Skip to main content
Global

21.3 : Prévention et traitement des infections virales

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    189889

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Compétences à développer

    • Identifier les principales maladies virales qui touchent les humains
    • Comparez les vaccins et les médicaments antiviraux en tant qu'approches médicales contre les virus

    Les virus provoquent diverses maladies chez les animaux, y compris les humains, allant du rhume à des maladies potentiellement mortelles comme la méningite (Figure\(\PageIndex{1}\)). Ces maladies peuvent être traitées par des médicaments antiviraux ou par des vaccins, mais certains virus, tels que le VIH, sont capables à la fois d'éviter la réponse immunitaire et de muter pour devenir résistants aux médicaments antiviraux.

    L'illustration présente une vue d'ensemble des maladies virales humaines. Les virus qui provoquent une encéphalite ou une méningite, ou une inflammation du cerveau et des tissus environnants, incluent la rougeole, l'arbovirus, la rage, le virus JC et le virus LCM. Le rhume est causé par le rhinovirus, le virus de la parainfluenza et le virus respiratoire syncytial. Les infections oculaires sont causées par l'herpèsvirus, l'adénovirus et le cytomégalovirus. La pharyngite, ou inflammation du pharynx, est causée par l'adénovirus, le virus d'Epstein-Barr et le cytomégalovirus. La parotidite, ou inflammation des glandes parotides, est causée par le virus des oreillons. La gingivostomatite, ou inflammation de la muqueuse buccale, est causée par le virus de l'herpès simplex de type I. La pneumonie est causée par les virus grippaux de types A et B, le virus de la parainfluenza, le virus respiratoire syncytial, l'adénovirus et le coronavirus du SRAS. Les problèmes cardiovasculaires sont causés par le virus Coxsackie B. L'hépatite est causée par les virus des hépatites de types A, B, C, D et E. La myélite est causée par le poliovirus et le HLTV-1. Les infections cutanées sont causées par le virus de la varicelle et du zona, l'herpèsvirus humain 6, la variole, le molluscum contagiosum, le papillomavirus humain, le parvovirus B19, la rubéole, la rougeole et le virus Coxsackie A. La gastro-entérite, ou maladie digestive, est causée par un adénovirus, un rotavirus, un norovirus, un astrovirus et un coronavirus. Les maladies sexuellement transmissibles sont causées par l'herpès simplex de type 2, le papillomavirus humain et le VIH. La pancréatite B est causée par le virus Coxsackie B.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Les virus peuvent provoquer des dizaines de maladies chez l'homme, allant de maladies bénignes à des maladies graves. (crédit : modification de l'œuvre de Mikael Häggström)

    Des vaccins pour la prévention

    Bien que nous disposions d'un nombre limité de médicaments antiviraux efficaces, tels que ceux utilisés pour traiter le VIH et la grippe, la principale méthode de contrôle des maladies virales est la vaccination, qui vise à prévenir les épidémies en renforçant l'immunité contre un virus ou une famille de virus (Figure\(\PageIndex{1}\)). Les vaccins peuvent être préparés à l'aide de virus vivants, de virus tués ou de sous-unités moléculaires du virus. Les vaccins viraux et les virus sous-unitaires tués sont tous deux incapables de provoquer des maladies.

    Les vaccins viraux vivants sont conçus en laboratoire pour provoquer peu de symptômes chez les receveurs tout en leur conférant une immunité protectrice contre de futures infections. La poliomyélite est l'une des maladies qui a marqué une étape importante dans l'utilisation des vaccins. Les campagnes de vaccination de masse menées dans les années 1950 (vaccin tué) et 1960 (vaccin vivant) ont permis de réduire de manière significative l'incidence de la maladie, qui a provoqué une paralysie musculaire chez les enfants et a suscité une grande peur dans la population en général lorsque des épidémies régionales se sont produites. Le succès du vaccin antipoliomyélitique a ouvert la voie à la distribution systématique de vaccins infantiles contre la rougeole, les oreillons, la rubéole, la varicelle et d'autres maladies.

    Le danger lié à l'utilisation de vaccins vivants, qui sont généralement plus efficaces que les vaccins tués, est le risque faible mais significatif que ces virus reprennent leur forme pathogène par des rétromutations. Les vaccins vivants sont généralement fabriqués en atténuant (affaiblissant) le virus « sauvage » (responsable de la maladie) en le cultivant en laboratoire dans des tissus ou à des températures différentes de celles auxquelles le virus est habitué chez l'hôte. Les adaptations à ces nouvelles cellules ou à ces nouvelles températures induisent des mutations dans les génomes du virus, ce qui lui permet de mieux se développer en laboratoire tout en inhibant sa capacité à provoquer des maladies lorsqu'il est réintroduit dans des conditions présentes chez l'hôte. Ces virus atténués provoquent donc toujours une infection, mais ils ne se développent pas très bien, ce qui permet à la réponse immunitaire de se développer à temps pour prévenir une maladie majeure. Les rétromutations se produisent lorsque le vaccin subit des mutations chez l'hôte, de sorte qu'il se réadapte à l'hôte et peut à nouveau provoquer une maladie, qui peut ensuite être transmise à d'autres humains lors d'une épidémie. Ce type de scénario s'est produit pas plus tard qu'en 2007 au Nigéria, où des mutations dans un vaccin antipoliomyélitique ont provoqué une épidémie de poliomyélite dans ce pays.

    Certains vaccins sont en développement continu parce que certains virus, tels que la grippe et le VIH, présentent un taux de mutation élevé par rapport à d'autres virus et à des cellules hôtes normales. Dans le cas de la grippe, les mutations des molécules de surface du virus aident l'organisme à échapper à l'immunité protectrice qui aurait pu être obtenue au cours d'une saison grippale précédente, obligeant les personnes à se faire vacciner chaque année. D'autres virus, tels que ceux qui causent les maladies infantiles que sont la rougeole, les oreillons et la rubéole, mutent si rarement que le même vaccin est utilisé année après année.

    La photo montre une personne recevant une injection dans le bras.
    Figure\(\PageIndex{2}\) : Les vaccins sont conçus pour renforcer l'immunité contre un virus afin de prévenir l'infection. (crédit : USACE Europe District)

    Lien vers l'apprentissage

    Regardez cette vidéo NOVA pour découvrir comment les microbiologistes tentent de reproduire le virus mortel de la grippe espagnole de 1918 afin de mieux comprendre la virologie.

    Vaccins et médicaments antiviraux pour le traitement

    Dans certains cas, les vaccins peuvent être utilisés pour traiter une infection virale active. L'idée sous-jacente est qu'en administrant le vaccin, l'immunité est renforcée sans ajouter de virus pathogènes supplémentaires. Dans le cas de la rage, une maladie neurologique mortelle transmise par la salive d'animaux infectés par le virus de la rage, la progression de la maladie entre le moment de la morsure de l'animal et le moment où il entre dans le système nerveux central peut durer deux semaines ou plus. C'est suffisamment de temps pour vacciner une personne qui soupçonne d'avoir été mordue par un animal enragé, et sa réponse immunitaire renforcée est suffisante pour empêcher le virus de pénétrer dans les tissus nerveux. Ainsi, les conséquences neurologiques potentiellement mortelles de la maladie sont évitées et l'individu n'a qu'à se remettre de la morsure infectée. Cette approche est également utilisée pour le traitement du virus Ebola, l'un des virus les plus rapides et les plus mortels de la planète. Transmise par les chauves-souris et les grands singes, cette maladie peut entraîner la mort de 70 à 90 % des humains infectés en 2 semaines. En utilisant de nouveaux vaccins qui stimulent ainsi la réponse immunitaire, on peut espérer que les personnes touchées seront mieux à même de contrôler le virus, évitant ainsi à un plus grand pourcentage de personnes infectées une mort rapide et très douloureuse.

    Une autre façon de traiter les infections virales est l'utilisation de médicaments antiviraux. Ces médicaments ont souvent un succès limité dans la guérison des maladies virales, mais dans de nombreux cas, ils ont été utilisés pour contrôler et atténuer les symptômes d'une grande variété de maladies virales. Pour la plupart des virus, ces médicaments peuvent inhiber le virus en bloquant l'action d'une ou de plusieurs de ses protéines. Il est important que les protéines ciblées soient codées par des gènes viraux et que ces molécules ne soient pas présentes dans une cellule hôte saine. De cette manière, la croissance virale est inhibée sans endommager l'hôte. Il existe un grand nombre de médicaments antiviraux pour traiter les infections, certains spécifiques à un virus en particulier et d'autres pouvant affecter plusieurs virus.

    Des antiviraux ont été développés pour traiter l'herpès génital (herpès simplex II) et la grippe. Pour l'herpès génital, des médicaments tels que l'acyclovir peuvent réduire le nombre et la durée des épisodes de maladie virale active, au cours desquels les patients développent des lésions virales dans les cellules de leur peau. Comme le virus reste latent à vie dans les tissus nerveux du corps, ce médicament n'est pas curatif mais peut rendre les symptômes de la maladie plus faciles à gérer. Dans le cas de la grippe, des médicaments tels que le Tamiflu (oseltamivir\(\PageIndex{3}\)) (Figure) peuvent réduire la durée des symptômes de la « grippe » d'un ou deux jours, mais ils ne préviennent pas complètement les symptômes. Le Tamiflu agit en inhibant une enzyme (la neuraminidase virale) qui permet aux nouveaux virions de quitter leurs cellules infectées. Ainsi, le Tamiflu inhibe la propagation du virus des cellules infectées vers les cellules non infectées. D'autres médicaments antiviraux, tels que la ribavirine, ont été utilisés pour traiter diverses infections virales, bien que leur mécanisme d'action contre certains virus demeure incertain.

    La partie a montre la structure du virus de la grippe, qui est icosaédrique avec une enveloppe virale. La neuraminidase et l'hémagglutinine sont intégrées dans l'enveloppe. La partie b montre que le Tamiflu prévient l'étape de l'infection grippale par laquelle les virions quittent la cellule.
    Figure\(\PageIndex{3}\) : (a) Le tamiflu inhibe une enzyme virale appelée neuraminidase (NA) présente dans l'enveloppe virale de la grippe. (b) La neuraminidase clive le lien entre l'hémagglutinine virale (HA), également présente dans l'enveloppe virale, et les glycoprotéines présentes à la surface de la cellule hôte. L'inhibition de la neuraminidase empêche le virus de se détacher de la cellule hôte, bloquant ainsi toute nouvelle infection. (crédit a : modification d'une œuvre de M. Eickmann)

    L'utilisation la plus efficace des antiviraux a été de loin dans le traitement du rétrovirus VIH, qui cause une maladie qui, si elle n'est pas traitée, est généralement mortelle dans les 10 à 12 ans suivant l'infection. Les médicaments anti-VIH ont réussi à contrôler la réplication virale au point que les personnes recevant ces médicaments survivent beaucoup plus longtemps que les personnes non traitées.

    Les médicaments anti-VIH inhibent la réplication virale à de nombreuses phases différentes du cycle de réplication du VIH (Figure\(\PageIndex{4}\)). Des médicaments ont été développés pour inhiber la fusion de l'enveloppe virale du VIH avec la membrane plasmique de la cellule hôte (inhibiteurs de fusion), la conversion de son génome ARN en ADN double brin (inhibiteurs de la transcriptase inverse), l'intégration de l'ADN viral dans le génome de l'hôte (inhibiteurs de l'intégrase), et le traitement des protéines virales (inhibiteurs de protéase).

    L'illustration montre les étapes du cycle de vie du VIH. À l'étape 1, les glycoprotéines gp120 présentes dans l'enveloppe virale se fixent à un récepteur CD4 situé sur la membrane de la cellule hôte. Les glycoprotéines se fixent ensuite à un corécepteur, CCR5 ou CXCR4, et l'enveloppe virale fusionne avec la membrane cellulaire. L'ARN du VIH, la transcriptase inverse et d'autres protéines virales sont libérés dans la cellule hôte. L'ADN viral est formé à partir de l'ARN par transcriptase inverse. L'ADN viral est ensuite transporté à travers la membrane nucléaire, où il s'intègre dans l'ADN de l'hôte. Un nouvel ARN viral est fabriqué ; il est utilisé comme ARN génomique et pour fabriquer des protéines virales. De nouveaux ARN et protéines viraux se déplacent vers la surface des cellules et un nouveau VIH immature se forme. Le virus arrive à maturité lorsqu'une protéase libère des protéines individuelles du VIH.
    Figure\(\PageIndex{4}\) : Le VIH, un virus icosaédrique enveloppé, se fixe au récepteur CD4 d'une cellule immunitaire et fusionne avec la membrane cellulaire. Le contenu viral est libéré dans la cellule, où les enzymes virales convertissent le génome de l'ARN monocaténaire en ADN et l'incorporent au génome de l'hôte. (crédit : NIAID, NIH)

    Lorsque l'un de ces médicaments est utilisé individuellement, le taux de mutation élevé du virus lui permet de développer facilement et rapidement une résistance au médicament, limitant ainsi l'efficacité du médicament. La percée dans le traitement du VIH a été la mise au point du HAART, un traitement antirétroviral hautement actif, qui implique un mélange de différents médicaments, parfois appelé « cocktail » de médicaments. En attaquant le virus à différents stades de son cycle de réplication, il est beaucoup plus difficile pour le virus de développer une résistance à plusieurs médicaments en même temps. Malgré tout, même avec l'utilisation d'une thérapie HAART combinée, on craint qu'au fil du temps, le virus ne développe une résistance à ce traitement. Ainsi, de nouveaux médicaments anti-VIH sont constamment développés dans l'espoir de poursuivre la lutte contre ce virus extrêmement mortel.

    Connexion quotidienne : virologie appliquée

    L'étude des virus a conduit à la mise au point de diverses nouvelles méthodes de traitement des maladies non virales. Des virus ont été utilisés en thérapie génique. La thérapie génique est utilisée pour traiter des maladies génétiques telles que l'immunodéficience combinée sévère (SCID), une maladie héréditaire et récessive dans laquelle les enfants naissent avec un système immunitaire gravement affaibli. Un type courant de SCID est dû à l'absence d'une enzyme, l'adénosine désaminase (ADA), qui décompose les bases puriques. Pour traiter cette maladie par thérapie génique, des cellules de moelle osseuse sont prélevées chez un patient atteint de SCID et le gène ADA est inséré. C'est là que les virus entrent en jeu, et leur utilisation dépend de leur capacité à pénétrer dans les cellules vivantes et à y introduire des gènes. Des virus tels que l'adénovirus, un virus humain des voies respiratoires supérieures, sont modifiés par l'ajout du gène ADA, et le virus transporte ensuite ce gène dans la cellule. Les cellules modifiées, désormais capables de produire de l'ADA, sont ensuite redonnées aux patients dans l'espoir de les guérir. La thérapie génique utilisant des virus comme vecteurs de gènes (vecteurs viraux), bien que toujours expérimentale, est prometteuse pour le traitement de nombreuses maladies génétiques. Cependant, de nombreux problèmes technologiques doivent être résolus pour que cette approche soit une méthode viable de traitement des maladies génétiques.

    Une autre utilisation médicale des virus repose sur leur spécificité et leur capacité à tuer les cellules qu'ils infectent. Les virus oncolytiques sont conçus en laboratoire spécifiquement pour attaquer et détruire les cellules cancéreuses. Un adénovirus génétiquement modifié connu sous le nom de H101 est utilisé depuis 2005 dans le cadre d'essais cliniques en Chine pour traiter les cancers de la tête et du cou. Les résultats sont prometteurs, avec un taux de réponse à court terme plus élevé à l'association de chimiothérapie et de thérapie virale qu'à la chimiothérapie seule. Ces recherches en cours pourraient annoncer le début d'une nouvelle ère de traitement du cancer, où les virus sont conçus pour détecter et spécifiquement tuer les cellules cancéreuses, quel que soit l'endroit où elles se sont propagées dans le corps.

    Une troisième utilisation des virus en médecine repose sur leur spécificité et consiste à utiliser des bactériophages dans le traitement des infections bactériennes. Les maladies bactériennes sont traitées aux antibiotiques depuis les années 1940. Cependant, au fil du temps, de nombreuses bactéries ont développé une résistance aux antibiotiques. Un bon exemple est le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM, prononcé « mersa »), une infection couramment contractée dans les hôpitaux. Cette bactérie est résistante à divers antibiotiques, ce qui la rend difficile à traiter. L'utilisation de bactériophages spécifiques à ces bactéries permettrait de contourner leur résistance aux antibiotiques et, en particulier, de les tuer. Bien que la phagothérapie soit utilisée en République de Géorgie pour traiter les bactéries résistantes aux antibiotiques, son utilisation pour traiter les maladies humaines n'a pas été approuvée dans la plupart des pays. Cependant, l'innocuité du traitement a été confirmée aux États-Unis lorsque la Food and Drug Administration des États-Unis a approuvé la pulvérisation de bactériophages sur les viandes afin de détruire le pathogène alimentaire Listeria. À mesure que de plus en plus de souches de bactéries résistantes aux antibiotiques évoluent, l'utilisation de bactériophages pourrait constituer une solution potentielle au problème, et le développement de la phagothérapie intéresse vivement les chercheurs du monde entier.

    Résumé

    Les virus provoquent diverses maladies chez l'homme. Nombre de ces maladies peuvent être évitées grâce à l'utilisation de vaccins viraux, qui stimulent l'immunité protectrice contre le virus sans provoquer de maladie majeure. Les vaccins viraux peuvent également être utilisés contre les infections virales actives, renforçant ainsi la capacité du système immunitaire à contrôler ou à détruire le virus. Une série de médicaments antiviraux ciblant les enzymes et autres produits protéiques des gènes viraux ont été développés et utilisés avec un succès mitigé. Des combinaisons de médicaments anti-VIH ont été utilisées pour contrôler efficacement le virus, prolongeant ainsi la durée de vie des personnes infectées. Les virus ont de nombreuses utilisations dans les médicaments, notamment dans le traitement des maladies génétiques, du cancer et des infections bactériennes.

    Lexique

    atténuation
    affaiblissement d'un virus pendant la mise au point
    mutation dorsale
    lorsqu'un vaccin à virus vivant retrouve son phénotype pathogène
    thérapie génique
    traitement des maladies génétiques en ajoutant des gènes et en utilisant des virus pour transporter les nouveaux gènes à l'intérieur de la cellule
    virus oncolytique
    virus conçu pour infecter et tuer spécifiquement les cellules cancéreuses
    phagothérapie
    traitement de maladies bactériennes à l'aide de bactériophages spécifiques à une bactérie particulière
    vaccin
    solution affaiblie de composants viraux, de virus ou d'autres agents qui produisent une réponse immunitaire