microbiologie : virologie

VIRUS

Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus sont des objets particulaires, infectieux, constitués au minimum d'un acide nucléique et de protéines.

caractéristiques

Un virus se caractérise par son incapacité à se multiplier par division. Il a besoin pour cela d'utiliser une cellule hôte : un virus est un parasite intracellulaire obligatoire. Il est composé d'une molécule d'acide nucléique (soit d'ADN soit d'ARN, simple ou double brin) entourée d'une coque de protéines appelée la capside et parfois d'une enveloppe. Il ne possède en général aucune enzyme pouvant produire de l'énergie. Les virus sont le plus souvent de très petite taille (comparée à celle d'une bactérie par exemple), en règle générale inférieure à 250 nanomètres ; toutefois, le mimivirus a une taille de 400 nm, ce qui le rend plus gros que les plus petites bactéries.

Tous les êtres vivants peuvent être infectés par des virus. Il existe des virus de bactéries (les bactériophages), des virus d'Archaea, des virus d'algues (Phycodnaviridae), des virus de plantes, des virus fongiques, des virus d'invertébrés, des virus de vertébrés chez lesquels on trouve de nombreux agents pathogènes.

Structure

Une particule virale complète, appelé virion, est composé d’un filament d’acide nucléique, généralement stabilisé par des nucléoprotéines basiques, enfermé dans une coque protéique protectrice appelé capside. La forme de la capside est à la base des différentes morphologies des virus. La taille des virus se situent entre 10 et 400 nm. Les génomes des virus ne comportent que de quelques gènes à 1 200 gènes. Le plus petit virus connu est le virus delta qui parasite lui-même celui de l'hépatite B. Il ne comporte qu'un seul gène. Le plus gros virus connu est le mimivirus avec un diamètre qui atteint 400 nanomètre et un génome qui comporte 1 200 gènes.

Acide nucléique

Le filament d'acide nucléique peut être de l'ADN ou de l'ARN. Il représente le génome viral. Il peut être circulaire ou linéaire, bicaténaire (double brin) ou monocaténaire (simple brin). Le génome sous forme d'ADN est généralement bicaténaire. Le génome sous forme d'ARN est généralement monocaténaire et peut être à polarité positive (dans le même sens qu'un ARN messager) ou à polarité négative (complémentaire d'un ARN messager). Le peloton central d'acide nucléique est dénommé nucléoïde.

Capside

La capside est une coque qui entoure et protège l'acide nucléique viral. Elle est constituée par l'assemblage de structures protéiques. La capside est constituée de sous-unités protéiques appelées protomères. L'ensemble capside et nucléoïde est nommé nucléocapside. La structure de la capside entraîne la forme du virus, ce qui permet de distinguer deux groupes principaux de virus : les virus à symétrie cubique et les virus à symétrie hélicoïdale. L’ensemble nucléoïde et capside est nommé nuclécapside.

Enveloppe

De nombreux virus sont entourés d'une enveloppe qui prend naissance au cours de la traversée des membranes cellulaires. Sa constitution est complexe et présente un mélange d'éléments cellulaires et d'éléments d'origine virale. On y trouve des protéines, des glucides et des lipides. Les virus possédant une enveloppe sont les virus enveloppés. Les virus ne possédant pas d'enveloppe sont les virus nus.

 

Virus hélicoïdaux

Ces virus sont de longs cylindres (300 à 400 nm), creux, composés d’un type de protomère enroulé en spirale hélicoïdale. Ils peuvent être rigide ou flexible. Le matériel génétique est logé à l’intérieur du tube.

Virus enveloppés

En plus de la capside, certains virus sont capable de s’entourer d’une structure membranaire emprunté à la cellule hôte. Cette enveloppe membranaire est composé d’une bicouche lipidique qui peut posséder des protéines codées par le génome viral ou le génome de l’hôte. Cette enveloppe donne quelques avantages aux virions par rapport à ceux composés d’une capside seul, comme la protection vis à vis d’enzymes ou de composés chimiques. Les glycoprotéines, formant des spicules, fonctionnent comme des récepteurs permettant de se fixer sur des cellules hôtes spécifiques.

Le virus de la grippe , le virus du SIDA (famille des Retroviridae) sont des exemples de virus enveloppés.

Virus complexes

Ces virus possèdent une capside symétrique qui n’est ni hélicoïdale, ni vraiment icosaédrique. Les bactériophages comme le phage T4 d’Escherichia coli sont des virus complexes possédant une tête icosaédrique liée à une queue hélicoïdale à laquelle sont attachés des poils et des fibres caudales.

Classification

Les virus sont classifiés selon la nature de l'acide nucléique de leur génome (ADN ou ARN), la structure de l'acide nucléique (monocaténaire ou bicaténaire), la forme de l'acide nucléique (linéaire, circulaire, segmenté ou non). Les données morphologiques peuvent également être prises en compte (présence ou absence d'enveloppe, symétrie de la capside).

Multiplication virale

Les virus ne peuvent se multiplier qu’au sein de cellules vivantes, par réplication de leur acide nucléique. C’est l’interaction du génome viral et de la cellule hôte qui aboutit à la production de nouvelles particules virales. L’infection d’une cellule par un virus, puis la multiplication du virus peuvent se résumer en différentes étapes. Toutefois, après pénétration du virus dans la cellule, ces étapes peuvent différer selon la nature du virus en question et notamment selon qu’il s’agit d’un virus à ADN ou d’un virus à ARN.

L'attachement ou adsorption : au cours de cette étape, il y a liaison d’une protéine virale à un récepteur de la surface cellulaire. Les récepteurs eucaryotes peuvent être soit des glycoprotéines, soit des glycosphingolipides. Les récepteurs des bactériophages sont des glycoprotéines ou des lipopolysaccharides. Les cellules végétales ne possèdent pas de récepteurs spécifiques aux virus.

La pénétration : selon les virus, il existe plusieurs mécanismes de pénétration du virus à l’intérieur de la cellule. Chez les bactériophages, seul le génome viral pénètre dans la cellule bactérienne. Chez les virus animaux le virus peut pénétrer par plusieurs mécanismes. Le virus peut pénétrer par pinocytose : la nucléocapside virale, entourée de la membrane plasmique pénètre dans la cellule. C’est souvent le cas des virus nus. Dans le cas des virus enveloppés, le virus peut pénétrer soit par fusion (il y a fusion de l’enveloppe virale et de la membrane plasmique cellulaire) soit par endocytose (il y a accumulation de particules virales dans des vésicules cytoplasmiques).

La décapsidation après la pénétration (ou en même temps), il y a libération de l’acide nucléique. Selon les virus, la décapsidation peut avoir lieu dans le cytoplasme ou dans le noyau.

La réplication ou multiplication virale : lors de cette phase, il y a réplication du génome, expression du génome sous forme d’ARNm (transcription) et traduction des ARNm en protéines par la machinerie cellulaire. Selon les types de virus et la nature de leur génome, le mécanisme de la multiplication virale peut être très différent.

L'assemblage (phase de maturation) : il y a assemblage et maturation des virus dans les cellules infectées. Il y a encapsidation du génome. Les virus enveloppés acquièrent leur enveloppe par bourgeonnement, au détriment de la membrane plasmique ou de la membrane nucléaire de la cellule-hôte.

La libération : le virus reconstitué est libéré à l’extérieur de la cellule.

Virus des procaryotes

Le virus de la polio.

Étant donné que les virus utilisent la machinerie cellulaire de l’hôte pour se reproduire à l’intérieur même de la cellule, il est difficile de les éliminer sans tuer la cellule hôte. L’approche médicale la plus efficace est la vaccination qui permet de résister à l’infection. Divers médicaments permettent de traiter les symptômes liés à l’infection. Les patients demandent souvent à leurs médecin qu’ils leurs prescrivent des antibiotiques, mais ils sont sans effet sur les virus. Les antibiotiques interfèrent en effet avec des constituants ou le métabolisme des bactéries et permettent donc de traiter seulement les maladies d’origine bactérienne.
Si les virus sont considérés comme des particules non vivantes en dehors du contexte cellulaire, ils ne peuvent pas être « tués » mais sont inactivés. Divers méthodes de
désinfection in vitro permettent d’inactiver les virus (hypochlorite de sodium à 1 %, éthanol à 70 %, glutaraldéhyde à 2 %, formaldéhyde).

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