Virus et machinerie cellulaire

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1 Virus et machinerie cellulaire 1 Dr Céline Bressollette-Bodin

2 Multiplication des virus dans la cellule - principales étapes - mécanismes de transcription / réplication Les interactions virus / cellules - défenses cellulaires intrinsèques - mécanismes d échappement viral 2

3 virus = microorganisme infectieux, à multiplication intracellulaire obligatoire, composé d un matériel génétique (ADN ou ARN) entouré d une capside protéique +/- d une enveloppe virale dérivée des membranes cellulaires 3 Principles of Virology, ASM Press

4 Rappel: structure virale The%virus%and%the%virion le virus sous la forme extracellulaire: particule virale = virion le virus dans la cellule infectée: multiplication virale A&virus&is&an&organism&with&two&phases 27 4 virion infected'cell Principles of Virology, ASM Press

5 segmenté / non segmenté 5

6 segmenté / non segmenté 5

7 segmenté / non segmenté 5

8 segmenté / non segmenté 5

9 6 Principles of Virology, ASM Press

10 Principales étapes du cycle de multiplication d un virus 7

11 Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement 7

12 Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Decapsidation 7

13 Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation 7

14 Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation Expression génique 7

15 Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation Expression génique Assemblage 7

16 Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Relargage Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation Expression génique Assemblage 7

17 La circulation des virus dans les compartiments cellulaires les constituants cellulaires nécessaires à la réplication virale sont répartis dans différents compartiments de la cellule - dans le noyau ADN polymerase cellulaire pour certains petits virus ADN ARN polymerase ADN dépendante cellulaire machinerie d épissage des ARNm... - dans le cytoplasme ribosomes pour la traduction protéique reticulum endoplasmique et appareil de Golgi pour les protéines virales sécrétées / mécanismes de glycosylation des protéines d enveloppe mitochondries: déclenchement de la mort cellulaire programmée / support à protéines impliquées dans l activation voie Interferon... 8

18 Entrée La particule virale doit rejoindre le cytoplasme cellulaire sans détruire la cellule cible Mécanismes d entrée dependent de la structure virale Entrée des virus est conditionnée par différents facteurs Phospholipid bilayer Outside of cell Sphingomyelin Glycolipid Phosphatidylcholine Cholesterol Polar head groups Hydrophobic core - facteurs d attachement - récepteurs cellulaires Polar head groups Phosphatidylserine Phosphatidylinositol Phosphatidylethanolamine Cytoplasm Outside of cell Indirectly anchored protein Integral membrane proteins Carbohydrate Lipid-anchored protein Indirectly anchored protein Cytoplasm 9 AAV HPV HSV VACV IAV Measles RSV RV SV40 Galactose Sialic acid HCV HRV2 Principles of Virology, ASM Press DV EBOV KSHV UUKV FMDV HCMV KSHV RV HIV1 HAdV

19 Entrée: facteurs d attachement Phosphatidylserininositol Phosphatidyl- et Phosphatidylethanolamine récepteurs Cytoplasm Polar head groups Indirectly anchored protein Outside of cell Carbohydrate Integral membrane proteins Lipid-anchored protein Cytoplasm Indirectly anchored protein AAV HPV HSV VACV IAV Measles RSV RV SV40 Galactose Sialic acid GlcNAc GalNAc Glucose HCV HRV2 LDL-like DV EBOV KSHV UUKV FMDV HCMV KSHV RV HIV1 HAdV 2/5 HSPG Sialic acid GM1 ganglioside LDLR DC-SIGN Integrin α v β 3 CD4 CCR5 CXCR4 Car Integrin α v β 3 or 5 10 Attachment factors ScEYEnce Studios Principles of Virology, 4e Volume 01 Fig Receptors Principles'of'Virology,'ASM'Press

20 Entrée: exemple des virus Influenza 11 Nature Rev. Microbiol., vol 6, feb 2008, Karlsson Hedestam and col

21 Entrée - Décapsidation Principles'of'Virology,'ASM'Press 12

22 Transmission virale intercellulaire L entrée de particules virales libres dans une cellule cible n est pas le seul mécanisme de diffusion des virus: certains d entre eux sont également transmis directement de cellule à cellule 13

23 Transcription et réplication «Virus can t do it themselves» - La synthèse préalable de protéines virales est nécessaire à la réplication / transcription pour tous les virus - La réplication des virus les plus «simples» repose en très grande partie sur la machinerie cellulaire - Les virus plus complexes codent pour des protéines virales nécessaires à la réplication, mais ont besoin de certaines protéines cellulaires Réorganisation de l organisation cellulaire: «viral factories» - cytoplasme: Virus ARN (membrane associated replicase complexes), certains gros virus ADN - noyau: virus ADN > réorganisation des compartiments nucléaires (chromatine, corps nucléaires PML...) 14

24 L information génétique virale la réplication génomique fait intervenir une enzyme virale dans la plupart des cas a lieu soit dans le cytoplasme de la cellule (virus à ARN hors rétrovirus et virus de la grippe, poxvirus), soit dans le noyau de la cellule (virus à ADN, rétrovirus, virus de la grippe) réplication (virus ADN) réplication (virus ARN) ADN rétro-transcription (retrovirus) transcription ARN traduction protéine 15

25 L information génétique virale: virus à ADN réplication : ADN polymérase ADN dépendante virale ou cellulaire Petits virus ADN (Papillomaviridae, Parvoviridae, Polyomaviridae): pas de protéines de réplication / codent pour protéines régulatrices Gros virus ADN (Herpesviridae, Poxviridae, Adenoviridae): protéines virales de réplication + protéines régulatrices ADN transcription (ARN pol ADN dép cellulaire) ARNm traduction protéine 16

26 Réplication et transcription des virus à ADN réplication du génome viral: ADN polymérases ADN dépendantes cellulaires: petits virus qui ne codent pas pour une ADN polymérase virales: la réplication débute après la synthèse des protéines virales (dont l ADN polymérase) impliquées dans la réplication du génome > virus à ADN plus gros (herpesviridae ++) transcription du génome viral: production des ARNm viraux ARN polymérase ADN dépendante cellulaire = ARN polymérase II cellulaire les ARNm viraux subissent les processus d apprêtage habituellement observés pour les ARNm cellulaires: épissage, polyadénylation en 3, adjonction d une coiffe en 5 17

27 Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation 18

28 Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation microtubule noyau 18

29 Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation microtubule noyau 18

30 Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation Protéine virale du tégument Vhs ( Virion Host Shut-off ): dégrade les ARNm cellulaires > inhibe les synthèses protéiques de la cellule (favorise la traduction des ARNm viraux) transport de la nucléocapside par le cytosquelette (microtubules) microtubule noyau 18

31 Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation Protéine virale du tégument Vhs ( Virion Host Shut-off ): dégrade les ARNm cellulaires > inhibe les synthèses protéiques de la cellule (favorise la traduction des ARNm viraux) transport de la nucléocapside par le cytosquelette (microtubules) microtubule décapsidation > pénétration du génome par pore nucléaire > libération ADN + protéine α-tif (VP16) ADN α- noyau 18

32 Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV 3 vagues de transcription et de synthèse protéique (1) protéines IE = activation phase précoce, contrôle des défenses cellulaires Immediate Early ADN db ARN pol cellulaire (1) ADN pol virale (2) protéines E = protéines nécessaires à la réplication Early Late (2) (3) (3) protéines L = protéines structurales ++ 19

33 L information génétique virale: virus à ARN réplication : ARN polymérase ARN dépendante virale ARN (-) ARN (+) traduction protéine tous les virus à ARN, à l exception des retroviridae, codent une ARN polymérase ARN dépendante cycle de réplication intra-cytoplasmique sauf retroviridae (VIH) orthomyxoviridae (grippe) 20

34 Multiplication des virus à ARN ARN simple brin, à polarité positive

35 ARN simple brin, à polarité négative: exemple des virus Influenza Concerted*Assembly* Virus*par5cles*assemble*only*in*associa5on*with*viral* genome' 22 Influenza'virus'parZcles'form'by'budding Principles'of'Virology,'ASM'Press

36 L information génétique virale: retrovirus ARN transcription inverse : ADN polymérase ARN dépendante virale ADN transcription / réplication (ARN pol ADN dép cellulaire) ARNm traduction protéine 23

37 Exemple des Retrovirus Principles'of'Virology,'ASM'Press 24

38 Sortie de la cellule lyse cellulaire = destruction de la cellule libère les particules virales (virus nus +++) bourgeonnement cellulaire: acquisition de l enveloppe VIH virus de la rougeole 25

39 Herpesvirus*assembly*and*egress Sortie: Acquisition de l enveloppe exocytosis Principles'of'Virology,'ASM'Press 26

40 Interactions virus-cellule: perturbation du cycle cellulaire De nombreux virus à ADN codent pour protéine(s) qui favorisent la progression vers phase S (phase de synthèse de métabolites nécessaires à la réplication virale) Interactions fréquentes avec gènes cellulaires impliqués dans la régulation du cycle cellulaire - p53 / prb Réorganisation du noyau Activation des voies de réparation de l ADN ReplicaIon'of'DNA Rb'protein 27

41 Interactions virus-cellule: apoptose / autophagie La réponse de la cellule à l infection peut être l activation des voies d apoptose certaines protéines virales inhibent l apoptose Autophagy Une infection virale peut également activer les voies d autophagie - inhibition de la réplication virale - activation de la réponse immunitaire certaines protéines virales détournent ces mécanismes d autophagie à leur profit 28

42 Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule TLRs 29 Fields'Virology,'Wolters'Kluwer

43 Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule Cytoplasmic( helicases Fields'Virology,'Wolters'Kluwer 30

44 Interactions virus-cellule reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule Sensing(DNA 31 h_p://www.sciencemag.org/content/339/6121/763

45 Interactions virus-cellule: la réponse IFN ProducPon'of'IFNα/β' is'rapid:'within'hours' of'infecpon,'declines' by'10'h' IFN'binding'to'IFN' receptors'leads'to' synthesis'of'>1000'cell' proteins'(isgs,'ifn' spmulated'genes)' Mechanisms'of'most' ISGs'not'known Fields'Virology,'Wolters'Kluwer 32

46 Interactions virus/cellule: la réponse IFN Fields'Virology,'Wolters'Kluwer 33

47 Conclusion La machinerie cellulaire est indispensable au virus - pour se multiplier - pour disséminer dans un organisme - de nombreuses voies du métabolisme cellulaire sont détournées / inhibées / activées par l infection virale 34

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