ULaval:MED-1206/Microbiologie et infectiologie/Virus

De Wikimedica

Définition

  • Agent pouvant être filtré (filtre contenant les bactéries)
  • Parasite intracellulaire obligatoire : Dépend de la machinerie biochimique de la cellule hôte pour la réplication
  • Ne produit ni énergie, ni protéines. Indépendammentde la cellule hôte
  • Génome d’ADN ou d’ARN
  • Enveloppé ou non
  • Ne se reproduit PAS par division cellulaire, car ses composantes individuelles sont assemblées
Faits sur les virus
  • Non-vivants
  • Infecte les cellules pour survivre
  • Utilise la machinerie cellulaire de l’hôte pour produire ses propres composantes
  • Encode tous les processus requis qui ne sont pas « fournis » par la cellule hôte
  • Composantes virales doivent s’assembler par elles-mêmes

Tous les virus ne peuvent pas infecter toutes les cellules ou tous les hôtes.

  • Il doit pouvoir entrer dans la cellule hôte
  • Une fois entré, la cellule doit posséder la machinerie cellulaire appropriée pour lui permettre de se répliquer
  • Une fois répliqué, le virus doit pouvoir être libéré de la cellule pour transmettre l’infection (et pouvoir assurer sa survie)

Structure et composition de la particule virale (virion)

Taille des virus : mesurée en nm

Généralement, les plus gros virions ont un plus gros génome qui encode pour plus de protéines et sont plus complexes que les petits virions

  • Plus petits : 18 nm (Parvovirus)
  • Plus gros : 300 nm (Poxvirus) àPresque visibles au microscope optique

Les virus sont beaucoup plus petits que les bactéries !

Génome d’acide nucléique dans la capside

  • Génome + Capside = Nucléocapside
    • Icosahédrique
    • Hélicoïdale
    • Complexe
  • TOUS les virions ont une nucléocapside
  • Avec ou sans enveloppe( optionnelle)
Composantes du virion

ADN

  • Simple ou double brin
  • Linéaire ou circulaire

ARN

  • Simple brin : Polarité positive (+) comme l’ARNm ou négative (-)
  • Double brin (reovirus) : Polarité + ou – ou double sens
  • Segmenté ou non

Capside et enveloppe

  • La couche la plus externe
  • Fonction : Structure, protection, véhicule de transmission
  • Les structures à la surface de la capside ou de l’enveloppe permettent l’interaction entre le virus et la cellule hôte via une protéine d’attachement virale (PAV) ou autre structure

Si on détruit la couche externe d’un virus (capside ou enveloppe), on inactive le virus.

Les anticorps développés contre les composantes de ces structures de surface préviennent les infections.

Capside

  • Faite de protéines
  • Structure rigide capable de résister à des conditions environnementales difficiles.
  • Virus nus (sans enveloppe) résistent à la sécheresse, à l’acidité, aux détergents: Incluant l’acide et la bile du tractus digestif (ceci détermine leur mode de transmission)
  • La capside est symétrique(icosaédrique ou hélicoïdale) ou asymétrique(complexe).
La capside icosahédrique

Les sous-unités protéiques virales s’unissent en protomères. 5 protomères = capsomères (pentamères) = capside.

La capside icosahédrique simpleest formée de 12 capsomères. Chacun des 12 capsomères (aux 12 sommets) interagit avec 5 autres capsomères : Pentamères ou pentons.

  • Ressemble à une sphère et constituée d’un assemblage de sous-unités protéiques
  • Toutes les faces sont identiques
  • Acide nucléique est compris au centre de la capside qui le protège de l’environnement
  • Des virions à plus grosses capsides sont fabriqués en insérant des capsomères (hexons) entre les pentons
La capside hélicoïdale

Les sous-unités protéiques interagissent entre elles et avec l’acide nucléique pour former une structure qui ressemble à un bâtonnet ou cylindre protéique creux, rigide ou flexible.

Enveloppe

  • Faite de lipides, protéines et glycoprotéines
  • Structure similaire aux membranes cellulaires
  • Glycoprotéines virales sont ancrées sur l’enveloppe et se projettent hors de la surface du virion, comme des spicules « spikes »
    • Certaines agissent comme protéines d’attachement virales (PAV), capables de se lier à des cellules cibles
    • Sont des Ag majeurs pouvant éliciter une immunité
  • Contrairement aux virus non enveloppés, les virus enveloppés sont facilement inactivés par la sécheresse, l’acidité, les détergents et les solvants : La plupart ne survivent pas dans le tractus digestif
  • Structure maintenue uniquement dans une solution aqueuse (doivent rester mouillés)
    • Généralement transmis par les fluides tels que le sang, les gouttelettes respiratoires et les tissus
    • Rapidement inactivés par la sécheresse, les conditions acides, les détergents et les solvants comme l’éther

Classification internationale des virus

Classifiés selon la nature de leur génome et leur structure (morphologie).

  • Acide nucléique : ADN ou ARN
    • Simple brin ou double brin : Pour les génomes d’ARN (polarité +/-)
    • Segmenté ou non segmenté
    • Linéaire ou circulaire
  • Structure du virion
    • Symétrique de la nucléocapside (icosahédrique, hélicoïdale, complexe)
    • Enveloppé ou non enveloppé
    • Nombre de capsomères

Virus à ADN

Fichier:Image.png

Savoir comment on fait pour classifier :

  • ADN ou ARN?
  • Double brin ou Simple brin?
  • Enveloppé ou non enveloppé ?
  • Circulaire ou linéaire?

Virus à ARN

Fichier:Virus à ARN.png

Tous les virus à ARN simple brin sont enveloppés.

  • ADN ou ARN?
  • Double brin ou Simple brin?
  • Enveloppé ou non enveloppé?
  • ...

Réplication virale

Les principales étapes sont les mêmes d’un virus à l’autre. La cellule hôte agit comme une usine en fournissant les substrats, l’énergie et la machinerie nécessaires à la synthèse des protéines virales et à la réplication du génome. Ce qui n’est PAS fourni par la cellule hôte doit être encodé dans le génome du virus.

Étapes (Savoir l’ordre)
  1. Reconnaissance de la cellule cible
  2. Attachement
  3. Entrée dans la cellule à travers la membrane plasmatique
  4. Décapsidation
  5. Synthèse des constituants viraux (multiplication virale)
    1. Synthèse de l’ARNm précoce et des protéines non-structurales
    2. Réplication du génome
    3. Synthèse de l’ARN, tardif et des protéines structurales
    4. Modification post-traduction de la protéine
  6. Assemblage du virus
  7. Bourgeonnement des virus enveloppés
  8. Relâchement du virus hors de la cellule hôte

Étapes 1 et 2 : Reconnaissance et attachement

Les protéines d’attachement virales (PAV) ou d’autres structures à la surface du virus se lient à des récepteurs sur la cellule hôte.

  • Les virus peuvent se lier à des récepteurs présents sur certaines cellules seulement (spécifiques au type de cellule), parfois présents chez certains hôtes seulement (spécifiques à l’hôte)
  • Les cellules susceptibles ciblées définissent le tropisme tissulaire
    • Ex : virus de l’hépatite C est hépatotrope
    • Ex : Virus EBV est lymphotrope

Exemples de tropisme et maladies virales :

  • Virus pneumotropes : Influenza, adénovirus, rhinovirus et virus respiratoires syncytial
  • Virus dermotropes : Variole, rougeole, rubéole, varicelle et zona
  • Virus viscérotropes : Hépatite, fièvre jaune, gastro, VIH et mononucléose
  • Virus neurotropes : Rage, encéphalite et polyomyélite
Exemples de protéines d’attachement virales (PAVs)
  • gp10 (glycoprotéine 120) du VIH
  • HA gp (hémaglutinine) du virus
Exemples de récepteurs sur la cellule hôte
  • CD4 et co-récepteur chemokine sur les lymphocytes T « helper T-cell » pour le VIH
  • Acide sialique des cellules épithéliales pour Influenza A

Étape 3 : Entrée dans la cellule

Virus non enveloppés : Principalement endocytose médiée par un récepteur

Virus enveloppés: Fusion des membranes du virus et de la cellule cible (précédée ou non d’endocytose). La nucléocapside ou le génome viral est ensuite relâché dans le cytoplasme.

Étape 4 : Décapsidation

Après internalisation, la nucléocapside doit arriver au site de réplication et se rompre.

  • Génome ADN : Transporté au NOYAU (Ex : poxvirus) pour se répliquer
  • Génome ARN : Reste dans le CYTOPLASME (Ex : orthomyxovirus et retrovirus) pour se répliquer

Étape 5 : Synthèse des constituants viraux

Il y a une transcription du génome en ARN, pour traduire en protéines non-structurales. Puis, on fait une transcription en protéines structurales.

  • ADN : Utilise les polymérases de la cellule hôte pour synthétiser l’ARNm dans le noyau
  • ARN : Se réplique au cytoplasme et doivent eux-mêmes encoder les enzymes nécessaires à la transcription et à la réplication. La cellule hôte n’a pas ce qu’il faut

Étapes 6 et 7 : Assemblage et bourgeonnement

Encore une fois, l’assemblage dépend du lieu (ADN = noyau, ARN = cytoplasme). Les capsides virales peuvent être assemblées et ensuite remplies du génome ou peuvent être assemblées autour du génome.

L’enveloppe est acquise lors du bourgeonnement du virus.

  • La plupart des virus à ARN bourgeonnent de la membrane plasmatique sans tuer la cellule
  • D’autres virus acquièrent leur enveloppe du réticulum endoplasmique et de l’appareil de Golgi

Des erreurs sont faites dans l’assemblage et résultent en la formation de virions vies ou contenant un génome défectueux.

Étape 8 : Relâchement du virus hors cellule

Les virus sont relâchés de la cellule

  • Par lyse cellulaire
  • Par exocytose
  • Par bourgeonnement à travers la membrane plasmatique

Les virus nus sont relâchés après la lyse cellulaire et les virus enveloppés le sont souvent par bourgeonnement par la membrane plasmatique sans tuer la cellule. Les virus qui bourgeonnent dans le cytoplasme sont relâchés par exocytose ou lyse cellulaire.

Mode de transmission des virus

Mécanismes de transmission virale

  • Aérosols
  • Ingestion de nourriture et eau contaminées (fécale-orale) : Fréquent
  • Fomites : objets contaminés (ex : jouets chez le docteur)
  • Contact direct avec les sécrétions (salive, plaie) : Gouttelettes
  • Contact sexuel
  • Sang contaminé ou transplantation d’organe
  • Zoonose (animaux, insectes)
  • De la mère à l’enfant : transmission verticale

Écologie et transmission

Le mode de transmission dépend de quelle est la source du virus et de la capacité du virus à endurer les conditions de l’environnement et du corps jusqu’à sa cellule cible. La présence ou non d’une enveloppe est le principale déterminant structural du mode de transmission virale : Les virus non enveloppés sont résistants à la sécheresse, les détergents, les extrêmes de température et de pH contrairement aux virus enveloppés.

Les virus non enveloppés peuvent donc survivre à l’acidité de l’estomac et à l’effet détergent des acides biliaires de l’intestin.

  • Souvent transmis par voie fécale-orale
  • Source fréquente : objets contaminés (fomites)

Ex : virus de l’hépatite A, adénovirus, calcivirus…

Les virus enveloppés sont plus fragiles : ils ont besoin d’une enveloppe intacte pour rester infectieux et doivent rester mouillés.

  • Souvent transmis par gouttelettes respiratoires, mucus, salive et sperme, sang, organe transplanté

Ex : VIH, virus de l’hépatite B, virus Influenza….

Virus non enveloppés Virus enveloppés
  • Capside faite de protéines
  • Plus stables aux conditions de l’enviro.
  • Peuvent être transmis plus facilement: Fomites, main à main, poussières, petites gouttelettes
  • Peuvent rester infectieux malgré la sécheresse
  • Peuvent résister à l’acide de l’estomac
  • Membrane faite de lipides, protéines et gp
  • Labiles face aux conditions enviro.
  • Doivent rester mouillés
  • Ne survivent pas au milieu GI
  • Transmis par grosses gouttelettes, sécrétions, tissus, sang contaminé
Autres sources associées à la transmission
  • Attention aux infections asymptomatiques qui peuvent contribuer à la transmission (ITSS)
  • Conditions de vie : promiscuité
  • Travail/loisirs
  • Styles de vie (surtout voyage)
  • Fréquentation garderies
  • Voyages

Zoonose et arboviroses

Animaux peuvent être des vecteurs, qu’ils transmettent à d’autres animaux ou à des humains. Ils peuvent agir comme réservoir : maintiennent et amplifient le virus dans l’environnement.

  • Zoonoses : Les maladies virales qui peuvent atteindre les animaux et les humains
  • Arbovirose : Arthropodes sont le vecteur d’une infection virale

Détection des virus/diagnostic des infections virales

  • Culture virale sur des cellules dérivées de tissus humains en couche monocellulaire
    • On peut observer l’apparition d’effets cytopathogènes caractéristiques
    • Encore utilisé pour certains spécimens
  • Détection d’anticorps spécifiques chez l’hôte infecté : Sérologie très souvent utilisée
  • Détection du matériel génétique viral (PCR) : De plus en plus utilisé
  • Observation en microscopie électronique : En laboratoire de recherche

Contrôle des infections virales

  • Hygiène des mains : Surtout!
  • Vaccination (Prévention) : Inactivés, vivants atténués, autres
  • Traitement antiviral : Pour certaines infections virales seulement. Généralement on attend!
6 cibles thérapeutiques du traitement antiviral
  1. Inhibition de l’attachement du virus à la cellule
    1. Anticorps neutralisants : Immunisation passive de l’hépatite B
    2. Antagonistes de récepteurs spécifiques : Analogues des récepteurs cellulaires ou de la PAV qui bloquent l’interaction entre le virus et la cellule (Ex : inhibiteur du récepteur CCR5 qui empêche le VIH de se lier aux macrophages et certaines cellules CD4)
  2. Inhibition de l’entrée dans la cellule (Peu utilisé)
  3. Décapsidation (Peu utilisé)
  4. Inhibiteurs de la réplication du génome : La plupart des antiviraux sont des analogues des nucléosides (nucléosides modifiés)
    1. ADN polymérase virale du HSV et la transcriptase inverse du VIH sont de bons exemples : Cibles thérapeutiques idéales puisqu’elles sont essentielles à la réplication virale et elles sont différentes des enzymes de l’hôte
    2. Analogues nucléosides se lient facilement à la polymérase virale (moins précise que les enzymes de l’hôte) et inhibent la réplication virale le plus souvent par arrêt de l’élongation de la chaine d’ADN ou d’ARN
  5. Assemblage du virus : On inhibe des enzymes responsables de cette étape
    1. Inhibiteurs de la protéase du VIH, enzyme essentielle à l’assemblage du virus et à la production de virions infectieux
  6. Relâchement hors de la cellule : On inhibe des enzymes responsables de cette étape
    1. Inhibiteurs de la neuraminidase de l’influenza A et B (la neuraminidase permet au virus d’être libéré hors de la cellule). Empêche le virus de sortir de la cellule.