Fiche de révision : Multiplication virale et prions

📋 Plan du Cours

1. Diversité et nature des virus
2. Génome et structure virale
3. Critères de classification virale
4. Multiplication et attachement viral
5. Pénétration et décapsidation virales
6. Réplication et expression du génome
7. Assemblage, sortie et maturation
8. Sensibilité et permissivité cellulaires
9. Conséquences de l’infection virale
10. Prions et encéphalopathies spongiformes

📖 1. Diversité et nature des virus

★ À maîtriser

• Les virus sont des agents infectieux intracellulaires obligatoires de 20 à 300 nm, observables uniquement au microscope électronique.

• Les bactériophages, ou phages, sont des virus parasites des bactéries et constituent la forme biologique la plus abondante, avec 4,8 × 10³¹ phages, soit 10 fois plus que les bactéries.

Compléments

• Les virus peuvent infecter les organismes suivants :

  • les vertébrés
  • les invertébrés
  • les plantes
  • les champignons
  • les bactéries
  • les archées

• Les océans constituent le principal réservoir de virus, avec 10⁷ à 10⁸ phages par millilitre d’eau de mer.

• L’intestin des mammifères contient généralement de l’ordre de 10⁹ à 10¹⁰ virus par gramme de matière fécale.

📖 2. Génome et structure virale

🔑 Notions clés & Définitions

• Capside : Structure protéique constituée de sous-unités appelées capsomères, qui protège le génome viral.
• Enveloppe virale : Membrane dérivée des membranes cellulaires et portant notamment des protéines virales, dont des glycoprotéines.

★ À maîtriser

• Le génome viral est constitué soit d’ADN, soit d’ARN, sous forme monocaténaire ou bicaténaire, et segmentée ou non.

📌 Les génomes des virus à ADN mesurent 3 à 300 kpb, tandis que ceux des virus à ARN mesurent 7 à 30 kb.

• La réplication des virus à ARN est généralement moins fidèle que celle des virus à ADN, car leurs ARN polymérases ne disposent pas des mécanismes de correction des ADN polymérases virales.

📌 Un virus enveloppé possède un péplos externe, tandis qu’un virus nu en est dépourvu.

Compléments

• La taille réduite de l’information génétique virale est souvent compensée par le chevauchement des cadres de lecture et l’épissage des ARN messagers viraux.

• La nucléocapside associe le génome viral à la capside, dont la conformation est hélicoïdale tubulaire ou polyédrique de type icosaèdre.

📌 Les virus enveloppés sont plus fragiles que les virus nus, car leur enveloppe est sensible à la température, à la dessiccation, au pH, aux enzymes et au tube digestif.

• L’enveloppe virale peut favoriser la transmission directe par fusion membranaire et aider le virus à contourner les défenses immunitaires de l’hôte.

💡 Astuce mémo

Virus nu sans enveloppe ; virus enveloppé avec péplos

📖 3. Critères de classification virale

★ À maîtriser

• La taxonomie virale comprend l’ordre en -virales, la famille en -viridae, la sous-famille en -virinae, le genre en -virus et l’espèce.

• La classification des virus repose d’abord sur la nature du génome, puis sur la conformation de la capside et enfin sur la présence ou l’absence d’une enveloppe.

Compléments

• La particularité du concept d’espèce virale s’explique notamment par le parasitisme des virus et l’absence de reproduction sexuée.

💡 Astuce mémo

Génome → capside → enveloppe

📖 4. Multiplication et attachement viral

🔑 Notions clés & Définitions

• Attachement viral : Reconnaissance et fixation de la particule virale à des récepteurs spécifiques de la cellule hôte.
• Tropisme viral : Spécificité qui limite un virus à certaines espèces ainsi qu’à certains tissus ou types cellulaires de l’hôte.

★ À maîtriser

• Les virus ne possèdent pas de structure cellulaire ni de réactions métaboliques et ne peuvent pas synthétiser seuls de nouveaux virus.

• Pour se multiplier, un virus introduit son génome dans une cellule hôte vivante apte à l’exprimer, qui fournit les matières premières, l’énergie et les enzymes nécessaires à la réplication virale.

📌 Les virus nus s’attachent par des protéines de capside, tandis que les virus enveloppés utilisent les glycoprotéines de leur enveloppe pour se fixer aux récepteurs membranaires.

Compléments

• Les virus peuvent être considérés comme des parasites génétiques, car la cellule infectée assure la réplication à partir de l’information génétique virale.

• 🔄 Le cycle illustré suit les étapes suivantes :

  1. accrochage du virus à la cellule cible
  2. fusion des membranes plasmiques
  3. pénétration et désintégration de la capside
  4. transcription du matériel viral
  5. synthèse des protéines virales
  6. assemblage des capsides
  7. bourgeonnement à la membrane plasmique
  8. libération de nouveaux virus

• Les glycoprotéines de fusion assurent la fusion entre l’enveloppe virale et les membranes des cellules hôtes.

💡 Astuce mémo

Pas de métabolisme autonome → dépendance à une cellule hôte vivante

📖 5. Pénétration et décapsidation virales

★ À maîtriser

• Les virus nus pénètrent généralement après liaison à des récepteurs membranaires par macropinocytose et/ou endocytose, puis libèrent leur génome dans le cytosol par perturbation membranaire.

• Chez les virus enveloppés, l’entrée peut se faire par endocytose suivie d’une fusion avec un endosome, souvent déclenchée par son pH acide, ou par fusion-lyse directe avec la membrane cytoplasmique via une glycoprotéine fusogène.

Compléments

• Après la dégradation des structures virales autres que le génome, celui-ci peut s’exprimer dans le cytoplasme ou être transféré dans le noyau pour réplication, expression ou intégration au génome de l’hôte.

• La plupart des virus à ARN, sauf les rétrovirus et les orthomyxovirus, ainsi que certains virus géants comme Mimivirus, peuvent exprimer leur génome et se répliquer dans le cytoplasme sans recourir aux enzymes nucléaires de l’hôte.

💡 Astuce mémo

Virus nu : entrée par endocytose ; virus enveloppé : entrée possible par fusion

📖 6. Réplication et expression du génome

★ À maîtriser

• Chez les virus à ARN(+), le génome sert directement de messager et est traduit par les ribosomes ; une réplicase synthétise un brin ARN(-), qui sert ensuite à produire de nouveaux brins ARN(+) destinés notamment à l’encapsidation.

• Le génome des virus à ARN(-) n’est pas directement infectieux et nécessite une ARN polymérase associée au virion pour être transcrit en ARN messager lisible par la cellule hôte.

• Les virus à ADN double brin transcrivent d’abord des ARN messagers précoces produisant des protéines régulatrices ou des enzymes de réplication, puis des ARN messagers tardifs qui produisent les protéines structurales.

Compléments

• Chez les rétrovirus, une transcriptase inverse convertit le génome ARN ou des transcrits génomiques ARN en ADN ; chez le VIH, cet ADN peut s’intégrer au génome de l’hôte, puis servir à transcrire les ARN messagers viraux.

• Les ribosomes cellulaires traduisent le plus souvent les ARN messagers viraux ; certains virus produisent un grand précurseur polypeptidique ensuite clivé par des protéases en protéines virales distinctes.

• Les virus à ARN font produire par la cellule une réplicase, ARN polymérase ARN-dépendante, et les rétrovirus font produire une transcriptase inverse.

💡 Astuce mémo

ARN(+) lisible directement ; ARN(-) d’abord transcrit en messager

📖 7. Assemblage, sortie et maturation

🔑 Notions clés & Définitions

• Maturation des virions : La maturation des virions est une modification irréversible du repliement et/ou un clivage de protéines virales, nécessaire à leur activation et à leur capacité de réinfection.

★ À maîtriser

• La plupart des capsides s’auto-assemblent dans le cytoplasme autour du génome après reconnaissance entre celui-ci et les protéines d’empaquetage.

📌 Après encapsidation, les virus nus sont libérés par éclatement cellulaire, tandis que les virus enveloppés sont libérés par bourgeonnement et acquièrent leur enveloppe portant des spicules glycoprotéiques.

Compléments

• L’empaquetage d’un génome dans une capside préformée peut nécessiter des moteurs moléculaires dépendant de l’ATP, tandis que certains virus utilisent des protéines chargées positivement pour condenser l’acide nucléique sans ATP.

• Les virus qui se répliquent dans le noyau peuvent rejoindre le cytoplasme par les pores nucléaires avec une protéine navette, par bourgeonnement à travers les membranes nucléaires ou par perturbation ou dégradation de l’enveloppe nucléaire.

• Chaque cellule infectée produit de 100 à 1000 virions.

💡 Astuce mémo

Assembler, sortir, maturer : le virion devient infectieux

📖 8. Sensibilité et permissivité cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Sensibilité cellulaire : La sensibilité cellulaire est la capacité d’une cellule à être infectée par un virus, principalement grâce à l’expression de récepteurs, et parfois de corécepteurs, permettant son attachement et sa pénétration.
• Permissivité cellulaire : La permissivité cellulaire est la capacité d’une cellule à autoriser un cycle viral complet, notamment la réplication du génome et la formation de nouvelles particules virales.

📝 Points essentiels

📌 La sensibilité et la permissivité sont indépendantes : une cellule sensible n’est pas nécessairement permissive, et une cellule permissive n’est pas nécessairement sensible.

💡 Astuce mémo

Récepteur pour la sensibilité ; cycle complet pour la permissivité

📖 9. Conséquences de l’infection virale

🔑 Notions clés & Définitions

• Infection lytique : Une infection lytique est une infection où l’accumulation de matériel viral désorganise les structures et fonctions cellulaires, conduisant généralement à la mort et à la lyse par nécrose ou apoptose.
• Infection latente : Une infection latente est une coexistence du métabolisme viral et cellulaire lorsque les génomes viral et cellulaire se partagent le potentiel de synthèse de la cellule, comme chez les herpèsvirus.

📝 Points essentiels

• L’accumulation de protéines virales ou mal repliées peut provoquer un stress du réticulum endoplasmique, auquel la cellule répond par l’UPR, qui augmente la dégradation des protéines associée au réticulum.

• Les mécanismes d’une transformation maligne liée à une infection virale comprennent : l’activation d’un oncogène cellulaire, une mutation, une translocation chromosomique, l’inactivation d’un anti-oncogène par insertion virale

• Une infection lente peut survenir lorsque le génome viral s’intègre au génome de la cellule hôte, comme dans le cas du VIH.

• Toute infection virale ne provoque pas nécessairement une maladie, et les infections symptomatiques ne représentent qu’une partie des infections.

💡 Astuce mémo

Lytique : mort cellulaire ; latente : coexistence du génome viral et cellulaire

📖 10. Prions et encéphalopathies spongiformes

🔑 Notions clés & Définitions

• Agents transmissibles non conventionnels : Les agents transmissibles non conventionnels, ou prions, sont des agents responsables d’encéphalopathies spongiformes transmissibles observées chez l’être humain et l’animal.

★ À maîtriser

• Les encéphalopathies spongiformes transmissibles ont une incubation de 3 à 30 ans avant les premiers symptômes, une évolution fatale et des lésions du système nerveux central et du système lymphoïde ; elles sont transmissibles mais non contagieuses.

• Les prions sont constitués uniquement de protéines et ne contiennent pas de génome ; ils résistent notamment à la chaleur, au formol et aux ultraviolets.

📌 La forme native cellulaire PrPᶜ est non pathogène, tandis que PrPˢᶜ ou PrPᴿᵉˢ est la forme pathologique qui s’accumule dans les tissus.

Compléments

• La transconformation de PrPᶜ en PrPˢᶜ conduit à l’accumulation de plaques, à la formation de cavités dans le cytoplasme des neurones, à leur dégénérescence et à leur mort par apoptose.

• Dans le modèle de Prusiner (1982), PrPᶜ se transforme en PrPˢᶜ, qui s’associent en fibrilles toxiques ; l’expression du gène prp semble indispensable à la propagation et à la réplication de l’agent infectieux.

📌 Dans les formes héréditaires, des mutations affectant la séquence protéique favorisent la transconformation de PrPᶜ en PrPˢᶜ, tandis que dans les formes transmissibles, la forme anormale de la protéine agit comme matrice de transformation.

💡 Astuce mémo

PrPᶜ se transforme en PrPˢᶜ → accumulation et dégénérescence neuronale