virus struc classific 2011 - freelqvds.free.fr/roneo/ressources/2e semestre/mb7/allardet... ·...

A. Allardet-Servent Les virus 1

Les Virus

• Plan du cours:– Généralités– Structure, multiplication

• Ouvrages de référence:Virologie médicale: A. Mammette Presses Universitaires de Lyon, 2002

• Sites à consulterwww.chups.jussieu.fr (polycopié de JM Huraux)www.microbes-edu.org

• Pour récupérer le cours: [email protected]


Objectifs du cours

• Distinguer les virus des autres agents infectieux• Décrire les caractères morphologiques et physiologiques

des virus• Expliquer la variabilité• Décrire les conséquences générales de ces éléments

pour• La pathogénèse• Le diagnostic• Le traitement (citer les principales cibles des traitements

antiviraux)• La prévention


Les étapes de la découverte

• 1879 Meyer: nature infectieuse de la mosaïque du tabac

• 1892 Ivanovsky: le TMV est un agent ultrafiltrable (plus petitque toutes les bactéries connues)

• 1901 Reed: virus de la fièvre jaune (1er virus humain)

• 1903 Remlinger: virus de la rage

Riffat-Bay• 1909 Landsteiner: poliovirus

Popper• 1931 Shope : grippe du porc

• 1933 Smith: grippe humaine


Propriétés des virus

• très petit: 20 – 300 nm

100 X plus qu’une bactérie

• intracellulaire• hôtes: plantes, animaux, bactéries• 200 virus pathogènes pour l’homme

Virus Ultrastructure by Linda Stannardwww.virology.net


Définition des virus

– 1) Le virus possède un seul type d’acide nucléique = ARN ou ADN

– 2) Il se reproduit uniquement à partir de son matériel génétique

– 3) Il est incapable de croître et de se diviser– 4) Son génome n’a aucune information pour

la synthèse du métabolisme intermédiaire

– 3) C’est un parasite absolu de la cellule hôte


Les infections virales

• Pour la plupart inévitables

• Pour certaines: prévention possible par vaccination

• Il existe quelques traitements spécifiques:– Virus du groupe Herpes– Virus VIH

– Virus grippes A et B


La variole: une infection virale disparue?

www.virology.net

Ramsès V est mort de la variole (12 siècles avt J.C.)

La variole gagne l’Europe au 8ème siècle

La vaccination antivariolique (Jenner) a permis l’éradication de la maladie

La menace bio terroriste?


Constitution d’un virus

• 2 ou 3 éléments– 1) génome = ARN ou ADN

– 2) capside

– 3) + ou - enveloppe

Virus nus

Virus enveloppés


La capside

Symétrie cubique: l’icosa èdre20 faces ,12 sommets, 30 arêtes

Symétrie hélicoïdale:un batonnet

Unité de structure: le capsomère, formé de quelques protéines

Adenovirus

Axes de symétrie: 2, 3 ou 5

TMV


L’enveloppe

Bicouche lipidique

Glycoprotéines

Protéine de matrice

Nucléocapside

• lipidique (fragile)• acquise à partir de la cellule hôte• protéines virales incorporées


Virus à ARN nus

Virus de la polioRotavirus

From the Hogle Lab at Harvard, URL unknown.

www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb


Virus à ARN enveloppés

Myxovirusvirus influenza

Paramyxovirusvirus parainfluenza, VRS

from Linda Stannard, Department ofMedical Microbiology, University of Cape Town


Virus à ADN nus

AdénovirusParvovirus

www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVSurface d’un Parvovirus canin en cristallographieInstitute for MolecularVirology- Wisconsin.

Parvovirus B19Diamètre 22 nm


Virus ADN enveloppés

Virus Herpes

www.virology.netElectron micrographs from Linda Stannard atUniversity of Cape Town


Virus à ADN enveloppés

Virus de l’Hépatite B

from Linda Stannard, Department of MedicalMicrobiology, University of Cape Town


Non enveloppés

Formes et tailles

Enveloppés , ARN +

Enveloppés , ARN -

Enveloppés , ADN

ARN sb ARN db


Classification

• Basée sur– le type d’acide nucléique ADN ou ARN et sa

structure (simple ou double brin, sens positifou négatif)

– la présence ou non d’une enveloppe

– propriétés biologiques: voies de transmission, vecteurs, pathogénicité ...


Classification hiérarchique

Ordre

Famille

GenreEspèce Virus ARN

Quasispecies

Ex: RetroviridaeLentivirus

HIV1HIV2SIVFIV


Origine des virus

• Très ancienne

• Plusieurs théories:– Théorie régressive: virus = formes dégénérées de parasites intracellulaires

– Théorie coévolutive: virus et cellules ont évolué en même temps

• Force très active dans l’évolution cellulaire


Hypothèse coévolutive

D’après P. Forterre Biochimie 87 (2005) 793-803

Virus ARN Virus ADN

Virus ARN Virus ADN

Ribosomes

Cellule ARN

Cellule ADN Monde ADN

TransitionARN→→→→ ADN

Coévolution

Transfert

ADN

Monde ARN2ème age

Cellule primitive ARN

Virus ARN Virus ADN

Virus ARN Virus ADN

Ribosomes

Cellule ARN



Transfert

ADN

Monde ARN2ème age

Coévolution

Virus ARN Virus ADN

Virus ARN Virus ADN

Ribosomes

Cellule ARN



Transfert

ADN

Monde ARN2ème age

Éléments viroïdes ARNMonde primitif

ARNCellule primitive ARN

Coévolution

Virus ARN Virus ADN

Virus ARN Virus ADN

Ribosomes

Cellule ARN



Transfert

ADN

Monde ARN2ème age


Evolution des virus

• rapide et permanente, liée à: – la variabilité (virus ARN > virus ADN)– une nombreuse descendance

• permet aux virus:– d’échapper à la réponse immunitaire, aux traitements

antiviraux– de s’adapter à un nouvel hôte: virus émergents


Variabilité:caractéristique des virus

• Facteurs intervenant:– nature de l ’acide nucléique (ADN ou ARN)

• La réplication des virus ARN n’est pas fidèle

– génome segmenté ou non– réservoir animal

• 3 mécanismes:– mutations– recombinaisons (poliovirus, VIH)– réassortiments (grippe, rotavirus)


Diversité à l’intérieur de l’espèceex: le VIH1

• 3 groupes:– Groupe M (Majeur)

• 9 sous-type (A à J)• nombreuses formes recombinantes CRF (Circular

Recombinant Form)

– Groupe O (Outlier)– Groupe N (New)


Diversité à l’intérieur de l’espèceex: le VHC

• 6 groupes– Génotypes de 1 à 6

• 8 sous-groupes– Sous-types de a à h

• Epidémiologie:– Europe: 1a, 1b, 2b, 2c– UDI:3a, 3b– Afrique: 4– Asie: 6a


Diversité à l’intérieur d’une même souche: les quasi-espèces

• Séquences issues d’un même virus (infectant un même individu)

• Ex: une seule souche de VIH produit 1015

séquences différentes• chez les virus à ARN (VIH,VHC)• Préexistent au traitement


Conséquences

• Sur le diagnostic au laboratoireVIH2 et VIH1 (tous les sous-types)

• Sur l’évolution de la pathogenèse• Sur le traitement (résistance) et la

prophylaxie

Difficultés de la lutte contre certaines affections


Virus émergents

• La grippe• Le Coronavirus agent du SRAS• Le VIH• Le virus Ebola


Trois virus de la grippe: Myxovirus influenza A, B, C

Réservoirs:Grippe B et C →→→→ HommeGrippe A →→→→ Mammifères (Homme) + Oiseaux

HémagglutinineH

NeuraminidaseN

Un génome segmenté:8 fragments


Ecologie des virus grippaux : les types et les sous-types

grippe B

grippe A

grippe C

Réservoir:

Réservoir: Homme

H1N1 H2N2 H3N2 H5N1…

OiseauxMammifères + Oiseaux


Émergence du virus de la grippe A:3 pandémies majeures au siècle dernier

Oiseau

Porc(ou autre

mammifère)

Homme

Réservoir Receveur Description Facteurs d’émergence

1918-1919 H1N1grippe espagnole

1957 H2N2grippe asiatique

1968 H3N2grippe de Hong Kong

2009 H1N1Vgrippe mexicaine

Agriculture intégréeporc/canard ...


Émergence de la nouvelle grippeA/H1N12009

• Fin mars 2009: – Premiers cas de grippe humaine, près d’un élevage de cochons, dans le sud du Mexique

• avril: propagation du virus en Europe• 2 mai: apparition du virus en Asie• 2 juin: premier cas sur le continent africain

• 11 juin: l’OMS déclare l’état de pandémie


Origine des pandémies de grippe A

• Virus totalement nouveau pour une population humaine dépourvue d’immunité

• Imprévisible• Modification antigénique majeure des

récepteurs viraux H et/ou N


Modifications génétiques majeureschez les virus de la grippe A

• Saut antigénique “shift” des récepteurs du virus

• Mécanisme: réassortiment de segments d’ARN entre 2 virus différents infectant unemême cellule

• Variation brutale imprévisible

• Uniquement chez les virus A, présents chez d’autres animaux que l’Homme


Saut antigénique:Réassortiments de segments d’ARN

entre 2 virus porcins

H1N1Souche européenne

H1N1Souche américaine

H1N1 2009Réassortant


Origine du virus A/H1N12009

• Réarrangement entre:– Un virus porcin européen

– Un virus porcin nord-américain• Provenant lui même d’un triple réassortiment de

souches porcines, humaines et aviaires• Circulant dans les années 90


Modifications génétiques mineureschez les virus de la grippe A, B, C

• mutations progressives des gènes des récepteurs HA et NA

• dérive antigénique:”drift”• prévisible

– Vaccin saison 2010/2011:• souche A/California/7/2009 (H1N1variant)• souche A/Perth/16/2009 (H3N2)• souche B/Brisbane/60/2008


Grippe aviaire: risque pour la santé publique

• Depuis décembre 2003, épidémies de grippes aviaires – H7N7 aux Pays Bas– H5N1 au Vietnam et en Thaïlande– Infection humaine possible mais rare. Atteinte des sujets exposés (aviculteurs)

– Le virus n’a pas la capacité de transmission interhumaine• Depuis 2003 Crise asiatique

– 373 cas humains (dont 236 décès) en Asie, Indonésie, Egypte…• Risque: coinfection de mammifères par 1 virus humain et 1 virus aviaire→ nouveau virus hybride et nouvelle pandémie

• Préparation de plans de lutte


Emergence du SRAS

• Fin 2002: apparition dans le Sud de la Chine de cas de pneumonies atypiques sévères

• Printemps 2003: 32 pays touchés

• Au mois de mai le virus est identifié• >8400 patients• 790 décès en 6 mois

• Avril 2004: derniers cas (9), en Chine, à partir de 2 étudiants travaillant sur le virus


Origine du coronavirusagent du SRAS

Hôte réservoir?chauve-souris

Animauxconsommés par l’homme

Hommetransfert rapide auxpersonnes contact

Civette palmée masquée

Recombinaison de CoV?


Progression de l’épidémie de SRAS


Emergence du VIH1

ChimpanzéSIVCPZ

Passage:Début du XXème siècle

SIV de différents primatesSIV de différents primatesSIV de différents primatesSIV de différents primates

ChimpanzéSIVCPZ

Homme

Facteurs d’émergence

VIH1 SIDA

SIV de différents primates

recombinaison


ChimpanzéSIVCPZ

Homme


VIH1 SIDA


recombinaison


ChimpanzéSIVCPZ

Homme


VIH1 SIDA

Modification des comportements humains:Urbanisation, voyages


recombinaison

les 3 groupes M, N, O sont issus de transferts indépendants

Infection de petites communautéspuis pandémie


Emergence du virus Ebola

Hôteafricain?

Singe

Homme:transfert rapide auxpersonnes contact

Fièvre hémorragique

Maladie mortelle

Facteurs d’émergence-Contacts humains avec l’hôte inconnu, les singes malades

-Importation de singes (Europe, USA)


Les étapes de la multiplication ex: les entérovirus

www.microbes-edu.org


Les étapes de la multiplication ex: le VIH


Les premières étapes

1- Attachement du virus sur la cellule

– Récepteurs cellulaires: leur présence détermine la suceptibilité au virus

– Récepteurs viraux

2- Pénétration du virus dans la cellulepuis décapsidation


Les récepteurs cellulaires

Cellules nerveusesRécepteur àacétylcholine

Virus de la rage

Générale Acide sialiqueVirus de la grippe

Cellules épithéliales et nerveuses

Superfamille des immunoglobulines

Virus de la polio

GénéraleSulfate d’héparineHerpes

LymphocytesRécepteur C3b du complément (CD21)

EBV

Lymphocyte T, macrophages

CD4, CXCR4, CCR5 VIH

SpécificitéRécepteur cellulaireVirus


Récepteurs viraux

• Virus enveloppés: glycoprotéines sur des projections– Virus de la grippe: Hémagglutinine– VIH: Gp 120, Gp 41

• Virus nus: protéines de surface– Virus polio, rhinovirus: protéine VP1 « canyon »– Adenovirus : spicule au sommet du penton


Fixation du virus de la grippe

Récepteur cellulaire:acide sialique

à l’extrémité d’une glycoprotéine

Récepteurs viraux:-neuraminidase-hémagglutinine

Principles of Virology,Flint, Enquist, Krug, Racaniello,SkalkaASM Press

Neuraminidase= sialidase


Fixation du virus de la grippe

Récepteur cellulaire:acide sialique

à l’extrémité d’une glycoprotéine

Récepteurs viraux:-neuraminidase-hémagglutinine


Anti-neuraminidaseAnalogue de ac sialique


Fixation du virus VIH sur la cellule


Gp 41Gp120


Fixation du virus VIH sur la cellule


Anti-CCR5

Anti-Gp41


La réplication des composantsviraux 2 étapes essentielles

�Expression du génome– synthèse des ARN messagers– traduction en protéines

�la réplication du génome


Enzymes nécessaires à la synthèse des ARN messagers viraux

ARN+

Retrovirus

AdenovirusHerpesvirus

ADN monocatenaire

Parvovirus

ADN bicaténaire

ARNm ARN + et –

Arenavirus

ARN-

RhabdovirusMyxovirus

ARN +

Poliovirus

T.I.ADN pol ARN dep

Lecture directe

Transcriptase cellulaire

ARN pol ADN dep

ADN pol virale

Transcriptase viraleARN pol ARN dep


Enzymes nécessaires à la synthèse des ARN messagers viraux

T.I.ADN pol ARN dep ADN pol virale

ARN+

Retrovirus

AdenovirusHerpesvirus

ADN monocatenaire

Parvovirus

ADN bicaténaire

ARNm ARN + et –

Arenavirus

ARN-

RhabdovirusMyxovirus

ARN +

Poliovirus

Lecture directe

Transcriptase cellulaire

ARN pol ADN dep

Transcriptase viraleARN pol ARN dep


Enzymes nécessaires à la réplication du génome viral

AdenovirusHerpesPoxvirus

Papillomavirus

Virus ADN Virus ARN

ARN pol virale

ARN génomique

ARN complémentaire

polymérase cellulaire

polymérase virale

ADN


Cibles des traitements antiviraux• Le récepteur gp41 du VIH: inhibiteur de fusion

• Le corécepteur CCR5

• Enzymes spécifiquement virales– la T.I. du VIH– la protéase du VIH– L’intégrase– les ADN polymérases des virus du groupe Herpes

– la neuraminidase du virus de la grippe A

virus struc classific 2011 - freelqvds.free.fr/roneo/ressources/2e semestre/mb7/allardet... ·...

Documents