|
| Induction non spécifique d'une prolifération
cellulaire |
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
| Immunosupression |
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
TAX : protéine virale mise en
jeux dans le processus de...
+ : La régénération chronique
et continue des cellules hépatiques entraine une accumulation de mutation
de laquelle peut émerger un clone de cellule cancéreuse.
+ : L'immunosupression entraine l'émergence
de tumeurs non reliées au virus inducteur: Syndrome de Kaposi ou Lymphome.
Cette partie est plus appronfondie dans le chapitre :"Oncogénèse
et cycle des virus".
|
