MALADIES INFECTIEUSES VIROLOGIE I - GENERALITES Les parasites possèdent un noyau : organismes eucaryotes. Les bactéries sont des organismes unicellulaires qui se reproduisent par scissiparité. Avec les virus, on aborde des organismes à la limite du vivant. Ils ont besoin d'intégrer une cellule pour se reproduire. Ce sont des "parasites" intra-cellulaires. Ils ne sont pas visibles au microscope optique : < nanomètre. On ne peut les voir qu'au microscope électronique. Ils n'ont pas d'énergie propre : ils utilisent l'énergie de la cellule hôte. Ils se reproduisent par réplication ; par "recopiage". La transmission se fait par deux modes : Transmission directe d'un individu à un autre Transmission indirecte par l'intermédiaire des eaux souillées II - STRUCTURE DES VIRUS A - LES VIRUS NUS Ils sont caractérisés par le fait qu'ils n'ont pas d enveloppe. Le virus représente pour la cellule qu'il va infecter un "paquet de mauvaises nouvelles". Il est constitué d'une capside et d'un génome. Des protéines d'information virale constituent la capside. Des acides nucléiques (ADN ou ARN) portent les gènes et constituent le génome. Un seul type d'acide nucléique dans chaque virus ; il existe donc 2 types de virus B - LES VIRUS ENVELOPPES Ils possèdent une enveloppe bicouche, semblable à la membrane cellulaire. Mais elle en diffère par le fait qu'elle comporte des glycoprotéines : protéines de surface contenant des sucres. Ces 2 types de virus se distinguent par leur résistance aux conditions externes. Paradoxalement, ce sont les virus enveloppés qui sont les moins résistants car leur infectiosité dépend étroitement de l'état de leur enveloppe. Dès que celle-ci est endommagée, ils perdent toute résistance. NU Résistant Résiste dans le milieu extérieur Résiste à la dessiccation Résiste aux solvants des lipides Résiste au ph acide Provoque des gastro-entérites virale ++ Peut être transmis indirectement ENVELOPPE Fragile Ne persiste pas dans le milieu extérieur Détruit par la dessiccation Perd son infectiosité au contact des solvants des lipides Détruit par le ph acide Ne provoque pas de gastro-entérite Nécessite une transmission directe 1
C - LA TRANSMISSION 1) TRANSMISSION DIRECTE a) Par voie aérienne Grippe Oreillons Rougeole b) Par contact avec des lésions Variole Varicelle c) Par le sang Transfusion Usage de drogues en IV AES d) Par voie sexuelle Herpès (HZV) VIH e) Mère enfant 2) TRANSMISSION INDIRECTE Oro-fécale Aliments Eaux souillées NU Résistant VHA Poliovirus Gastro-entérites Papillomavirus ENVELOPPÉ Fragile VIH Herpès Grippe Oreillons Rougeole VHB (sang, voie sexuelle) VHC (sang +++) III - CLASSIFICATION DES VIRUS Par le type d'acide nucléique. Par la forme de la capside : Icosaédrique (en ballon de foot) En hélice Par la présence ou non d une enveloppe. ADN ARN Icosaédrique Hélicoïdal Icosaédrique Hélicoïdal Nu Enveloppé Nu Enveloppé Nu Enveloppé Nu Enveloppé Adénovirus Herpesviridæ VHA Polio Picornaviridæ VHC Génome Grippe Rougeole Oreillons 2
IV - REPLICATION A L'ECHELLE CELLULAIRE 1) FIXATION DU VIRUS Pour pouvoir se multiplier, le virus doit d'abord s'accrocher à une cellule. Pour cela, la cellule soit réceptive : posséder des récepteurs correspondant à ce virus particulier. C'est ce qui fait que le virus se fixe sur tel organe plutôt que tel autre : tropisme du virus. 2) FUSION Elle est facilitée par le fait que les membranes virale et cellulaire sont de nature très proche. Il y a lyse des 2 membranes et fusion du virus et de la cellule 3) DECAPSIDATION Lyse de la capside qui libère les génomes du virus. 4) LA REPLICATION a) Réplication des protéines Exemple : le VHC (virus de l hépatite C) L'ARN du génome du VHC ressemble à l'arn messager. Il possède un cadre de lecture qui lui permet de fabriquer une protéine. L'ARN viral va être lu par les ribosomes de la cellule hôte. Il va utiliser ceux-ci pour fabriquer une nouvelle protéine qui va servir à construire sa structure. Une partie de cette polyprotéine va produire une enzyme (la protéase) qui va la couper en plusieurs tronçons, de façon à refabriquer les différents éléments du virus : Protéines de structure Protéines de régulation : ARN polymérase/arn dépendante b) Réplication du génome Par le procédé habituel. 5) L'ASSEMBLAGE La libération du virus répliqué se fait par bourgeonnement de la membrane cellulaire. La particule virale libérée est semblable en tout point à la particule virale qui avait pénétré la cellule. C'est ce qu'on appelle un vibrion. V - DIFFERENTS MODES D'INFECTION VIRALE HUMAINE A - L'INFECTION VIRALE AIGUË C'est l'exemple de la grippe. Les signes cliniques vont se développer au bout de peu de jours. Il se développe généralement une réaction adaptée de l'hôte. La guérison correspond à une élimination complète du virus. Avec le VHA, la contamination se fait par voie digestive. C'est le foie qui est atteint. La période d'incubation sera beaucoup plus longue : quelques semaines. Une réaction adaptée de l'organisme éliminera toutes les cellules infectées. B - L'INFECTION VIRALE CHRONIQUE Certains constituant du virus vont persister dans l'organisme. Exemple du VHC. Dans 70% des cas, la maladie provoquée est souvent asymptomatique. Le retard du diagnostic oblige le foie à se régénérer en accélérant la réplication de ses cellules et de l'architecture. Cela peut aboutir à une cirrhose (modification de structure), ou à un cancer (emballement du processus). 3
C - LATENCE S'applique aux virus du groupe herpès : Herpès simplex 1 (HSV1) : buccal Herpès simplex 2 (HSV2) : génital Varicelle Zona Virus (VZV) Mononucléose inf EBV Cytomégalovirus HHV7 : Sarcome HHV8 : Kaposi Dans un premier temps, il y a une primo-infection. Les symptômes disparaissent mais il y a persistance du génome viral dans les ganglions sensitifs : période de latence. Différents stimuli vont réactiver le virus : Froid UV Facteurs hormonaux Immunodépression VI - DEFENSES DE L'ORGANISME CONTRE LES INFECTIONS VIRALES A - RAPPEL SUR LE SYSTEME IMMUNITAIRE 1) DEFINITION Moyen de reconnaissance de molécules étrangères à l'organisme. Assuré par les macrophages : grosses cellules. Un virus est un complexe de protéines entourant un acide nucléique. Un antigène est un motif peptidique susceptible de stimuler les système immunitaire. Il existe des antigènes spécifiques à chaque type de molécule. Le macrophage va phagocyter le virus et le digérer : digestion par hydrolyse de la protéine virale qui va être dissociée en peptides. Ceux-ci possèdent des motifs peptidiques qui ont un pouvoir immunogène important. La reconnaissance de ces acides aminés, protéines virales porteuses d'antigènes, va stimuler le système immunitaire. Le macrophage va porter à sa surface des molécules de reconnaissance cellulaire : fragments de la capside virale. L'antigène va être présenté à des cellules très importantes du système immunitaire : les lymphocytes. Ces lymphocytes sont maturés au niveau du thymus. Ils portent à leur surface des récepteurs à l'antigène, accompagnés d'une molécule CD4. On appelle les lymphocytes qui portent ces récepteurs des lymphocytes T4. 2) LES ANTICORPS Ce sont des Immunoglobulines (Ig) Molécules de nature protéique fabriquées par les plasmocytes en réponse à une stimulation antigénique. Ils assurent la réponse du système immunitaire à médiation humorale (présents dans le plasma). Ils ont pour fonction de neutraliser les virus circulants. 3) LA REPONSE IMMUNITAIRE A MEDIATION HUMORALE Les signaux qui vont être envoyés par le lymphocyte T4 stimulé par l'antigène auront pour mission de sélectionner une cellule immunitaire : le lymphocyte B. Ceux-ci produisent des anticorps : phénomène de différenciation. Le lymphocyte B adapte sa morphologie et produit des plasmocytes qui vont produire des anticorps qui vont se fixer sur l'antigène qui a été reconnu. 4
4) LA REPONSE IMMUNITAIRE A MEDIATION CELLULAIRE En plus des virus libres présents dans le plasma, il y en a dans les cellules qu'ils utilisent pour se multiplier. Cela provoque une modification de la surface de ces cellules. Les lymphocytes T4, reconnaissant ces modifications, vont émettre des cytokines, qui vont activer des lymphocytes T qui vont devenir cytotoxiques porteuses de récepteurs CD8 (lymphocytes T8). Quand le lymphocyte cytotoxique (CTL) arrive en regard de la cellule porteuse de virus, il tue la cellule porteuse de virus. 5) LA REPONSE PRIMAIRE L'efficacité de la réponse immunitaire augmente par l'adaptation des effecteurs (Anticorps, CTL) à l'antigène présenté. Il se développe une "mémoire immunitaire" qui va persister après la réponse primaire et qui va permettre de réagir à une éventuelle infection par le même virus. Exemple de l'hépatite A : Le virus va se multiplier et envahir le tube digestif. On va le retrouver dans le sang et dans les selles. Il va apparaître dans le sérum des anticorps anti VHA. D'autre part, des CTL vont détruire les cellules du foie infestées par ce virus, provoquant une hépatite. L'ampleur de cette destruction va pouvoir être mesurée par l'élévation d'une enzyme produite par la destruction des cellules : les transaminases hépatiques libérées par la lyse des cellules du foie. Pour différentes maladies (VHA, Rubéole, Parvovirus B19), les anticorps seront dans un premier temps des IgM (pentavalents) : marqueurs d'une infection en cours. L'anticorps spécifique de l'hépatite A est l'igg. B - LES VACCINS 1) GENERALITES a) Le rhume Il est provoqué par un rhinovirus. Il en existe environ 100 espèces différentes, ce qui fait qu'on n'est jamais immunisé. b) La grippe Il n'existe que 2 virus de la grippe : A et B. En présence du virus A va se développer un anticorps spécifique : l'hémagglutinine A (HA). Il devrait donc y avoir immunisation. Mais des mutations qui surviennent au moment de la réplication du virus vont entraîner des modifications des antigènes du virus : "glissement" des antigènes. Les anticorps ne vont plus les reconnaître. L'ADN polymérase a une capacité de correction des erreurs de recopiage : stabilité des virus à ADN. Par contre, l'arn polymérase n'a pas cette capacité, d'où un plus grand nombre de mutations. Il y a aussi possibilité d'échanges de gènes entre virus différents. c) L'hépatite B Virus enveloppé de glycoprotéines de surface. Ceux-ci portent des antigènes de surface de l'hépatite B (Ag HBs) Il existe 4 gènes du virus de l'hépatite B : Gène de la capside Gène de la polymérase Gène de l'enveloppe Gène X Après une infection primaire, l'individu porte des anticorps anti-hbs. La vaccination consiste aujourd'hui à fabriquer des vaccins recombinant. Il s'agit de couper le génome du VHB. On va faire multiplier des bactéries et recombiner leur plasmide avec le gène de l'enveloppe du VHB. Une enzyme, la ligase, va permettre de "recoller" ces différents gènes. Le gène recombiné va être introduit dans une levure qui va les reproduire et permettre de vacciner. On vérifie l'efficacité de la vaccination en dosant les anticorps anti-hbs. 5
VII - LE VIRUS DE L'IMMUNODEFICIENCE HUMAINE (VIH) A - HISTORIQUE C'est en 1981 qu'a été mis en évidence un parasite responsable de pneumonies chez les immunodéprimés sévères : Pneumocystis carinii (Gay syndrome). Herpès graves chez les toxicomanes IV. Sarcome de Kaposi : cancer des vaisseaux. On a rapidement soupçonné un rétrovirus : Retroviridæ. Déficit constaté en CD4. L'équipe de L. Montagnier a isolé en 1983 un rétrovirus : le LAV1 (Françoise Barré-Sinoussi). Robert Gallo a isolé le même virus en 1984 et l'a appelé VIH. B - STRUCTURE DU VIH C'est un virus fragile, qui possède une enveloppe. Cette enveloppe est composée de 2 glycoprotéines de poids moléculaire différent (120, 41). Une autre protéine (P24) compose la capside. Le génome viral est constitué d'un seul brin composé de 2 molécules d'arn identiques. La capside contient également une protéine enzymatique : la transcriptase inverse (TI). Dans une cellule normale : Le chromosome est constitué d'une molécule d'adn La transcription donne naissance à l'arn messager qui passe dans le cytoplasme L'ARN messager est traduit dans une protéine composée d'acides aminés Les rétrovirus contiennent une enzyme, la transcriptase inverse, capable de transcrire une molécule d'adn à partir d'une molécule d'arn messager. C - CYCLE VIRAL DU VIH Infection d'une cellule par le VIH. a) Fixation En présence d'un lymphocyte T4, le virus se fixe sur ses récepteurs spécifiques : CD4. b) Pénétration Le virus pénètre dans la cellule. L'ARN du virus et la transcriptase inverse se déversent dans le cytoplasme de la cellule. Là, la transcriptase inverse rencontre les brins d'arn messager de la cellule. Elle transcrit à l'envers des brins d'adn portant les caractères viraux. c) Intégration Ceux-ci pénètrent le noyau et s'insèrent sous forme de provirus dans les chromosomes de la cellule, s'intégrant ainsi à son génome. d) Expression des ARN viraux par les enzymes cellulaires Les enzymes de la cellule vont fabriquer des ARN messagers qui coderont pour les protéines virales. La présence de protéase virale va découper le génome, libérant les éléments viraux. e) Assemblage Reconstitution d'un nouveau virus et éviction de la cellule. À ces différentes étapes vont correspondre des médicaments spécifiques. D - LES TRAITEMENTS a) Inhibiteur nucléosidique de la transcriptase inverse. Ils empêchent l'intégration du virus dans de nouvelles cellules. AZT ddi ddc EPIVIR 6
b) Inhibiteurs de la protéase virale du VIH Ils empêchent la production de nouveaux virus par les cellules. INDAVIR (IDV) RITONAVIR (RTV) SAQUINAVIR (SQV) E - DIAGNOSTIC DE L'INFECTION PAR LE VIH 1) CHEZ L'ADULTE Transmission par voie : Sanguine Sexuelle Mère/enfant Période d'incubation variable. Multiplication du nombre de virus dans le plasma. Réaction du système immunitaire qui va produire des anticorps anti-vih. Diminution du nombre de virus. Le fait de posséder des anticorps anti-vih est significatif d'une infection : séropositivité. Réalisation de 2 tests Elisa : rouge = positif. Si ils sont positifs, on reprélève le patient pour confirmation. On réalise un immunobloc. On prélève du sérum et on vérifie que les anticorps du patient s'accrochent aux glycoprotéines du virus. Deux moyens classiques pour repérer le virus : Mesure de l'arn viral : charge virale plasmatique qui se stabilise pour chaque individu après la primo-infection Détection d'antigène P24 : protéine de la capside du VIH possible seulement pendant la primoinfection) Après un temps de latence généralement assez long, la diminution des défenses immunitaires va permettre le développement d'infections opportunistes : a) Parasitaires Adénocytose Toxoplasmose b) Bactériennes Mycobactériose c) Virales Cytomégalovirus d) Lymphomes (cancer) Sarcome de Kaposi 2) SURVEILLANCE DE L'EVOLUTION DE LA MALADIE Infection chronique du tissu ganglionnaire : ganglions du système immunitaire. Mais les biopsies ganglionnaires sont difficiles à réaliser et agressives pour le patient Par le nombre de lymphocytes T4 (CD4) : normale = 600/mm 3 Effondrement pendant la primo-infection. Le problème vient de ce que la transcriptase inverse fait beaucoup d'erreurs (10 3 ), donnant naissance à un grand nombre de virus mutants, avec en plus un risque de résistance aux médicaments. 3) CHEZ L'ENFANT Suite à une transmission mère/enfant. Normal que l'enfant soit infecté après la naissance. Besoin de savoir rapidement si l'infection va persister. Le dosage des antigènes P24 (protéine de capside) permet de faire le diagnostic dans 25% des cas. Prélèvement et culture cellulaire des lymphocytes de l'enfant mélangés à des lymphocytes de donneur. Mesure une fois par semaine. 7