Virologie cours n 1 Structure des Virus Animaux Ouvrage de référence: Traité de Virologie Médicale, Ester 2003 Introduction: Virus: taille entre 20 et 100 nm. Les virus peuvent donc infecter des cellules plus grosses (bactéries, cellules eucaryotes etc ). Cellule eucaryote humaine: ADN -> ARNm, ARNt -> Protéine Support pour les virus: soit un ADN soit un ARN, et pas les deux. C est la différence majeure avec les micro-organismes et les cellules eucaryotes. - AND simple brin - AND double brin - ARN simple brin - ARN double brin On a autour un système de capside et d enveloppe. CORE ou nucléoside= ensemble génome + protéines associées Nucléocapside = ensemble génome + capside Virion = particule virale infectieuse extracellulaire. Définition des virus: cf. poly Il y a cinq points: 1 Structure Particulière 2 Un virus ne peut pas se diviser (scissiparité) => INCAPACITÉ DE CROITRE 3 Aucune source énergétique propre, du fait de la très petite taille du programme génétique. Le virus est donc inerte et a besoin d une cellule pour se multiplier 4 Multiplication, - Au sein d une cellule vivante en détournant à son profit tous les mécanismes de synthèse - Uniquement à partir de son matériel génétique o Génome => Réplication (multiplication génome) => code la synthèse des protéines du virion 5 Quand le virion sort de la cellule il est complet et il n'y a plus aucune modification dans le milieu extracellulaire car le virus n'en a pas les moyens énergétiques.
Le Génome: Constitué soit d'adn soit d'arn et contient l'intégralité du matériel génétique. Il est assez petit dans le cas des virus (pour les plus gros environ 200 gènes, certains à 3-4). Plus il y a de protéines codées, plus il va y avoir d'interactions fines avec la cellule où le virus va se multiplier, mais le nombre de gènes n'est pas corrélé avec la gravité pathologique. Trois types de protéines: - De Structure - De Réplication - De Régulation Schéma récapitulatif des génomes sur le poly ("Génome des virus humains"). => Tout concorde à la formation d'arnm viral. Génomes à ADN, qui codent plus de protéines que les génomes à ARN => Cf. Schéma - Bi caténaire: Taille variable Masse Moléculaire Composition en base, de 32 à 75% de G-C Il peut être linéaire, circulaire, circulaire et surenroulé (papilloma virus) ou circulaire partiellement bi caténaire (hépatite B) - Monocaténaire: Famille des paroviridae ADN linéaire de petite taille Génomes à ARN, beaucoup plus petits => Cf. Schéma - Monocaténaire Taille variable, plus courte Masse Moléculaire Polarité - Positive si peut être directement traduite - Négative, si doit être retranscrit d'abord On peut avoir soit une simple molécule (Pocornaviridae, Tagoviridae), ou en plusieurs morceaux dans la particule virale (ARN segmenté => échanges d'arn lors de la réplication virale et donc réassortiments génétiques et donc des virus ne ressemblant plus aux virus parentaux, d'où la nécessité de changer le vaccin chaque année pour la grippe par exemple; Orthomyxoviridae, Buryaviridae), soit avec 2 ARN linéaires identiques à l'intérieur de la particule virale, ou diploïde (Retroviridae => VIH 1 et 2, HTLV))
- Bi caténaire Famille des Reoviridae (ex: gastro-entérite), avec 10 à 12 segments au sein de la particule virale, avec chaque segment codant une protéine différente => réassortiments possibles. - Particularités ARN viraux: Queue poly-a en 3'. En 5' => séquence 7-méthylguanine pour démarrer la transcription si le génome est positif Présence d'une protéine liée de façon covalente (VPG) sur Picornaviridae, pour ARN de polarité positive. Présence d'une séquence sur laquelle se fixent les ARN ribosomaux (séquence IRES), pour ARN de polarité positive. La Capside Elle est obligatoire pour tout virus. Elle est de nature protéique, elle entoure le génome et le protège, elle permet également la fixation du virus à la cellule (pour virus nus sans enveloppe). Elle est extrêmement stable. Les protéines sont appelées Unités de Structures et sont codées par le génome viral. On a deux types de capsides selon l'assemblage de US: - Structure tubulaire à symétrie hélicoïdale - Structure à symétrie cubique (icosaédrique) Capside à symétrie hélicoïdale: Modèle => Virus de la mosaïque du Tabac Les US viennent entourer et protéger le génome viral, et donnent alors l'aspect hélicoïdal. Virus animaux => Capside plus complexe et toujours enveloppée dans le cas de la capside hélicoïdale. La nucléocapside est souple et flexible, repliée à l'intérieur de l'enveloppe. Exemples: virus des oreillons (paramycoviridae); virus de la rage (rhabdoviridae) Capside à symétrie cubique: Forme d'icosaèdre, à 12 sommets, 20 faces et 30 arêtes. Il y a donc trois axes de symétrie. Au niveau de l'organisation, on regarde le nombre de faces pour connaître la famille et le genre du virus découvert. On va alors calculer le nombre d'us via 3 (US par facette) x 20 (facette) x T (nombre de facettes par face). Capsomère: association des US - Par 5 => Pentons - Par 6 => Hexons Exemples: Herpes Simplex Virus, avec une capside icosaédrique; adénovirus. Disposition de l'acide nucléique dans la capside, soit pelotonné tel quel dans la capside, soit
associé à des protéines basiques distinctes ou non de la capside. Certains ont une enveloppe, certains non. Enveloppe: Le fait d'avoir une enveloppe fragilise le virus dans le milieu extérieur. Elle n'existe pas chez tous les virus. On y trouve parfois des glycoprotéines qui ressortent de la membrane de cette enveloppe ("spicule") de nature virale. Origine mixte => éléments d'origine cellulaire, au dépend de membranes cellulaires (nucléaire, plasmique...) en fonction du cheminement du virus dans la cellule. Cette nature cellulaire va induire une fragilité de la particule virale possédant une enveloppe. => Éléments d'origine virale, comme les glycoprotéines d'enveloppe, codées par le virus. Formation de l'enveloppe (cf. schéma), via un système d'enveloppement à partir de l'une des membranes cellulaires. Exemples: coronavirus, en forme de couronne; VIH. Composition chimique, - Lipides de la cellule hôte (d'où fragilité vis-à-vis d'agents physico-chimiques comme l'éther, la chaleur etc...); - Glucides sous formes de glycolipides et glycoprotéines, synthétisés par la cellule, mais généralement d'origine virale; - Protéines, codées par le virus, qui sont des antigènes, d'où la possibilité de la synthèse d'anticorps, qui sont de deux ordres (bon ou mauvais), et participant alors à la physiopathologie d'une infection. Conséquences de la présence d'une enveloppe - Conditionnement de la taille et de la morphologie du virus - Rôle dans le pouvoir infectieux, car les glycoprotéines servent de clefs pour rentrer dans la cellule - Pouvoir antigénique => synthèse d'anticorps bénéfiques ou non bénéfiques - Fragilité du virus et sensibilité à des agents physico-chimiques - Mode de transmission lié à la structure de l'enveloppe Conclusion: Acide nucléique => pouvoir infectieux Caspide et enveloppe => forme du virion, pouvoir antigénique, rôle dans la fixation du virion sur la cellule et sa pénétration.
Classification Fonction de - La nature de l'acide nucléique - La symétrie de la capside - Présence ou non d'enveloppe - Nombre de capsomères - Forme Taille Morphologie générale du virus Exemples Hépatite C Famille Flaviviridae (famille -viridae, sous faille -virinae, genre -virus) Genre Hepacivirus Structure: virus enveloppé Génome: ARN simple brin linéaire de polarité positive. Région 5' non codante avec la séquence IRES, puis un cadre de lecture ouvert unique avec des gènes de structure (région structurale) et des gènes non-structuraux (région non structurale, plus grande) (protéines enzymatiques) et enfin une région 3' non codante. On note l'intervention de protéases, nécessaire pour segmenter les protéines précurseurs. Grippe: Famille des Orthomyxoviridae (car tropisme pour le mucus, ou myxo) Genre Influenza Virus, type A, B ou C Structure: virus enveloppé, avec Hémaglutinine pour se fixer sur l'acide sialique; M2, pompe à protons permettant la décapsidation et la libération des nuclécapside dans le cytoplasme (essentielle pour la multiplication du virus); Neuraminidase, intervenant à la fin du cycle de multiplication intracellulaire en coupant la liaison virus/cellule. Virus de l'immunodéficience humaine: Structure complexe ARN simple brin de polarité positive, entouré par une capside, puis la matrice, puis l'enveloppe avec de la GP120 qui va se fixer sur la molécule GD4 et les corécepteurs + la GP41 pour la fusion. Génome complexe, 10 000 pb (donc petit). Pour sa multiplication on part d'arn, puis ADN polymérase ARN dépendante (Transcriptase inverse) => Obtention d'adn monocaténaire puis bicaténaire, qui va alor être introduit dans le génome cellulaire, c'est pourquoi on représente toujours l'adn proviral, qui a comme caractéristiques à ses extrémités des LTR. Puis trois groupes de gènes (GAG, POL, ENV), avec beaucoup de synthèse de régulation en plus des structurales (GAG et ENV)
et des enzymatiques (POL). POL => code la transcriptase inverse, l'intégrase (intégration du virus à l'adn cellulaire) et une protéase pour la maturation d'une protéine. ENV => code les glycoprotéines de l'enveloppe. Hépatite B: Plusieurs formes, avec comme seules particules infectieuses, les particules de Den (42 nm de diamètre), avec une enveloppe avec des protéines majeures, moyennes et grandes, une capside icosaédrique et un génome type ADN circulaire partiellement bicaténaire. Virus de l'herpes Simplex Famille des Herpesviridae Sous Famille des alphaherpesvirinae Attention => herpes labial différent d'herpes génital sauf 10 à 15% des cas. Génomes très complexes, avec des séquences longues, courtes et répétées.