1 les virus : définition, culture, structure et taxonomie

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Les virus : définition, Les virus : définition, culture, structure et culture, structure et

taxonomietaxonomie

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Mise en évidence historique Mise en évidence historique

ObservationsObservations : :1- Ivanovsky en 1892 montre que l’agent 1- Ivanovsky en 1892 montre que l’agent

responsable est capable de traverser les responsable est capable de traverser les filtresfiltres

2- Beijerinck montre que dans le filtrat, il ya 2- Beijerinck montre que dans le filtrat, il ya l’agent responsable et que le filtrat l’agent responsable et que le filtrat contient un agent capable d’être contient un agent capable d’être transmis à la descendance transmis à la descendance

3- 3- En 1949, Enders montre que ces agents invisibles nécessitent des cellules pour être cultivés

Analyse et interprétation :1- Les travaux d’Ivanovsky permettent de

conclure que l’agent n’est ni une bactérie, ni un champignon, ni un protozoaire

2- Puisque le filtrat contient un agent transmis à la descendance, il s’agit d’un agent capable de se reproduire et non d’une toxine (simple molécule). L’agent est appelé virus

3- Les virus sont des parasites intracellulaires obligatoires.

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Conclusion : l’agent responsable est donc un agent traversant les filtres (de petite taille) et capable de se reproduire appelé VIRUS.

• De nombreuses maladies furent ainsi expliquées, dues à des virus :fièvre jaune (1901), rage (1903), vaccine (1906), poliomyélite (1909), fièvre aphteuse……

• Culture des virus réalisée en 1926 par Carrel : culture du virus de sarcome de Rous (RSV), virus cancérigène du poulet sur cellules fraîches de poulet

• Observables seulement après la découverte du microscope électronique (1934), leur taille variant le plus souvent de 20 à 300 nm.

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1. Définitions1. Définitions

1-1- Virus et virion

1-1-1- Définition d’un virus (définition de Wolf (1957))

Un virus (la particule virale) a les 5 caractères suivants :- est de petite taille (inférieure à 300 nm) ce qui lui permet de traverser les filtres,- contient un seul type d’acide nucléique (ADN ou ARN)- est un parasite intracellulaire obligatoire car ne possédant pas les enzymes utiles pour des activités métaboliques, il doit détourner à son profit celles d’une cellule hôte- possède un mode de multiplication particulier (ni mitose, ni scissiparité)- possède une structure bien définie avec toujours une symétrie

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Les virus, parasites intracellulaires obligatoires parasitent spécifiquement soit des cellules procaryotes, soit des cellules eucaryotes définies.

Existent :- des virus animaux (avec des virus des vertébrés et des virus des invertébrés)- des virus végétaux- des virus des champignons- des virus des protozoaires- des virus des bactéries appelées phages ou bactériophages.

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1-1-2- Notion de virus et de virion

« Virus » : agent à tous ses stades

«  Virion » : particule virale libre, extracellulaire (n’ayant pas parasitée une cellule hôte), visible au microscope électronique.

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1-2- Définition des termes en relation avec la structure : capside, nucléocapside, enveloppe

novembre 2006 Cellule procaryote 12

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Capside

Schéma HIV

Acide nucléique = 2 ARN

Enveloppe : peplos

1-2-1- Capside

Coque rigide- exclusivement protéique - renfermant et protégeant l’acide nucléique- pouvant contenir, outre l’acide nucléique,

quelques protéines dont quelques enzymes.

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1-2-2- Nucléocapside

Nucléocapside = - capside

+- acide nucléique viral

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1-2-3- Enveloppe

Structure lipoprotéique enfermant chez certains virus la nucléocapside.

Remarque : - si nucléocapside constitue à elle seule la particule

virale = nucléocapside nue (donnant un virus nu)- si nucléocapside protégée par une enveloppe

lipoprotéique = nucléocapside enveloppé (constituant un virus enveloppé).

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2. Obtention et 2. Obtention et techniques d’étude techniques d’étude des virusdes virus

2-1- La culture virale

- Virus : parasite intracellulaire obligatoire, donc nécessité de cellules qui seront infectées par le virus et dans lesquelles le virus va se multiplier.

- Cellules pouvant être :- soit des cellules en culture in vitro- soit des cellules d’œufs embryonnés de 5 à

10 jours (œufs fécondés)- Soit des cellules d’un animal entier et

vivant

2-1-1- Culture sur cellules en culture

2-1-1-1- Technique - Réalisation de cultures de cellules adéquates in vitro- Inoculation de virus à la culture cellulaire- Multiplication des virus dans les cellules- Extraction et purification des particules virales

2-1-1-2- Intérêt - Aucun recours à l’animal- Facilité de mise en œuvre.

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2-1-1- Culture sur cellules en culture

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2-1-1- Culture sur cellules en culture

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2-1-1- Culture sur cellules en culture

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2-1-1- Culture sur cellules en culture

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2-1-1- Culture sur cellules en culture

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2-1-2- Culture sur œuf embryonné (virus du vaccin de la grippe

2-1-2-1- Technique - Obtention d’œufs embryonnés- Inoculation des virus à divers niveaux de l’œuf selon la nature du virus

2-1-2-2- Intérêt - Aucun recours à l’animal- Facilité de mise en œuvre.

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2-1-2- Culture sur œufs embryonnés

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2-1-2- Culture sur œufs embryonnés

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2-1-2- Culture sur œufs embryonnés

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2-1-3- Culture sur animaux vivants

2-1-3-1- Technique - Inoculation des virus à des animaux sensibles si virus incultivables par les deux autres méthodes

2-1-3-2- Animaux utilisés - Chimpanzé- Lapin- Génisse pour produire le virus de la vaccine (permettant de vacciner contre la variole)

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2-1-3- Culture sur animaux vivants

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2-1-3- Culture sur animaux vivants

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2-2- Techniques d’étude

- Recueil d’une suspension de virus à partir d’une culture

- Purification des particules virales- Analyse chimique de la composition des

particules virales- Observation des particules au

microscope électronique- Etude de l’image obtenue après

diffraction aux rayons X.

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3. La composition 3. La composition chimique des viruschimique des virus

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Capside : protéines

Schéma HIV : les divers constituants

Acide nucléique = 2 ARN

Enveloppe : peplos : double couche phospholipidique + protéines intégrées

Enzyme : protéines

Bactériophage

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Bactériophage

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Virus de la mosaïque du tabac

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Les divers constituants chimiques

- Protéines- Lipides- Un acide nucléique

3-1- Les protéines virales

- Où les trouve t’on ? : existence chez tous les virus- Protéines de structure de la capside- Quelques enzymes

- Origine : proviennent de la traduction de certains gènes de l’acide nucléique viral

- Caractéristiques : nombre de gènes portés par l’acide nucléique viral est faible synthèse de peu de protéines différentes les protéines de la capside sont donc forcément de variétés limitées.

3-2- Les lipides viraux

- Où les trouve t’on ? : existence uniquement chez les virus enveloppés car les lipides sont uniquement présents dans l’enveloppe

- Nature :- Essentiellement des phospholipides

- Origine : lipides membranaires de la cellule hôte car l’enveloppe se constitue à partir de la cellule hôte parasitée (voir chapitre multiplication virale)

3-3- L’acide nucléique viral

- Où les trouve t’on ? : présent chez tous les virus

- Caractéristique : présence d’un seul type d’acide nucléique : ADN ou ARN portant des gènes qui ne s’exprimeront (traduits en protéines) que dans une cellule hôte.

3-3-1- Génome à ADN (herpes virus , virus de la varicelle, virus de l’hépatite B, certains phages)

Herpes virus en microscopie électronique Schéma d’un Herpes virus

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3-3-1- Génome à ADN (hépatite B)

Schéma de l’HBV : virus de l’hépatite B

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3-3-1- Génome à ADN (herpes virus , virus de la varicelle, virus de l’hépatite B)

- Généralement ADN bicaténaire- Linéaire (herpes virus) (parfois circulaire (virus de l’hépatite B))

- Parfois ADN monocaténaire- Soit circulaire- Soit linéaire

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3-3-2- Génome à ARN (virus grippal, HIV, virus de la rougeole……)

- Généralement ARN monocaténaire et linéaire : - Soit de polarité positive (+)- Soit de polarité négative (-)- Soit correspondant à l’ARN d’un rétrovirus.

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ARN de polarité + = ARN correspondant à un ARN messager, donc pouvant être traduit directement en protéines

ARN de polarité - = ARN ne pouvant pas se comporter comme unARN messager, c’est le brin complémentaire obtenu par réplication qui sera l’ARN messager pouvant être traduit en protéines

ARN d’un rétrovirus ARN d’un rétrovirus = ARN à partir duquel la transcriptase réverse virale gabriquera 2 brins d’ADN qui pourront s’intégrer dans l’une des molécules d’ADN de la cellule hôte.

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4. Organisation de 4. Organisation de la particule virale, la particule virale, ses divers ses divers constituants constituants

4-1- La nucléocapside virale

Existence de 3 grands types de particules virales déterminées par la structure de la capside en et notamment de sa symétrie :

- particule virale en bâtonnet avec capside à symétrie hélicoïdale

- particule virale de forme cubique avec capside à symétrie isocaédrique

- particule virale de forme plus complexe avec capside à symétrie mixte comme les bactériophages à queue.

Remarque : la symétrie peut parfois être masquée si la nucléocapsie est enfermée dans une enveloppe.

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4-1-1- Les nucléocapsides à symétrie hélicoïdale (ex : VMT)

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Capside = - baguette cylindrique creuse de 300 m de long et de 17 nm de diamètre - constituée d’une seule protéine répétée un grand nombre de fois - et dont les protéines constitutives sont enroulées en hélice.

L’acide nucléique = ARN- de polarité positive- enroulé en hélice sur la trame protéique.

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Remarque : Existence de virus animaux à symétrie hélicoïdale (ex : virus grippal), mais :- virus toujours enveloppé- hélice peu rigide.

Conséquence : virus apparaissant avec une structure globulaire pouvant les faire confondre avec des virus à symétrie cubique.

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1- protéine enzymatique (neuramidase)2 autre protéine enzymatique : hémagglutinine3- enveloppe4- sous enveloppe5 – ARN (-) (fragmenté en 8)6- capside7- protéine (ARN polymérase ADN dépendante)

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4-1-2- Les nucléocapsides à symétrie cubique (capside icosaédrique) ex Adenovirus

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4-1-2- Les nucléocapsides à symétrie cubique (capside icosaédrique) ex Adenovirus

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Capside = - de forme icosaédrique (icosaèdre = polyèdre formé de 20 faces égales correspondant chacune à un triangle équilatéral)- dont chaque face est constituée de protéines associées en capsomères ayant la forme d’un prisme creux (certains capsomères comportent 5 sous unités protéiques : pentamères, d’autres de 6 sous unités : hexamères)

L’acide nucléique est situé à l’intérieur de la capside associé à des protéines internes.

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4-1-3- Les bactériophages T:Bacille et phage T en microscopie électronique à balayage

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4-1-3- Les bactériophages T:

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4-1-3- Les bactériophages T:Schéma d’un bactériophage

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Tête

Acide nucléique

Cou

Gaine contractile

Plaque terminale = plaque caudale

Fibre caudale

Queue

Structure du phage relativement complexe avec :- tête à symétrie icosaédrique dans laquelle est enfermé l’acide nucléique (nucléocapside)

- queue contractile comportant* une gaine à symétrie hélicoïdale (dite gaine

caudale) formée d’unités protéiques identiques groupées en anneaux superposés gainant un axe tubulaire

* une plaque terminale dite plaque caudale portant des épines et des fibres caudales.

- une courte région entre la tête et la queue : le col ou cou.

Le phage a une symétrie binaire

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4-2- Les enveloppes virales

4-2-1- Leur localisationPériphérie du virus par-dessus la nucléocapside

4-2-2- Leur composition- phospholipides

- protéines- polyosides portés par les phospholipides ou les protéines

4-2-3- Leur origineDe nature membranaire, elle comporte :

- une bicouche phospholipidique qui provient des membranes de la cellule hôte qui lui a permis de se multiplier (membrane plasmique, membrane du réticulum endoplasmique ou membranes de l’enveloppe nucléaire

et - des glycoprotéines (visibles en microscopie

électronique sous forme de spicules) codées par le génome viral.

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4-2-4- Leurs caractéristiquesEnveloppes généralement fragiles vis-à-vis :

- de la chaleur- de divers tensio-actifs (sels biliaires, détergents)

Conséquence : virus enveloppés jamais présents dans les selles, détruits par les sels biliaires.

EXCEPTION : virus de l’hépatite B résistant à de nombreux agents : plus grande résistance à l’extérieur que le HIV.

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5. Classification 5. Classification des virusdes virus

5-1- Critères de classification

• Quatre critères principaux (Classification de Lwoff, Horne et Tournier)– nature de l’acide nucléique (ADN ou ARN)– symétrie de la nucléocapside (hélicoïdale ou cubique)– présence d’une enveloppe (virus enveloppé ou nu)– nombre de capsomères (si virus à symétrie

icosaédrique) ou diamètre de la nucléocapside si virus à symétrie hélicoïdale

5-2- Règles de nomenclature

• Virus classés en famille / sous famille / genre / espèce

• Nom des familles : nom commençant par une majuscule et se terminant par le suffixe « viridae »

• Nom des sous familles : nom commençant par une majuscule et se terminant par le suffixe « virinae »

• Nom des genres : nom commençant par une majuscule et se terminant par le suffixe « virus » (ex : Enterovirus, Poliovirus….)

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