Principe de la multiplication des virus
A l'extérieur de la cellule, les virions sont la forme de dissémination passive du virus.
Parasites intracellulaires stricts, les virus ne se multiplient qu'à l'intérieur de cellules vivantes en utilisant leurs machineries cellulaires et leurs matières premières.
Schéma simplifié de la multiplication virale :
1 - Réplication : multiplication de l'information génétique.
2- Transcription-Traduction : expression de l'information génétique multipliée en une synthèse massive de protéines de structure (protéines de capside, d'enveloppe, enzymes et protéines du core).
3 - Assemblage.
Les interactions virus – cellules
L'expression du génome viral dans la cellule-hôte définit différents types d'interactions virus <-> cellules :
- l'infection productive
- l'infection persistante productive
- l'infection latente
- l'infection abortive
- la transformation cellulaire.
L ' infection productive : l'infection lytique
Elle correspond au cycle de multiplication complet du virus et à la libérration de nouveaux virions par la cellule.
La cellule dans laquelle le virus se multiplie est une dite cellule permissive.
Le virus est un virus cytocide et sa multiplication entraîne la mort de la cellule infectée par lyse cellulaire.
L'infection persistante productive
Bien qu'infectée par le virus la cellule continue à se multiplier normalement tout en produisant des particules virales. Le virus n'est pas cytocide. Un mécanisme de régulation empêche l'extension des synthèses virales dans la cellule.
L'infection latente
Le génome viral pénètre le noyau de la cellule sans s'exprimer complètement. Dans certaines conditions il y aura activation du cycle productif.
L'infection abortive
Le génome viral a pénétré dans la cellule mais ne peut pas s'exprimer normalement car la cellule hôte empêche l'éxécution du cycle viral. On parle de cellules non permissives.
la transformation cellulaire
Le génome viral est présent dans la cellule hôte (libre ou intégré à l'ADN ). L'expression de certains gènes viraux oncogènes ( v-onc ) donne aux cellules des propriétés de croissance et d'immortalité analogues à celles des cellules cancéreuses.
Le génome viral (sans v-onc) peut aussi s'intégrer à proximité d'un gène cellulaire ( c-onc ) et l'activer.
Un virus peut être lytique dans des cellules et oncogène dans d'autres cellules où son génome persiste : c'est le cas des virus HBV, HPV et EBV.
Src ou sarcome 1 oncogène est un gène codant pour une protéine capable d' induire la transformation cellulaire et une tumeur dans l'organisme. Un oncogène peut être d'origine cellulaire (proto-oncogène ou c-onc) ou virale (v-onc).
Le cycle de multiplication
Il s'effectue en six étapes :
1 - Fixation
2 - Pénétration
3 - Décapsidation
4 - Expression du génètique : réplication du génome, expression des génomes multipliés en protéines de structure.
(cette période du cycle correspond à la phase d'éclipse car le virus semble avoir disparu. Au cours de cette phase, il est impossible d'isoler un virion.)
5 - Assemblage des nucléocapsides
6 - Libération des nouveaux virions
1 - La fixation
La fixation des virions est l'interaction d'un ligand viral et d'un récepteur cellulaire.
Une cellule posséde de 10.000 à 500.000 récepteurs peut donc être infectée simultanément par plusieurs virions.
Certains virus peuvent se fixer à différents récepteurs. D'autres exigent deux récepteurs présents sur la même cellule (un récepteur et un corécepteur).
- le récepteur cellulaire :
Les récepteurs cellulaires définissent le spectre de sensibilité d'une cellule aux virus.
Un virus peut se fixer sur les récepteurs présents sur différentes cellules d'espèces animales (recepteur ubiquitaire):Spectre large(le virus de la rage affecte tous les mammifères).
Un virus peut se fixer sur les récepteurs propres à une seule espèce : Spectre étroit (virus de la poliomyélite, rougeole, rubéole, du sida... sont propres à l'espèce humaine).
Les récepteur reconnus par les virus sont souvent des CAM (cell adhesion Molecule) dont leur fonction n'est pas toujours connue.
Le Poliovirus se fixe sur le recepteur PVR dont on ne connait pas la fonction physiologique.
Le virus HIV sur fixe sur les recepteurs CD4 qui on pour r^le physiologique l'adhésion au CMHII.
- Le ligand viral :
Le déterminant viral des virus nus est la conformation des protéines de la capside.
Le déterminant viral des virus enveloppés est l'ensemble des spicules de l'enveloppe.
2 - la pénétration
Plusieurs mécanismes sont possibles selon que le virus est nu ou enveloppé :
(1)Fusion de l'enveloppe virale (due aux spicules) avec la membrane plastique (mécanisme propre aux virus enveloppés)
et introduction de la nucléocapside dans le cytoplasme (Paramyxovirus, Herpesvirus, HIV).
(2) Endocytose de virus enveloppés par reconnaissance d'un récepteur. Lle réseau de clathrine se dissocie et la vésicule (pH = 7,2) fusionne avec un endosome dont la membrane est pourvue d'une pompe à H+. Les contenu devient acide (pH = 6) ce qui permet la libération de la nucléocapside dans le cytoplasme. (virus de la grippe)
(3) Endocytose de virus nus par reconnaissance d'un récepteur. La fixation du virus et l'acidification de la vésicule dissocient progressivement la capside : certaines protéines virales peuvent alors induire la lyse de la membrane de l'endosome. Le ''core'' du virus se fixe près d'un pore nucléaire.
(4) Pénétration directe du génome par un pore membranaire. (virus poliomyélitique). Fixation au récepteur cellulaire et insertion de protéines virales hydrophiles qui forment un canal soit dans la membrane cytoplasmique soit dans la membrane d'un endosome. Le génome pénètre le cytoplasme par ce canal.
3 - la décapsidation
Le génome viral est libéré de sa capside par intervention de protéines cellulaires et/ou virales.
Les Reovirus ont une décapsidation partielle, de la double capside seule la capside externe est dissociée. Le génome reste dans la capside et les ARN messagers passent dans le cytoplasme à travers des pores situés aux sommets du virion.
4 - le transport du génome vers le noyau
Pour la plupart des virus à ADN et certains virus à ARN dont le cycle comprend une étape nucléaire(virus de la grippe). On observe 2 cas :
- La nucléocapside est liée aux microtubules du cytosquelette cellulaire par la dynéine (MAP motrices) et est transporté au niveau de
la membrane nucléaire.
- Le génome, libéré dans le cytosol, s'associe à des protéines cellulaires et/ou virales avant d'être pris en charge par la dynéine et est transporté au niveau de la membrane nucléaire.
Au niveau de la membrane nucléaire, une protéine possède un signal de localisation nucléaire (SLN) qui permet la fixation de facteurs cellulaires chargés d'assurer l'importation du complexe nucléoprotéique dans le noyau via un pore nucléaire.
4 - l'éclipse
La phase d'éclipse correspond à la multiplication virale. Elle s'accompagne souvent d'une inhibition des fonctions cellulaires. La multiplication se fait en deux étapes :
- Réplication du génome.
- Transcription des nouveaux génomes.
Pour Les virus à ADN :
Il y a une première transcription qui conduit à la synthèse de protéines précoces nécessaire à la réplication du génome viral. Le génome est répliqué. Une deuxième transcription s'effectue à partir des réplicats donnant des protéines tardives (protéines capside, enveloppe et enzymes emportées par le virion).
Pour les virus à ARN :
Le processus diffère selon la nature de l'ARN génomique :
- ARN + : l'ARNm est traduit en protéines. Parmi ces protéines une réplicase permettra la synthèse de l'ARN complémentaire (ARN -) qui servira de matrice pour la synthèse des nouveaux génomes. A partir de ces nouveaux génomes les protéines de structure sont synthétisées.
- ARN - : il est d'abord transcrit en ARNm par une transcriptase virale associée au génome.
Les protéines de structure : les protéines de structure néosynthétisées sont acheminées vers les régions cellulaires où les nouveaux virions seront assemblés.
Les protéines de la capside : Les protéines de la capside rejoignent les génomes (au niveau du noyau pour les virus à ADN et quelques virus à ARN ou du cytoplasme pour la plupart des virus à ARN et une famille de virus à ADN les Poxvirus).
Les glycoprotéines de l'enveloppe : synthétisées par les ribosomes dans la lumière du réticulum endoplasmique où elles sont glycosylées puis transportées dans l'appareil de Golgi, lieu de maturation des protéines (certains spicules y acquièrent leurs fonctions : virus de la grippe, HIV). Puis par voie vésiculaire vont vers une membrane cellulaire.
La protéine de matrice : se dépose sur la face interne de la membrane.
5 - L'assemblage
Les protéines de capside s'assemblent autour des nouveaux génomes et forment une procapside perméable à l'acide nucléique génomique.
L'adressage des protéines d'enveloppe et de matrice est orienté soit vers le pôle apical soit vers le pôle base-latéral :
6 – libération
La libération des virions se fait selon 2 voies :
- La lyse cellulaire pour les virus nus.
- Le bourgeonnement pour les virus enveloppés.
La libération des virions se poursuit assez longtemps, avant que la cellule ne meure.
