Virus et machinerie cellulaire 1 Dr Céline Bressollette-Bodin
Multiplication des virus dans la cellule - principales étapes - mécanismes de transcription / réplication Les interactions virus / cellules - défenses cellulaires intrinsèques - mécanismes d échappement viral 2
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
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
segmenté / non segmenté 5
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segmenté / non segmenté 5
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6 Principles of Virology, ASM Press
Principales étapes du cycle de multiplication d un virus 7
Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement 7
Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Decapsidation 7
Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation 7
Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation Expression génique 7
Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation Expression génique Assemblage 7
Principales étapes du cycle de multiplication d un virus Relargage Attachement Entrée Réplication génomique Decapsidation Expression génique Assemblage 7
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
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
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. 02.06 3-25-14 Receptors Principles'of'Virology,'ASM'Press
Entrée: exemple des virus Influenza 11 Nature Rev. Microbiol., vol 6, feb 2008, Karlsson Hedestam and col
Entrée - Décapsidation Principles'of'Virology,'ASM'Press 12
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
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
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
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
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
Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation 18
Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation microtubule noyau 18
Multiplication des virus à ADN: exemple de l HSV Entrée - décapsidation microtubule noyau 18
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
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
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
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
Multiplication des virus à ARN ARN simple brin, à polarité positive 1 2 21
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
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
Exemple des Retrovirus Principles'of'Virology,'ASM'Press 24
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
Herpesvirus*assembly*and*egress Sortie: Acquisition de l enveloppe exocytosis Principles'of'Virology,'ASM'Press 26
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
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
Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule TLRs 29 Fields'Virology,'Wolters'Kluwer
Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule Cytoplasmic( helicases Fields'Virology,'Wolters'Kluwer 30
Interactions virus-cellule reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule Sensing(DNA 31 h_p://www.sciencemag.org/content/339/6121/763
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
Interactions virus/cellule: la réponse IFN Fields'Virology,'Wolters'Kluwer 33
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