Skip to main content
Global

17.1 : Virus

  • Page ID
    186083
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Personne ne sait exactement quand les virus sont apparus ni d'où ils viennent, étant donné que les virus ne laissent pas d'empreintes historiques telles que des fossiles. Les virus modernes sont considérés comme une mosaïque d'acides nucléiques extraits de diverses sources tout au long de leur évolution respective. Les virus sont des entités parasitaires acellulaires qui ne sont classées dans aucun domaine car elles ne sont pas considérées comme vivantes. Ils n'ont pas de membrane plasmique, d'organites internes ou de processus métaboliques, et ils ne se divisent pas. Ils infectent plutôt une cellule hôte et utilisent les processus de réplication de l'hôte pour produire des particules virales de descendance. Les virus infectent toutes les formes d'organismes, y compris les bactéries, les archées, les champignons, les plantes et les animaux. Les êtres vivants grandissent, se métabolisent et se reproduisent. Les virus se répliquent, mais pour ce faire, ils dépendent entièrement de leurs cellules hôtes. Ils ne se métabolisent pas et ne se développent pas, mais sont assemblés sous leur forme mature.

    Dans A, une micrographie électronique montre le virus de la mosaïque du tabac, qui a la forme d'un rectangle long et fin. La photo B montre une feuille d'orchidée dans différents états de décomposition. Les premiers symptômes sont des taches jaunes et brunes. Finalement, la feuille entière devient jaune avec des taches brunes, puis complètement brune.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : (a) Le virus de la mosaïque du tabac, observé par microscopie électronique à transmission, a été le premier virus découvert. (b) Les feuilles d'une plante infectée sont montrées. (crédit a : données à barre d'échelle fournies par Matt Russell ; crédit b : modification des travaux de l'USDA, archives du département de pathologie végétale, Université de l'État de Caroline du Nord)

    Les virus sont divers. Leur structure, leurs méthodes de réplication et leurs hôtes cibles, voire leurs cellules hôtes, varient. Bien que la majeure partie de la diversité biologique puisse être comprise à travers l'histoire de l'évolution, comme la façon dont les espèces se sont adaptées aux conditions et à l'environnement, beaucoup de choses sur l'origine et l'évolution des virus

    Comment les virus se répliquent

    Les virus ont été découverts pour la première fois après la mise au point d'un filtre en porcelaine, appelé filtre Chamberland-Pasteur, qui pouvait éliminer toutes les bactéries visibles au microscope de tout échantillon liquide. En 1886, Adolph Meyer a démontré qu'une maladie des plants de tabac, la maladie de la mosaïque du tabac, pouvait être transmise d'une plante malade à une plante saine grâce à des extraits liquides de plantes. En 1892, Dmitri Ivanowski a montré que cette maladie pouvait être transmise de cette manière même après que le filtre Chamberland-Pasteur ait éliminé toutes les bactéries viables de l'extrait. Pourtant, il a fallu de nombreuses années avant qu'il ne soit prouvé que ces agents infectieux « filtrables » n'étaient pas simplement de très petites bactéries, mais qu'ils constituaient un nouveau type de particules minuscules causant des maladies.

    Les virions, des particules virales uniques, sont très petits, d'environ 20 à 250 nanomètres (1 nanomètre = 1/1 000 000 mm). Ces particules virales individuelles constituent la forme infectieuse d'un virus situé à l'extérieur de la cellule hôte. Contrairement aux bactéries (qui sont environ 100 fois plus grosses), nous ne pouvons pas détecter les virus au microscope optique, à l'exception de certains grands virions de la famille des poxvirus (Figure\(\PageIndex{2}\)).

    Les tailles relatives sur une échelle logarithmique, de 0,1 nm à 1 m, sont indiquées. Les objets sont présentés du plus petit au plus grand. Le plus petit objet représenté, un atome, mesure environ 0,1 nm. Une molécule en C60, ou buckyball, mesure 1 nm. Les autres objets les plus importants présentés sont les lipides et les protéines ; ces molécules se situent entre 1 et 10 nm. Le virus de la grippe se trouve à environ 100 nm. Les bactéries et les mitochondries mesurent environ 1 µm. Les globules rouges humains mesurent environ 7 µm. Les cellules végétales et animales mesurent entre 10 et 100 µm. Le pollen d'une fleur Morning Glory et d'un œuf humain mesurent entre 100 µm et 1 mm. Un œuf de grenouille mesure environ 1 mm.
    Figure\(\PageIndex{2}\) : La taille d'un virus est très petite par rapport à la taille des cellules et des organites.

    Ce n'est que lors de la mise au point du microscope électronique dans les années 1940 que les scientifiques ont eu une première bonne idée de la structure du virus de la mosaïque du tabac (Figure\(\PageIndex{1}\)) et d'autres virus. La structure de surface des virions peut être observée à la fois par microscopie électronique à balayage et par transmission, tandis que les structures internes du virus ne peuvent être observées que sur des images au microscope électronique à transmission (Figure\(\PageIndex{3}\)).

    Deux photos du virus Ebola sont présentées. La photo A est une micrographie électronique à balayage. Il existe de nombreux virus tridimensionnels à extrémité ronde et longs présentés. La photo B est une micrographie électronique à transmission améliorée en couleur. Les virus ont la même taille et la même forme que sur la photo A, mais ici, une certaine structure interne est visible en coupe longitudinale.
    Figure\(\PageIndex{3}\) : Le virus Ebola est illustré ici tel qu'il est visualisé par (a) une micrographie électronique à balayage et (b) une micrographie électronique à transmission. (crédit a : modification des travaux de Cynthia Goldsmith, CDC ; crédit b : modification des travaux de Thomas W. Geisbert, faculté de médecine de l'université de Boston ; données à l'échelle de Matt Russell)

    L'utilisation de cette technologie a permis de découvrir de nombreux virus de tous les types d'organismes vivants. Ils ont d'abord été regroupés selon leur morphologie commune, c'est-à-dire leur taille, leur forme et leurs structures distinctives. Plus tard, les groupes de virus ont été classés selon le type d'acide nucléique qu'ils contenaient, ADN ou ARN, et selon que leur acide nucléique était simple ou double brin. Plus récemment, l'analyse moléculaire des cycles de réplication virale a permis d'affiner leur classification.

    Un virion est constitué d'un noyau d'acide nucléique, d'un enrobage protéique externe et parfois d'une enveloppe externe constituée de membranes protéiques et phospholipidiques dérivées de la cellule hôte. La différence la plus visible entre les membres des familles virales est leur morphologie, qui est très diverse. Une caractéristique intéressante de la complexité virale est que la complexité de l'hôte n'est pas corrélée à la complexité du virion. Certaines des structures viriennes les plus complexes sont observées dans les bactériophages, des virus qui infectent les organismes vivants les plus simples, les bactéries.

    Les virus se présentent sous de nombreuses formes et tailles, mais elles sont cohérentes et distinctes pour chaque famille virale (Figure\(\PageIndex{4}\)). Tous les virions possèdent un génome d'acide nucléique recouvert d'une couche protectrice de protéine, appelée capside. La capside est constituée de sous-unités protéiques appelées capsomères. Certaines capsides virales sont de simples « sphères » polyédriques, tandis que d'autres ont une structure assez complexe. La structure externe qui entoure la capside de certains virus est appelée enveloppe virale. Tous les virus utilisent une sorte de glycoprotéine pour se fixer à leurs cellules hôtes au niveau de molécules appelées récepteurs viraux. Le virus exploite ces molécules de surface cellulaire, que la cellule utilise à d'autres fins, afin de reconnaître et d'infecter des types de cellules spécifiques. Par exemple, le virus de la rougeole utilise une glycoprotéine de surface cellulaire chez l'homme qui agit normalement dans les réactions immunitaires et peut-être dans l'interaction entre les spermatozoïdes et les ovules lors de la fécondation. L'attachement est nécessaire pour que les virus pénètrent plus tard dans la membrane cellulaire, injectent le génome viral et terminent leur réplication à l'intérieur de la cellule.

    Le bactériophage T4, qui infecte la bactérie E. coli, est l'un des virions les plus complexes connus ; le T4 possède une structure de queue protéique que le virus utilise pour se fixer à la cellule hôte et une structure de tête qui abrite son ADN.

    L'adénovirus, un virus animal non enveloppé qui cause des maladies respiratoires chez l'homme, utilise des pointes de protéines qui dépassent de ses capsomères pour se fixer à la cellule hôte. Les virus non enveloppés incluent également ceux qui causent la poliomyélite (poliovirus), les verrues plantaires (papillomavirus) et l'hépatite A (virus de l'hépatite A). Les virus non enveloppés ont tendance à être plus robustes et à avoir plus de chances de survivre dans des conditions difficiles, comme dans les intestins.

    Les virions enveloppés tels que le VIH (virus de l'immunodéficience humaine), agent causal du SIDA (syndrome d'immunodéficience acquise), sont constitués d'acides nucléiques (ARN dans le cas du VIH) et de protéines capsidiques entourés d'une enveloppe bicouche phospholipidique et de ses protéines associées (Figure\(\PageIndex{4}\)). La varicelle, la grippe et les oreillons sont des exemples de maladies causées par des virus munis d'enveloppes. En raison de la fragilité de l'enveloppe, les virus non enveloppés sont plus résistants aux changements de température, de pH et à certains désinfectants que les virus enveloppés.

    Dans l'ensemble, la forme du virion et la présence ou l'absence d'une enveloppe nous renseignent peu sur les maladies que les virus peuvent provoquer ou sur les espèces qu'ils peuvent infecter, mais constituent tout de même un moyen utile pour commencer à classer les virus.

    ART CONNECTION

    Une illustration montre le bactériophage T4, qui abrite son génome d'ADN dans une tête hexagonale. Une longue queue droite part du bas de la tête. Les fibres de la queue fixées à la base de la queue sont courbées, comme des pattes d'araignée. Un adénovirus héberge son génome d'ADN dans une capside ronde composée de nombreuses petites sous-unités de capsomères. Les glycoprotéines s'étendent à partir du capsomère, comme les épingles d'un coussin à épingles. Le rétrovirus du VIH héberge son génome d'ARN et une enzyme appelée transcriptase inverse dans une capside en forme de balle. Une enveloppe virale sphérique, bordée de protéines matricielles, entoure la capside. Les glycoprotéines s'étendent à partir de l'enveloppe virale.
    Figure\(\PageIndex{4}\) : Les virus peuvent être de forme complexe ou relativement simples. Cette figure montre trois virions relativement complexes : le bactériophage T4, avec son groupe de tête contenant de l'ADN et ses fibres caudales qui se fixent aux cellules hôtes ; l'adénovirus, qui utilise des pointes provenant de sa capside pour se lier aux cellules hôtes ; et le VIH, qui utilise des glycoprotéines intégrées à son enveloppe pour ce faire. Remarquez que le VIH contient des protéines appelées protéines matricielles, internes à l'enveloppe, qui aident à stabiliser la forme du virion. Le VIH est un rétrovirus, ce qui signifie qu'il transcrit à l'envers son génome d'ARN en ADN, qui est ensuite épissé dans l'ADN de l'hôte. (crédit « bactériophage, adénovirus » : modification des travaux par le NCBI, NIH ; crédit « rétrovirus du VIH » : modification des travaux par le NIAID, NIH)

    Parmi les affirmations suivantes concernant la structure du virus, laquelle est vraie ?

    1. Tous les virus sont enfermés dans une membrane virale.
    2. Le capsomère est composé de petites sous-unités protéiques appelées capsides.
    3. L'ADN est le matériel génétique de tous les virus.
    4. Les glycoprotéines aident le virus à se fixer à la cellule hôte.

    Contrairement à tous les organismes vivants qui utilisent l'ADN comme matériel génétique, les virus peuvent utiliser de l'ADN ou de l'ARN comme leur matériel génétique. Le noyau du virus contient le génome ou le contenu génétique total du virus. Les génomes viraux ont tendance à être plus petits que ceux des bactéries ou des eucaryotes et ne contiennent que les gènes codant pour les protéines que le virus ne peut pas obtenir de la cellule hôte. Ce matériel génétique peut être simple brin ou bicaténaire. Il peut également être linéaire ou circulaire. Alors que la plupart des virus contiennent un seul segment d'acide nucléique, d'autres ont un génome composé de plusieurs segments.

    Les virus à ADN ont un noyau d'ADN. L'ADN viral dirige les protéines de réplication de la cellule hôte pour synthétiser de nouvelles copies du génome viral et pour transcrire et traduire ce génome en protéines virales. Les virus à ADN provoquent des maladies humaines telles que la varicelle, l'hépatite B et certaines maladies vénériennes comme l'herpès et les verrues génitales.

    Les virus à ARN contiennent uniquement de l'ARN dans leur noyau. Pour répliquer leurs génomes dans la cellule hôte, les génomes des virus à ARN codent des enzymes qui ne se trouvent pas dans les cellules hôtes. Les enzymes à ARN polymérase ne sont pas aussi stables que les ADN polymérases et commettent souvent des erreurs lors de la transcription. Pour cette raison, les mutations, les modifications de la séquence nucléotidique, chez les virus à ARN sont plus fréquentes que dans les virus à ADN. Cela entraîne une évolution et une modification plus rapides des virus à ARN. Par exemple, le fait que la grippe soit un virus à ARN est l'une des raisons pour lesquelles un nouveau vaccin antigrippal est nécessaire chaque année. Les maladies humaines causées par les virus à ARN incluent l'hépatite C, la rougeole et la rage.

    Les virus peuvent être considérés comme des parasites intracellulaires obligatoires. Le virus doit se fixer à une cellule vivante, y être absorbé, fabriquer ses protéines et copier son génome, et trouver un moyen d'échapper à la cellule afin que le virus puisse infecter d'autres cellules et, en fin de compte, d'autres individus. Les virus ne peuvent infecter que certaines espèces d'hôtes et uniquement certaines cellules de cet hôte. La base moléculaire de cette spécificité est qu'une molécule de surface particulière, connue sous le nom de récepteur viral, doit se trouver à la surface de la cellule hôte pour que le virus puisse s'y fixer. De plus, les différences métaboliques observées entre les différents types de cellules en fonction de l'expression génétique différentielle sont probablement un facteur dans lequel les cellules qu'un virus peut utiliser pour se répliquer. La cellule doit fabriquer les substances dont le virus a besoin, telles que des enzymes pour lesquelles le génome du virus lui-même ne possède pas de gènes, sinon le virus ne pourra pas se répliquer à l'aide de cette cellule.

    Étapes des infections virales

    Un virus doit « prendre le contrôle » d'une cellule pour se répliquer. Le cycle de réplication virale peut provoquer des changements biochimiques et structuraux dramatiques dans la cellule hôte, ce qui peut endommager les cellules. Ces modifications, appelées effets cytopathiques, peuvent modifier les fonctions cellulaires ou même détruire la cellule. Certaines cellules infectées, comme celles infectées par le virus du rhume (rhinovirus), meurent par lyse (éclatement) ou par apoptose (mort cellulaire programmée ou « suicide cellulaire »), libérant ainsi tous les virions descendants en une seule fois. Les symptômes des maladies virales résultent de la réponse immunitaire au virus, qui tente de contrôler et d'éliminer le virus de l'organisme, et des dommages cellulaires causés par le virus. De nombreux virus animaux, tels que le VIH (virus de l'immunodéficience humaine), quittent les cellules infectées du système immunitaire par un processus connu sous le nom de bourgeonnement, au cours duquel les virions quittent la cellule individuellement. Pendant le processus de bourgeonnement, la cellule ne subit pas de lyse et n'est pas immédiatement tuée. Cependant, les dommages causés aux cellules infectées par le VIH peuvent empêcher les cellules de fonctionner en tant que médiateurs de l'immunité, même si les cellules restent vivantes pendant un certain temps. La plupart des infections virales productives suivent des étapes similaires dans le cycle de réplication du virus : fixation, pénétration, décapage, réplication, assemblage et libération.

    Un virus se fixe à un site récepteur spécifique sur la membrane de la cellule hôte par l'intermédiaire de protéines de fixation présentes dans la capside ou de protéines intégrées dans son enveloppe. L'attachement est spécifique et, en général, un virus ne se fixe qu'aux cellules d'une ou de quelques espèces et uniquement à certains types de cellules de ces espèces possédant les récepteurs appropriés.

    CONCEPT EN ACTION

    Regardez cette vidéo pour une explication visuelle de la façon dont la grippe attaque le corps.

    Contrairement aux virus animaux, l'acide nucléique des bactériophages est injecté nu dans la cellule hôte, laissant la capside à l'extérieur de la cellule. Les virus végétaux et animaux peuvent pénétrer dans leurs cellules par endocytose, au cours de laquelle la membrane cellulaire entoure et engloutit l'ensemble du virus. Certains virus enveloppés pénètrent dans la cellule lorsque l'enveloppe virale fusionne directement avec la membrane cellulaire. Une fois à l'intérieur de la cellule, la capside virale est dégradée et l'acide nucléique viral est libéré, qui devient ensuite disponible pour la réplication et la transcription.

    Le mécanisme de réplication dépend du génome viral. Les virus à ADN utilisent généralement les protéines et les enzymes des cellules hôtes pour produire de l'ADN supplémentaire qui est utilisé pour copier le génome ou être transcrit en ARN messager (ARNm), qui est ensuite utilisé dans la synthèse des protéines. Les virus à ARN, tels que le virus de la grippe, utilisent généralement le noyau d'ARN comme matrice pour la synthèse de l'ARN génomique viral et de l'ARNm. L'ARNm viral est traduit en enzymes virales et en protéines de capside pour assembler de nouveaux virions (Figure\(\PageIndex{5}\)). Bien entendu, il existe des exceptions à cette tendance. Si une cellule hôte ne fournit pas les enzymes nécessaires à la réplication virale, les gènes viraux fournissent les informations nécessaires à la synthèse directe des protéines manquantes. Les rétrovirus, tels que le VIH, possèdent un génome d'ARN qui doit être transcrit en sens inverse pour former de l'ADN, qui est ensuite inséré dans l'ADN de l'hôte. Pour convertir l'ARN en ADN, les rétrovirus contiennent des gènes qui codent la transcriptase inverse, une enzyme spécifique au virus, qui transcrit une matrice d'ARN en ADN. Le fait que le VIH produise certaines de ses propres enzymes, qui ne se trouvent pas chez l'hôte, a permis aux chercheurs de mettre au point des médicaments qui inhibent ces enzymes. Ces médicaments, y compris l'inhibiteur de la transcriptase inverse AZT, inhibent la réplication du VIH en réduisant l'activité de l'enzyme sans affecter le métabolisme de l'hôte.

    La dernière étape de la réplication virale est la libération des nouveaux virions dans l'organisme hôte, où ils peuvent infecter les cellules adjacentes et répéter le cycle de réplication. Certains virus sont libérés lorsque la cellule hôte meurt et d'autres peuvent quitter les cellules infectées en traversant la membrane sans tuer directement la cellule.

    ART CONNECTION

    L'illustration montre les étapes d'une infection par le virus de la grippe. À l'étape 1, le virus de la grippe se fixe à un récepteur d'une cellule épithéliale cible. À l'étape 2, la cellule engloutit le virus par endocytose, et le virus s'enferme dans la membrane plasmique de la cellule. À l'étape 3, la membrane se dissout et le contenu viral est libéré dans le cytoplasme. L'ARNm viral entre dans le noyau, où il est répliqué par l'ARN polymérase virale. À l'étape 4, l'ARNm viral sort vers le cytoplasme, où il est utilisé pour fabriquer des protéines virales. À l'étape 5, de nouvelles particules virales sont libérées dans le liquide extracellulaire. La cellule, qui n'est pas tuée au cours du processus, continue de produire un nouveau virus.
    Figure\(\PageIndex{5}\) : Lors d'une infection par le virus de la grippe, les glycoprotéines se fixent à une cellule épithéliale hôte. En conséquence, le virus est englouti. L'ARN et les protéines sont fabriqués et assemblés dans de nouveaux virions.

    Le virus de la grippe est conditionné dans une enveloppe virale qui fusionne avec la membrane plasmique. De cette façon, le virus peut quitter la cellule hôte sans la tuer. Quel avantage le virus obtient-il en maintenant la cellule hôte en vie ?

    CONCEPT EN ACTION

    Cliquez sur ce didacticiel sur les virus pour identifier les structures, les modes de transmission, de réplication, etc.

    Virus et maladies

    Les virus provoquent diverses maladies chez les animaux, y compris les humains, allant du rhume à des maladies potentiellement mortelles comme la méningite (Figure\(\PageIndex{6}\)). Ces maladies peuvent être traitées par des médicaments antiviraux ou par des vaccins, mais certains virus, tels que le VIH, sont capables 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\(\PageIndex{6}\) : Les virus sont à l'origine de 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. Un vaccin peut être préparé à l'aide de virus vivants affaiblis, de virus tués ou de sous-unités moléculaires du virus. En général, les virus vivants améliorent l'immunité, mais peuvent provoquer des maladies à une faible fréquence. Le vaccin viral tué et les virus sous-unitaires sont tous deux incapables de provoquer la maladie, mais ils entraînent généralement une immunité moins efficace ou durable.

    Les vaccins viraux vivants affaiblis sont conçus en laboratoire pour provoquer peu de symptômes chez les receveurs tout en les immunisant 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 aux États-Unis dans les années 1950 (vaccin tué) et 1960 (vaccin vivant) ont essentiellement éradiqué la maladie, qui a causé une paralysie musculaire chez les enfants et a semé la 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.

    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. Par exemple, le virus peut être cultivé dans des cellules d'un tube à essai, sur des embryons d'oiseaux ou sur des animaux vivants. L'adaptation à ces nouvelles cellules ou à la température induit des mutations dans les génomes du virus, ce qui permet à ceux-ci de mieux se développer en laboratoire tout en inhibant leur capacité à provoquer des maladies lorsqu'ils sont réintroduits dans les 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. Le danger lié à l'utilisation de vaccins vivants, qui sont généralement plus efficaces que les vaccins tués, est le risque faible mais important que ces virus reprennent leur forme pathogène par des rétromutations. 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. Cela 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 ou cellules hôtes. Dans le cas de la grippe, la mutation des gènes des molécules de surface aide le virus 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 peu que le même vaccin est utilisé année après année.

    Vaccins et médicaments antiviraux pour le traitement

    Dans certains cas, les vaccins peuvent être utilisés pour traiter une infection virale active. 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 où l'animal est mordu et celui où il entre dans le système nerveux central peut durer deux semaines ou plus. C'est suffisamment de temps pour vacciner une personne soupçonnée d'avoir été mordue par un animal enragé, et la réponse immunitaire renforcée par la vaccination est suffisante pour empêcher le virus de pénétrer dans les tissus nerveux. Ainsi, les conséquences neurologiques 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 qui touche l'homme, mais qui infecte généralement des populations limitées. Le virus Ebola est également l'une des principales causes de décès chez les gorilles. Transmis par les chauves-souris et les grands singes, ce virus peut entraîner la mort de 70 à 90 % des personnes infectées en deux semaines. En utilisant de nouveaux vaccins qui stimulent la réponse immunitaire, on peut espérer que le système immunitaire des personnes touchées sera mieux à même de contrôler le virus, ce qui pourrait réduire les taux de mortalité.

    Une autre façon de traiter les infections virales est l'utilisation de médicaments antiviraux. Ces médicaments ont souvent une capacité limitée à guérir les maladies virales, mais ils ont été utilisés pour contrôler et atténuer les symptômes d'une grande variété de maladies virales. Pour la plupart des virus, ces médicaments inhibent 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 ne guérit pas mais peut rendre les symptômes de la maladie plus faciles à gérer. Dans le cas de la grippe, des médicaments tels que le Tamiflu peuvent réduire la durée des symptômes de la « grippe » d'un ou deux jours, mais ils ne préviennent pas complètement les symptômes. D'autres médicaments antiviraux, tels que la ribavirine, ont été utilisés pour traiter diverses infections virales.

    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. 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).

    Lorsque l'un de ces médicaments est utilisé individuellement, le taux de mutation élevé du virus permet au virus de développer rapidement une résistance au médicament. La percée dans le traitement du VIH a été la mise au point d'un traitement antirétroviral hautement actif (HAART), qui fait appel à un mélange de différents médicaments, parfois appelé « cocktail » de médicaments. En attaquant le virus à différents stades de son cycle de réplication, il est difficile pour le virus de développer une résistance à plusieurs médicaments en même temps. Malgré tout, même avec l'utilisation de la thérapie HAART combinée, on craint qu'au fil du temps, le virus 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.

    Résumé

    Les virus sont des entités acellulaires qui ne peuvent généralement être observées qu'au microscope électronique. Leurs génomes contiennent de l'ADN ou de l'ARN, et ils se répliquent à l'aide des protéines de réplication d'une cellule hôte. Les virus sont divers et infectent les archées, les bactéries, les champignons, les plantes et les animaux. Les virus sont constitués d'un noyau d'acide nucléique entouré d'une capside protéique avec ou sans enveloppe lipidique externe.

    La réplication virale au sein d'une cellule vivante produit toujours des modifications dans la cellule, entraînant parfois la mort cellulaire et parfois la mort lente des cellules infectées. Le cycle de réplication du virus comporte six étapes de base : fixation, pénétration, décapage, réplication, assemblage et libération. Une infection virale peut être productive, entraînant la formation de nouveaux virions, ou non productive, ce qui signifie que le virus reste à l'intérieur de la cellule sans produire de nouveaux virions.

    Les virus sont à l'origine de 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. Des médicaments antiviraux qui ciblent 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.

    Connexions artistiques

    Figure\(\PageIndex{4}\) : Parmi les affirmations suivantes concernant la structure du virus, laquelle est vraie ?

    R. Tous les virus sont enfermés dans une membrane virale.
    B. Le capsomère est composé de petites sous-unités protéiques appelées capsides.
    C. L'ADN est le matériel génétique de tous les virus.
    D. Les glycoprotéines aident le virus à se fixer à la cellule hôte.

    Réponse

    D

    Figure\(\PageIndex{5}\) : Le virus de la grippe est emballé dans une enveloppe virale qui fusionne avec la membrane plasmique. De cette façon, le virus peut quitter la cellule hôte sans la tuer. Quel avantage le virus obtient-il en maintenant la cellule hôte en vie ?

    Réponse

    La cellule hôte peut continuer à produire de nouvelles particules virales.

    Lexique

    acellulaire
    cellules manquantes
    apoptose
    la mort cellulaire causée par l'induction des mécanismes internes d'une cellule, soit dans le cadre d'une étape naturelle du développement d'un organisme multicellulaire, soit par d'autres facteurs environnementaux tels que les signaux émis par les cellules du système immunitaire
    atténuation
    l'affaiblissement d'un virus lors du développement d'un vaccin
    capside
    l'enrobage protéique du noyau viral
    cytopathique
    causant des dommages cellulaires
    glycoprotéine
    une molécule de protéine à laquelle sont attachées des molécules de glucides
    vaccin
    solution affaiblie de composants viraux, de virus ou d'autres agents qui produisent une réponse immunitaire
    virion
    une particule virale individuelle à l'extérieur d'une cellule hôte
    enveloppe virale
    une bicouche lipidique qui enveloppe certains virus

    Contributeurs et attributions