CARACTERES GENERAUX DES VIRUS

CARACTERES GENERAUX DES VIRUS Dr NAILA HANNACHI BEN SAYAH Laboratoire de Microbiologie CHU F.HACHED Sousse 2 année de Médecine Enseignement de Microbiologie Générale 2012

OBJECTIF Qu est ce qu un VIRUS?

OBJECTIFS 1. Définir un virus. 2. Décrire la structure des virus. 3. Connaître les conséquences de la structure virale concernant la résistance - modes de transmission 4. Citer les critères de classification des virus. 5. Décrire les étapes du cycle de multiplication des virus 6. Savoir que le cycle viral est cible la chimiothérapie antivirale 7. Décrire les différents modes d'interaction virus-cellule hôte

PLAN 1. Historique / Définition 2. Structure 3. Classification / Taxonomie 4. Multiplication Virale 1. Etapes Du Cycle De Multiplication Virale 2. Cible Des Antiviraux 5. Intéraction virus cellule hôte

1- HISTORIQUE / DEFINITION

En 1883, Adolf Mayer décrit la maladie Maladie transmissible entre les plantes de façon similaire aux infections bactériennes

Bougies de Chamberland : filtres qui ne permettent pas le passage des bactéries. entre 1887 et 1892 Dimitri Ivanovski Martinus Beijerinck Terme «virus» qui signifie poison en latin

Non visibles en microscopie optique

Les virus sont: Non visibles en microscopie photonique Non cultivable sur milieux usuels pour les bactéries Non arrêtés par les filtres de porcelaine Bactérie Agent ultra-filtrable.

1900-1935 : Hypothèse des agents ultra filtrants. Années 30 : Purification du VMT Radio-cristallographie : Assemblage régulier de sousunités identiques. Biochimie : protéines + ARN. Année 40 : Visualisation en Microscopie électronique. Années 50 : culture des virus culture sur cellule Elaboration de premiers vaccins. Compréhension de l interaction virus-cellule Définition d Andrée Lwoff

Définition d'andré-lwoff (1957) Infectieux et potentiellement pathogènes Un seul type d'acide nucléiques : ADN ou ARN Reproduit à partir de leur matériel génétique par la cellule hôte : Pas de croissance Pas de fission Pas de division Pas de système enzymatique de production d'énergie Utilisation du matériel énergétique de la cellule. Parasitisme intracellulaire est strict

STRUCTURE DU VIRUS Taille d un virus : 10 à 400 nm

STRUCTURE DU VIRUS Un acide nucléique ARN ou ADN Une capside Une enveloppe ou péplos

STRUCTURE DU VIRUS Deux éléments constants : -un acide nucléique - une capside génome + capside = Nucléocapside. Elément inconstant : Enveloppe ou péplos :

Structure du virus Virologie médicale de A.MAMMETTE

Spicules Glycoprotéines de surface interaction avec : - cellules hôte : attachement - Système immunitaire : antigène de Surface Spicules Virus nu Virus enveloppé

2.1. L'acide nucléique viral Le génome viral contient la totalité de l'information génétique Taille réduite Capacité de codage faible Quelques gènes pour les petits virus plus d une centaines pour les gros virus

Acide Nucléique ARN ou ADN Polarité de l ARN (+) ou (-) ARN + : messager Monocaténaire ou Bicaténaire Parfois partiellement bicaténaire Linéaire ou circulaire Segmenté ou non segmenté Virologie médicale de A.MAMMETTE

Herpes virus

2.2. La capside Structure protéique qui entoure le génome Polymérisation d une seule ou d un petit nombre de sous-unités protéiques : les capsomères. 2 types de symétrie: - la symétrie cubique - la symétrie hélicoïdale

Capside à symétrie cubique Symétrie icosaédrique olyédre régulier : 20 faces et 12 sommets 2 la symétrie hélicoïdale : les capsomères se succèdent en chaine et s accrochent à l acide nucléique sous forme d hélice.

Les adénovirus Les herpesvirus Les entérovirus Les paramyxovirus

Capside à Symétrie Complexe Virologie médicale de A.MAMMETTE

Capside à Symétrie Complexe virus de l'immunodéficience humaine

Capside à Symétrie Complexe Les poxvirus

2.3. L enveloppe virale Dérive des membranes cellulaires : les virus acquièrent leur enveloppe par bourgeonnement à travers: - la membrane nucléaire - la membrane du réticulum endoplasmique - la membrane cytoplasmique

Enveloppe www. cnrs.fr www.futura-sciences.com

2.3. L enveloppe virale Structure : gluco-lipo-protidique comme les membranes cellulaire Hérissé de spicule ou glycoprotéines de surface Fragilité (composés lipidiques ) transmission : contacts interhumains directs

Virus de l immunodéficience humaine (VIH) Transmission: - Sanguine - Sexuelle - Mère-enfant

Herpes simplex virus Transmission: - Salivaire - Sexuelle - Mère-enfant Transmission: - aérienne ++

VIRUS NUS VIRUS DES GASTRO-ENTERITES Transmission oro- fécale : entérale

VIRUS NUS Hepatitis E virus Virus Des Hépatites à Transmission Entérale

Nomination des virus

Comité International de Taxonomie des virus Structure génome viral ADN / ARN - Mono-bicaténaire -ARN+/- -Segmenté ou non Existence d une enveloppe Symétrie de la capside Site d assemblage Taille du virus et de la capside Séquence du génome > 4000 virus, 71 familles, I64 genres

PHYLOGENIE VIRALE (SEQUENCAGE)

PHYLOGENIE VIRALE Distinction entre Familles

PHYLOGENIE VIRALE Distinction entre génotypes d une Famille (Hépadnaviridae)

4. MULTIPLICATION VIRALE But : production de nouveaux virus infectants Ne se fait qu à l intérieur de la cellule Parasitisme intracellulaire obligatoire Utilisation des enzymes et machinerie cellulaire A partir des informations du génome viral fabrication de : - nouveaux génomes : réplication - protéines virales : structurales : capside+++ antigènes de surface Non structurales : enzymes NB : si enveloppe : issue des membranes cellulaires

4.1. Etapes du cycle viral 1-Attachement 4- Phase productive - Réplication du génome viral -Synthèse des Protéines 2-Pénétration 3-Décapsidation 5 Assemblage - Maturation 6-Libération

4-1- 1-Attachement Tropisme d hôte cellule résistante /cellule sensible Glycoprotéines de surface+ Récepteur cellulaire Réaction immunitaire : Ac neutralisant

Attachement du VIH Gp 120

4-1-2- Pénétration VIRUS NUS : ENDOCYTOSE TRANSLOCATION DIRECTE Virologie médicale de A.MAMMETTE

VIRUS ENVELOPPES : a- FUSION b- ENDOCYTOSE + FUSION Virologie médicale de A.MAMMETTE

4-1-3- DECAPSIDATION La capside virale est dégradée dans le cytoplasme Permet au génome de se trouver libéré dans le cytoplasme cellulaire : livre l information génétique à la machinerie cellulaire

4-1-4- PHASE PRODUCTIVE Détournement des activités cellulaires deux buts : REPLICATION DU GENOME: Réplicase ARN polymérase ou ADN polymérase PRODUCTION DE PROTÉINES VIRALES Transcription : Transcriptase Traduction : en ARN messagers (ARNm) Protéase Protéines

4-1-4- PHASE PRODUCTIVE REPLICATION DU GENOME PRODUCTION DE PROTÉINES VIRALES Transcription - Traduction ARN ADN

Multiplication des Virus a ARN cytoplasme Virus a ARN+ : l ARN+ sert lui-même d ARNm il y a directement TRADUCTION : protéases Réplication :ARN polymérase

Virus à ARN (-) : Réplication : enzyme : ARN polymérase Expression en protéines : Transcription en ARNm : transcriptase Traduction en protéine à partir de ces ARNm : Protéase TRANSCRIPTASE

Multiplication des Virus a ADN Noyau Les virus vont utiliser la machinerie de réplication cellulaire de l ADN : l ADN polymérase cellulaire Migration de l ADN vers le noyau 2 phases Une phase précoce : Synthèse des protéines non structurales (enzymes+++) Réplication du génome ADN Une phase tardive: Production des protéines structurales

VIRUS A ADN : Noyau Utilisation des ADN polymérases cellulaires Virologie médicale de A.MAMMETTE

1-Attachement 4- Phase productive ARN ou ADN Protéines 2-Pénétration 3-Décapsidation 5 Assemblage - Maturation 6-Libération

4-1-5- Assemblage et encapsidation Les nouveaux génomes fabriqués par la cellule s'entourent de nouvelles protéines virales fabriquées par la cellule. Cet emballage est l'encapsidation Maturation la formation de nouveaux virus

4-1-6- Libération Virus nus éclatement de la cellule Virus enveloppés bourgeonnement à travers les membranes cellulaires (éclatement possible aussi) Une cellule produit de l'ordre de 100 à 1000 virus.

Libération des virus par bourgeonnement Virologie médicale de A.MAMMETTE

Bourgeonnement viral www.inserm.fr

www.microbes-edu.org/etudiant

Cas particulier : réplication des Retrovirus (VIH : génome ARN double brin) gp120 CD4 CCR5 ARN viral ADN proviral ADN intégré ARNm protéines Reverse transcription ARN ADN Reverse Transcriptase Intégration dans le génome cellulaire Intégrase Synthèse des Protéines Protéase virus

Réplication du bactériophage

Antiviraux : mode d action Les antiviraux sont classés selon leur action sur les étapes du cycle de multiplication virale

Inhibiteurs de l attachement - Pénétration «de la décapsidation «de la réplication ++++ «de la maturation - assemblage «de la libération

Exemple : Inhibiteurs de la réplication virale GANCICLOVIR ZIDOVUDINE DIDANOSINE LAMIVUDINE ZALCITABINE FOSCARNET X Polymérase virale CIDOFOVIR

STRATEGIES THERAPEUTIQUE ANTI-VIH : bloquer les étapes du cycle cellulaire ARN viral ADN proviral gp120 CD4 CCR5 Reverse Transcriptase Inhibiteurs de l attachement Inhibiteurs de la fusion Inhibiteurs de la RT : IRT ADN intégré Intégrase Inhibiteurs de l intégrase RNm protéines Protéase Inhibiteurs de la Protéase : IP Trithérapie : 3 IRT ou 2 IRT + 1 IP

Traitement antiviral de la grippe Inhibiteurs de la libération NEURAMINIDASE INHIBITEURS DE LA NEURAMINIDASE

Conditions d infection : - Cellule sensible - Cellule permissive Conséquences : Infection abortive Cycle Abortif Infection productive Cycle productif lytique Cycle productif non lytique Latence : infection latente Cycle prolifératif = Transformant

Interaction virus-cellule Cycles productifs Multiplication virale Infection (si cellule sensible) non lytique Cycle abortif (cellule non permissive, restrictive) lytique Cycle transformant (transformation cellulaire) Association intime du génome viral à celui de la cellule hôte (provirus ou épisome) Cycle inductible (Latence)

Effet cytopathique www.microbes-edu.org/etudiant

Différents types d infections virales Infection aiguë Infection latente Infection aiguë Récurrence Infection chronique Infection lente

Différents types d infections virales Infections aiguës Inf latentes Inf chroniques Inf tranformantes Guérison Influenza, Rotavirus, VHA Récurrence: HSV, CMV, EBV, VZV VHB, VHC, VHD VHB, EBV

Références: - Livre «Virologie médicale» de A.MAMMETTE, édition 202, Lyon. Chapitre 1: Les virus: structure et classification (Jean-Claude NICOLAS) Chapitre 2 : La multiplication virale (Pierre POTHIER et Nathalie SIXT) -Livre «Traité de Virologie médicale» de J.M. Huraux et al. édition 2003, Paris Chapitre 1: Structure des virus (H.Peigue-Lafeuille et al) Chapitre 2: Multiplication des virus dans la cellule (J.M.Seigneurin)