virus et machinerie cellulaire - aei...l’information génétique virale la réplication génomique...

Séminaire SFLS_26 mars 2015

Virus et machinerie cellulaire

1

Dr Céline Bressollette-Bodin

jeudi 26 mars 15


• Multiplication des virus dans la cellule- principales étapes- mécanismes de transcription / réplication

• Les interactions virus / cellules- défenses cellulaires intrinsèques - mécanismes d’échappement viral

2jeudi 26 mars 15


virus = microorganisme infectieux, à multiplication intracellulaire obligatoire, composé d’un matériel génétique (ADN ou ARN) entouré d’une capside protéique +/- d’une enveloppe virale dérivée des membranes cellulaires

© Principles of Virology, ASM Press

jeudi 26 mars 15


Rappel: structure virale

427

The%virus%and%the%virion

A&virus&is&an&organism&with&two&phases

virion infected'cell

le virus sous la forme extracellulaire:

particule virale = virion

le virus dans la cellule infectée: multiplication

virale


jeudi 26 mars 15


segmenté / non segmenté

jeudi 26 mars 15

Séminaire SFLS_26 mars 20156© Principles of Virology, ASM Press

jeudi 26 mars 15


Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus

jeudi 26 mars 15


Attachement

7


jeudi 26 mars 15

http://mmtsb.scripps.edu/viper/RENDER/CHIMERA/1hxs-5A-large.jpg



























Attachement

Entrée

Decapsidation

7


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Attachement

Entrée

Decapsidation

Réplicationgénomique

7


jeudi 26 mars 15








































Attachement

Entrée

Decapsidation

Expressiongénique


7


jeudi 26 mars 15








































Attachement

Entrée

Decapsidation

Expressiongénique


Assemblage

7


jeudi 26 mars 15




























































































Attachement

Entrée

Decapsidation

Expressiongénique


Assemblage

Relargage

7


jeudi 26 mars 15



























































































































































La circulation des virus dans les compartiments cellulaires

• les constituants cellulaires nécessaires à la réplication virale sont répartis dans différents compartiments de la cellule- dans le noyau

• ADN polymerase cellulaire pour certains petits virus ADN• ARN polymerase ADN dépendante cellulaire• machinerie d’épissage des ARNm....

- dans le cytoplasme• ribosomes pour la traduction protéique• reticulum endoplasmique et appareil de Golgi pour les protéines virales sécrétées /

mécanismes de glycosylation des protéines d’enveloppe• mitochondries: déclenchement de la mort cellulaire programmée / support à protéines

impliquées dans l’activation voie Interferon

...........

8jeudi 26 mars 15


Entrée

• La particule virale doit rejoindre le cytoplasme cellulaire sans détruire la cellule cible

• Mécanismes d’entrée dependent de la structure virale• Entrée des virus est conditionnée par différents facteurs

- facteurs d’attachement- récepteurs cellulaires

9

ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eFig. Volume01_05.0211-06-14

Car

ReceptorsAttachment factors

LDL-like

LDLRGM1

ganglioside DC-SIGNHSPGSialicacid

Integrinαvβ3

Integrinαvβ3 or 5

HAdV 2/5

CD4CCR5CXCR4

HIV1FMDVHCMVKSHVRV

DVEBOVKSHVUUKV

AAVHPVHSVVACV

IAVMeaslesRSVRV

SV40 HCVHRV2

GalactoseSialic acidGlcNAcGalNAcGlucose

ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eVolume 01Fig. 02.063-25-14

Indirectly anchoredprotein

Indirectly anchored protein

Integralmembraneproteins

Lipid-anchoredprotein

Cytoplasm

Outside of cell

Carbohydrate

Phospholipid bilayer

Phosphatidyl-serine

Cytoplasm

Outside of cell

Sphingomyelin

Phosphatidyl-inositol

Phosphatidyl-ethanolamine

CholesterolGlycolipid Phosphatidylcholine

Hydrophobiccore

Polar head groups

Polar head groups

©Principles'of'Virology,'ASM'Press


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Entrée: facteurs d’attachement et récepteurs

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ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eFig. Volume01_05.0211-06-14

Car

ReceptorsAttachment factors

LDL-like

LDLRGM1

ganglioside DC-SIGNHSPGSialicacid

Integrinαvβ3

Integrinαvβ3 or 5

HAdV 2/5

CD4CCR5CXCR4

HIV1FMDVHCMVKSHVRV

DVEBOVKSHVUUKV

AAVHPVHSVVACV

IAVMeaslesRSVRV

SV40 HCVHRV2

GalactoseSialic acidGlcNAcGalNAcGlucose

ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eVolume 01Fig. 02.063-25-14

Indirectly anchoredprotein

Indirectly anchored protein

Integralmembraneproteins

Lipid-anchoredprotein

Cytoplasm

Outside of cell

Carbohydrate

Phospholipid bilayer

Phosphatidyl-serine

Cytoplasm

Outside of cell

Sphingomyelin

Phosphatidyl-inositol

Phosphatidyl-ethanolamine

CholesterolGlycolipid Phosphatidylcholine

Hydrophobiccore

Polar head groups

Polar head groups


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Entrée: exemple des virus Influenza

11Nature Rev. Microbiol., vol 6, feb 2008, Karlsson Hedestam and col

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Entrée - Décapsidation

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Transmission virale intercellulaire

• L’entrée de particules virales libres dans une cellule cible n’est pas le seul mécanisme de diffusion des virus: certains d’entre eux sont également transmis directement de cellule à cellule

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Transcription et réplication

• «Virus can’t do it themselves»- La synthèse préalable de protéines virales est nécessaire à la réplication /

transcription pour tous les virus- La réplication des virus les plus «simples» repose en très grande partie sur la

machinerie cellulaire- Les virus plus complexes codent pour des protéines virales nécessaires à la

réplication, mais ont besoin de certaines protéines cellulaires• Réorganisation de l’organisation cellulaire: «viral factories»

- cytoplasme: Virus ARN (membrane associated replicase complexes), certains gros virus ADN

- noyau: virus ADN > réorganisation des compartiments nucléaires (chromatine, corps nucléaires PML...)

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transcription

protéine

traduction

ARN

réplication (virus ARN)

ADN

réplication (virus ADN)

rétro-transcription (retrovirus)

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L’information génétique viralela réplication génomique• fait intervenir une enzyme virale dans la plupart des cas• a lieu soit dans le cytoplasme de la cellule (virus à ARN hors

rétrovirus et virus de la grippe, poxvirus), soit dans le noyau de la cellule (virus à ADN, rétrovirus, virus de la grippe)

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ARNmtranscription(ARN pol ADN dép cellulaire)

protéinetraduction

16

L’information génétique virale: virus à ADN

ADN

réplication : ADN polymérase ADN dépendante virale ou cellulaire

Petits virus ADN (Papillomaviridae, Parvoviridae, Polyomaviridae): pas de protéines de réplication / codent pour protéines régulatrices

Gros virus ADN (Herpesviridae, Poxviridae, Adenoviridae): protéines virales de réplication + protéines régulatrices

jeudi 26 mars 15


Réplication et transcription des virus à ADN• réplication du génome viral: ADN polymérases ADN dépendantes

➡ cellulaires: petits virus qui ne codent pas pour une ADN polymérase

➡ virales: la réplication débute après la synthèse des protéines virales (dont l’ADN polymérase) impliquées dans la réplication du génome > virus à ADN plus gros (herpesviridae ++)

transcription du génome viral: production des ARNm viraux➡ ARN polymérase ADN dépendante cellulaire = ARN polymérase II cellulaire➡ les ARNm viraux subissent les processus d’apprêtage habituellement

observés pour les ARNm cellulaires: épissage, polyadénylation en 3’, adjonction d’une coiffe en 5’

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Entrée - décapsidation

Multiplication des virus à ADN: exemple de l’HSV

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noyau

microtubule

18



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noyau

microtubule

18

transport de la nucléocapside par le cytosquelette (microtubules)

Protéine virale du tégument Vhs (“Virion Host Shut-off”): dégrade les ARNm cellulaires > inhibe les synthèses protéiques de la cellule (favorise la traduction des ARNm viraux)



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noyau

microtubule

α-

ADN

décapsidation > pénétration du génome par pore nucléaire > libération ADN + protéine α-TiF (VP16)

18

transport de la nucléocapside par le cytosquelette (microtubules)

Protéine virale du tégument Vhs (“Virion Host Shut-off”): dégrade les ARNm cellulaires > inhibe les synthèses protéiques de la cellule (favorise la traduction des ARNm viraux)



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3 vagues de transcription et de synthèse protéique

ADN db

Immediate Early

(1)

protéines IE = activation phase précoce, contrôle des défenses cellulaires

(2)

(1)

(2)Early

Late

protéines E = protéines nécessaires à la réplication

protéines L = protéines structurales ++

ARN pol cellulaire

(3)

(3)

ADN pol virale

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ARN (+) protéinetraduction

20

L’information génétique virale: virus à ARN

réplication : ARN polymérase ARN dépendante virale

ARN (-)

• tous les virus à ARN, à l’exception des retroviridae, codent une ARN polymérase ARN dépendante

cycle de réplication intra-cytoplasmique sauf➡ retroviridae (VIH)➡ orthomyxoviridae (grippe)

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ARN simple brin, à polarité positive

1

2

Multiplication des virus à ARN

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ARN simple brin, à polarité négative: exemple des virus Influenza

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Concerted*Assembly*Virus*par5cles*assemble*only*in*associa5on*with*viral*genome'

Influenza'virus'parZcles'form'by'budding©Principles'of'Virology,'ASM'Press

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ARNm

transcription / réplication(ARN pol ADN dép cellulaire)

protéinetraduction

23

L’information génétique virale: retrovirus

ADN

transcription inverse : ADN polymérase ARN dépendante virale

ARN

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Exemple des Retrovirus

24


jeudi 26 mars 15


Sortie de la cellule

➡ lyse cellulaire = destruction de la cellule libère les particules virales (virus nus +++)

➡ bourgeonnement cellulaire: acquisition de l’enveloppe

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VIH virus de la

rougeole

jeudi 26 mars 15


Sortie: Acquisition de l’enveloppe

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exocytosis

Herpesvirus*assembly*and*egress

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Interactions virus-cellule: perturbation du cycle cellulaire

• De nombreux virus à ADN codent pour protéine(s) qui favorisent la progression vers phase S (phase de synthèse de métabolites nécessaires à la réplication virale)

• Interactions fréquentes avec gènes cellulaires impliqués dans la régulation du cycle cellulaire- p53 / pRb

• Réorganisation du noyau • Activation des voies de réparation de l’ADN

27

• Cellular'reInoblastoma'(rb)'gene'

• Rb'protein'controls'entry'into'S'

• Rb'loss'associated'with'tumors'='tumor'suppressor'gene©Principles'of'Virology,'ASM'Press

Rb'proteinReplicaIon'of'DNA

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Interactions virus-cellule: apoptose / autophagie

• La réponse de la cellule à l’infection peut être l’activation des voies d’apoptose

➡ certaines protéines virales inhibent l’apoptose • Une infection virale peut également activer les voies d’autophagie

- inhibition de la réplication virale- activation de la réponse immunitaire

➡ certaines protéines virales détournent ces mécanismes d’autophagie à leur profit

28

Autophagy

Fields'Virology,'Wolters'KluwerCountermeasures!jeudi 26 mars 15


Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule

29Fields'Virology,'Wolters'Kluwer

TLRs

jeudi 26 mars 15


Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule

30Fields'Virology,'Wolters'Kluwer

Cytoplasmic(helicases

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Interactions virus-cellule reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule

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Sensing(DNA

h_p://www.sciencemag.org/content/339/6121/763

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Interactions virus-cellule: la réponse IFN

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• ProducPon'of'IFNα/β'is'rapid:'within'hours'of'infecPon,'declines'by'10'h'

• IFN'binding'to'IFN'receptors'leads'to'synthesis'of'>1000'cell'proteins'(ISGs,'IFN'sPmulated'genes)'

• Mechanisms'of'most'ISGs'not'known

Fields'Virology,'Wolters'Kluwer

jeudi 26 mars 15


Interactions virus/cellule: la réponse IFN

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Fields'Virology,'Wolters'Kluwer

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Conclusion

• La machinerie cellulaire est indispensable au virus- pour se multiplier- pour disséminer dans un organisme- de nombreuses voies du métabolisme cellulaire sont détournées /

inhibées / activées par l’infection virale

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