Cours biologie cellulaire

Les virus

Ce sont des parasites obligatoires qui ne peuvent se développer et se reproduire que dans les cellules qu’ils infectent en utilisant les enzymes de la cellule. Leur taille est minuscule : plus petite qu’une bactérie classique, c’est-à-dire = 5 nm à quelques 100 nm. Ce ne sont pas des cellules mais plutôt des éléments génétiques mobiles à la limite entre le moléculaire et le vivant. Le génome du virus permet à lui seul la multiplication virale, c’est-à-dire qu’il suffira, dans le cas de certaines infections, au génome viral de rentrer seul dans la cellule. Une particule virale infectieuse ou « virion » est constituée d’une molécule d’ADN ou d’ARN, d’une gaine protéique et plus ou moins d’une enveloppe lipidique.
A) La structure des virus
(figure I18)
1) La nucléocapside
On appelle « nucléocapside », l’ensemble formé par le génome viral et la capside qui l’entoure.
a) Génome viral
Il peut être sous deux formes :
– Sous forme d’ADN ou
– sous forme d’ARN.
Forme ADN : Il est généralement bicaténaire et linéaire. Dans certains cas, cet ADN peut se circulariser après son entrée dans la cellule. La circularisation peut en effet être un préalable nécessaire à l’intégration du génome viral dans le chromosome de l’autre. Cet ADN code 3 à 10 protéines minimums nécessaires pour le virus. Dans le cas de gros virus : 100 à 200 protéines.
Forme d’ARN : Il est généralement monocaténaire et linéaire. Ce génome viral peut être associé à des protéines (virales) et, dans ce cas, on peut parler de nucléoïdes.
b) Capside
C’est une coque de nature protéique qui entoure et protège le génome. Elle est composée d’une ou de plusieurs protéines particulières au virus. La nucléocapside peut présenter deux types de symétrie architecturale : la symétrie cubique et la symétrie hélicoïdale. Les virus à symétrie cubique : La capsule est icosaédrique (20 faces.) Elle contient l’acide nucléique entouré sur lui-même. Elle est formée d’un certain nombre de sous-unités appelées « capsomères » qui sont eux-même composées de plusieurs constituants d’unités de structure. Exemple de virus à symétrie cubique : adénovirus, herpès, bactériophages (T2.) On appelle « bactériophages » ou « phages » les virus qui infectent les bactéries. Les virus à symétrie hélicoïdale : exemple : virus de la mosaïque du tabac, ce sont les premiers agents infectieux capables de traverser des filtres retenant les bactéries, à avoir été mis en évidence par Dmitri Ivanovski (biologiste russe) en 1892. Ce sont des virus à nucléocapsides nues (sans enveloppe.) La capside a la forme d’un bâtonnet cylindrique (longueur 250 nm, diamètre = 18 nm.) Cette capside entoure une molécule d’ADN de 3.106Da. La capside est constituée par l’assemblage de capsomères formant un ruban continu enroulé en hélice serrée. Chaque capsomère comporte une encoche sur les faces supérieure et inférieure où se loge le filament d’ARN. Ce dernier s’entoure donc en hélice avec le même axe que la capside (capsomère) (figure I19.) Exemple 2 : grippe : c’est un virus enveloppé. Son enveloppe a une forme de sphère de diamètre 110nm, elle est parsemée de projection qui correspond à des protéines virales. On dit qu’il a un aspect hérissé. La capside est également cylindrique, de longueur 800nm et diamètre 9nm. Par rapport à l’exemple précédent, elle n’est pas rigide mais souple et bobinée (ou enroulée en hélice.) Cette capside contient la molécule d’ARN de masse molaire 2.106 Da en neuf fragments.
2) L’enveloppe
Chez certains virus, surtout à symétrie hélicoïdale, la nucléocapside s’entoure d’une enveloppe composée à la fois de lipides et de protéines.
Lipides : Ils sont semblables à ceux de la membrane plasmique de la cellule infectée par le virus. Ceci du fait que beaucoup de virus acquièrent leurs enveloppes par le processus de bourgeonnement (figure I20.)
Protéines : Elles sont propres aux virus, elles ont des propriétés antigéniques importantes, elles jouent un rôle dans la reconnaissance cellulaire, la maturation et la libération des particules virales.
B) Spectres d’hôtes des virus
Les spectres d’hôtes sont en général étroits et on s’en sert dans la classification des virus :
– Virus bactériophages
– phages
– Virus animaux : n’infectent que les animaux.
– Virus végétaux : n’infectent que les plantes.
Dans certains cas, les spectres d’hôte sont plus larges : Virus infectant les animaux et les végétaux.
C) Matériel génétique des virus
Les tableaux I4 et I5 donnent les principaux virus humain à ADN et ARN
Famille : ………..viridae
Genre : ………….virus
Espèces : virus ……..
D) Croissance et multiplication
Le cycle infectieux se déroule en plusieurs étapes :

  • Étape d’absorption : Au cours de cette étape, le virus reconnaît sa cellule cible (= hôte) grâce à une protéine de surface qui interagit avec une protéine de la cellule cible. On appelle ces dernières les « récepteurs. » L’interaction entre une protéine virale et un récepteur de la cellule détermine la spécificité de l’hôte.
  • Étape de pénétration du génome viral : Quelquefois, la capside est abandonnée. Si le génome est associé à des protéines, elle reste associée. Dans le cas de virus eucaryotes à ADN, la molécule d’ADN va jusque dans le noyau de la cellule infectée.
  • Étape de réplication du génome viral + synthèse des protéines virales. Pour cela, le virus détourne la machinerie cellulaire de synthèse des acides nucléiques à son profit. On distingue trois catégories de protéines virales : des enzymes propres à la réplication virale, des facteurs inhibiteurs du métabolisme cellulaire, des protéines nécessaires à la construction de nouveaux virions.
  • Étape de libération : Lorsqu’un certain nombre de virus (= virions) s’est formé, la majorité des bactéries et certaines cellules animales ou végétales éclatent ou se lysent en libérant d’un coup les virions. Pour beaucoup de cellules animales et végétales, la libération des virus se fait au fur et à mesure de la désintégration de la cellule. Les virus enveloppés peuvent quitter la cellule par bourgeonnement.

Ces quatre étapes correspondent à un cycle lytique (bilan : mort de la cellule et libération de nouveaux virions.) Après les deux premières étapes, le génome viral peut s’intégrer dans le chromosome de l’autre. Parmi les virus dotés de cette propriété : deux exemples : les phages tempérés ou phages lysogènes et les virus d’eucaryotes appelés « rétrovirus. » Ce sont des virus à ARN, leur génome est transformé en ADN pour qu’ils soient ajoutés à l’ADN cellulaire. On appelle alors ce cycle, un cycle « lysogène. »
Exemple : infection par le phage l de E. coli (figure I21.) Ce phage est tempéré, il va pouvoir effectuer un cycle lytique à production de nouveau phages et lyse de la cellule, c’est le cycle le plus fréquent. Ou alors un cycle lysogène s’intègre au chromosome bactérien, on appellera cela un « provirus », et dans ce cas, on parle de « prophage. » Si une bactérie lysogène est soumise à un événement inducteur menaçant sa vie, le provirus quitte le chromosome bactérien et termine un cycle lytique de telle façon qu’il ne meure pas en même temps que la bactérie. Afin de démonter que, lors de l’infection par des phages, la capside reste à l’extérieur des phages, des phages lytiques ont été utilisés :
Expérience d’Alfred Hershey et Martha Chase en 1952 (figure I22.)
Première étape : virus lytique + bactéries.
Virion avec une capside marquée 35S (Milieu : 35S et 32P) et de l’ADN marqué 32P isotope radioactif. Les protéines vont être marquées par le 35S. L’ADN va être marqué par le 32P. Les nouveaux virions sont ajoutés à des nouvelles bactéries en milieu non radioactif. L’infection est interrompue de façon à isoler les bactéries avant qu’elle ne se lysent. On obtient un milieu marqué au 35S et des bactéries marquées au 32P.
La capside n’est pas rentrée dans la bactérie, seul l’ADN pénètre. Infection par un virus ARN chez les eucaryotes : Voir figure I23.
Rappel sur l’ADN : réplication ADN.
2 ADN dans le noyau.
Dans Le noyau, transcription n ARN.
Dans le cytoplasme, traduction « phase liquide. »
A la surface du réticulum endoplasmique, protéines solubles, protéines transmembranaires.
Cas des rétrovirus : (figure I 24) On les appelle ainsi parce qu’ils inversent le processus normal au cours duquel l’ADN est transcrit en ARN. Ceci grâce à un enzyme que l’on appelle la « transcriptase inverse. » C’est un ADN polymérase, ARN ou ADN dépendante. Il est empaqueté dans la nucléocapside du rétrovirus à chaque réplication virale.
Schéma bilan : infection virale « en général »
Virus eucaryote :
Virus à ADN – ADNviral entre dans le noyau : à (réplication) n ADN à (transcription) n ARN entre dans le cytoplasme, (traduction), n protéines virales – L’encapsidation se fait dans le noyau.
Virus à ARN – l’ARN viral est répliqué en n molécules d’ARN dans le cytoplasme qui sont traduites en protéines virales. L’encapsidation se fait dans le cytoplasme. La réplication se fait par des enzymes virales du type ARN polymérase ARN dépendant, on leur donne le nom de « réplicases. »
Cas des rétrovirus : ce sont des virus dont la molécule d’ARN est d’abord transcrite en une molécule d’ADN dans le cytoplasme. Puis en molécule d’ADN double brin. Puis, dans le noyau, le provirus intègre l’ADN de la cellule avec l’intégrase puis il y a transcription en ARN dans le noyau puis traduction en n protéines dans le cytoplasme. La transcription se fait par une enzyme virale : la transcriptase inverse.
Bactériophages : tout dans le cytoplasme.


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