Introduction à la virologie

Virus 


C’est un agent infectieux très simple, défini par une structure se résumant à deux ou trois éléments, selon les virus. Les virus ne sont pas des cellules, ils sont donc totalement différents des bactéries ou des parasites.

Les virus sont les plus petits parasites existants, car ils dépondent fortement de leur hôte. Cette relation parasitaire les rattache au monde du vivant. Les virus sont nommés des virions lorsqu’ils sont à l'état libre, les virions montrent des caractéristiques plus proches de celles de la matière inerte que de celles d'un être vivant.


Les virus sont responsables d'un grand nombre de maladies plus ou moins graves, que l'on rencontre chez tous les êtres vivants, tant chez les animaux, de l'homme aux invertébrés, que chez les plantes, les champignons, les eucaryotes unicellulaires (protistes) et les bactéries.


Composants viraux 


La structure et la composition des virus à l'état libre sont établies à l'aide des techniques usuelles de la biochimie et de la microscopie. L'analyse chimique des virions est assez aisée dans la mesure où ces micro-organismes, relativement simples, sont constitués d'un éventail restreint de familles chimiques.

1 - Génome (ADN ou ARN)


Un virus comporte toujours un génome, dans la classification des virus on distingue en premier lieu virus à ADN et virus à ARN.

D’une façon générale, la réplication du génome des virus à ARN est beaucoup moins fidèle que celle du génome des virus à ADN (les ARN polymérases n’ayant pas les mécanismes de détection et correction d’erreurs qu’ont les ADN polymérases des virus à ADN). Ainsi, les virus à ARN sont particulièrement sujets aux variations génétiques (HIV, virus de l’hépatite C, par exemple), contrairement aux virus à ADN.

2 - Capside


Le génome est emballé dans une structure protéique appelée Capside, d’un mot grec, capsa, signifiant boîte. La capside protège le génome. Elle a une conformation géométrique qui, selon les virus est, soit tubulaire, soit polyédrique.

On appelle nucléocapside la structure compacte formée par l’assemblage de la capside autour du génome.

3 - Enveloppe ou péplos


D’un mot grec signifiant manteau, c’est l’élément le plus externe de certains virus. La présence ou l’absence d’enveloppe règle en grande partie le mode de transmission des maladies.

Tous les virus humains et animaux à capside tubulaire ont un péplos, mais certains virus à capside icosaédrique en sont également pourvus (Herpesviridae, Togaviridae, Flaviviridae).

Un virus nu : virus sans péplos

Le péplos est une membrane, dérivée des membranes cellulaires. Avoir un péplos rend le virus très fragile. Le péplos a, en effet, la fragilité des membranes cellulaires dont il dérive. Dans le milieu extérieur, les virus à péplos ne vont pas survivre longtemps car ils vont être inactivés par deux facteurs : la température, même la température ordinaire, et la dessiccation. Dans le tube digestif, le péplos est rapidement dégradé par les enzymes digestives et le pH acide de l’estomac.

Les virus nus, sans péplos, qui ont seulement un génome et une capside (capside icosaédrique), résistent beaucoup plus longtemps.


Donc, les virus à péplos, comme les virus de la grippe, les virus de la famille des Herpesviridae, ne résistent pas dans les selles. A l’inverse, les poliovirus sont trouvés dans les selles qui sont le moyen essentiel de dissémination de la maladie (contamination fécale-orale). 


Virus à péplos
Virus nu
Stabilité dans l’environnement
0
+
Elimination dans les selles
0
+
Elimination dans la gorge
+
+
Contamination interhumaine directe, respiratoire ou salivaire
+
+
Contamination interhumaine indirecte, fécale-orale
0
+
Température de stockage de longue durée des prélèvements pour isolement
-80°C
-20°C suffit
Inactivation par l’éther
+
-

Enveloppe et transmission des virus

Multiplication des virus 


Conditions nécessaires à la multiplication d’un virus

La simplicité des virus les empêche de se multiplier par eux-mêmes.

Se multiplier pour un être vivant est reproduire un édifice fait d’un enchevêtrement de macromolécules qui est à la fois très complexe et très précis, très organisé. Pour réussir un tel édifice, il faut quatre sortes d’éléments.
Les virus, pour se multiplier, n’ont pas de réserves de petites molécules. Pas de vacuoles, pas de système digestif, même primitif, qui lui permettrait de puiser ces composants dans le milieu extérieur.

Les virus manquant également de sources d’énergie. Les virus n’ont pas de réserve d’ATP ni les moyens d’en constituer.

Un élément manque encore aux virus : l’assemblage des petites molécules en macromolécules exige des accélérateurs biologiques, des enzymes. Les virus n’ont pas les chaînes enzymatiques des grandes voies des synthèses biologiques.

Pour se multiplier un virus n’a que son génome. Il lui faut mettre son génome dans un endroit où combler ses manques et trouver des sources de matière première, des sources d’énergie, des enzymes. Dans la nature, un tel rassemblement n’existe actuellement qu’à l’intérieur d’une cellule.

Donc, la multiplication d’un virus consiste en l’introduction du génome viral dans une cellule et c’est elle qui va fabriquer de nouveaux virus, selon un procédé de biosynthèse que l’on appelle réplication.

La multiplication d’un virus comporte six étapes


1 - Attachement

Elle commence par l’entrée en contact du virus et de la cellule. C’est l’ATTACHEMENT de la surface virale sur la surface cellulaire. Il se fait donc par des protéines de la capside pour les virus nus, par des glycoprotéines du péplos pour les virus à péplos. Ces protéines ou glycoprotéines s’attachent à des récepteurs situés sur la membrane cytoplasmique de la cellule hôte.

2 - Pénétration

Le virus pénètre à l’intérieur de la cellule, le plus souvent par endocytose pour les virus nus et, pour les virus enveloppés, par fusion de l’enveloppe virale et de la membrane cytoplasmique en une membrane unique, fusion suivie de lyse, par formation d’un pore (trou) qui s’élargit et laisse passer la capside dans le cytoplasme.

3 - Décapsidation

Les structures virales sont ensuite dégradées, à l’exception du génome qui, débarrassé de la capside, se trouve libéré. Il est nécessaire que la capside soit détruite pour que le génome, décortiqué, puisse fonctionner, livrer son information génétique à la machinerie cellulaire.

Ainsi, paradoxalement, la multiplication virale commence par une destruction du virus, destruction ménagée qui respecte le génome. Après ces étapes d’initiation de l’infection, prend place la phase de réplication et d’expression du génome viral.

4 - Réplication

Le génome viral libéré prend la direction des synthèses, dans la cellule.

Il se substitue en totalité ou en partie au génome cellulaire qui jusqu’alors organisait les synthèses cellulaires. Le génome cellulaire faisait en sorte que la cellule produise des sécrétions, exocrines ou endocrines, et éventuellement des éléments pour faire une deuxième cellule. Désormais, la cellule va produire des virus.

Plus précisément, elle va faire des copies, (répliques) du génome viral, des répliques de protéines virales, protéines de capside et glycoprotéines de péplos pour les virus à péplos.

Il y a donc un changement radical dans la direction des synthèses. Le mécanisme de cette réplication virale varie selon que le génome est à ARN ou à ADN. Mais dans tous les cas, c’est par des ARN messagers viraux que les génomes viraux transmettent leur information, donnent leurs ordres à la machinerie cellulaire.

5 - Assemblage

Les nouveaux génomes fabriqués par la cellule s’entourent de nouvelles protéines virales fabriquées par la cellule. Cet emballage est l’encapsidation (l’inverse de la décapsidation) des génomes qui aboutit à la formation de nouveaux virus.

6 - Libération

Ces nouveaux virus sont relargués hors de la cellule par éclatement pour les virus nus, par bourgeonnement pour les virus à péplos. C’est lors du bourgeonnement que les virus à enveloppe reçoivent leur enveloppe qui est une bicouche lipidique cellulaire hérissée de spiculesglycoprotéiques. Une cellule produit de l’ordre de 100 à 1000 virus.

La multiplication d’un virus est très différente de la multiplication d’une bactérie. Une bactérie est une cellule, particulière, mais c’est une cellule, alors qu’un virus n’est pas une cellule. Ainsi, un virus ne croît pas, ne se divise pas, sort complet, terminé de la cellule, et ne se modifie plus.

Classification des virus 


1. Elle repose désormais sur la structure des virus et non plus sur leur pouvoir pathogène ou leur taille. Les trois premiers critères de la classification sont, dans l’ordre :

1)      la nature de l’acide nucléique du génome (ADN ou ARN),
2)      la conformation de la capside (tubulaire ou icosaédrique),
3)      enfin la présence ou l’absence de péplos.

2 . Classement ultra-simplifié des virus selon les critères 1 et 3 seulement.



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