Introduction à la virologie

Introduction à la Virologie

Les virus ont mauvaise réputation

• Les virus possèdent une mauvaise réputation, car ils sont associés à des mauvaises nouvelles et à la pandémie.
• Citation de Peter Medawar (prix Nobel 1960) : « bad news wrapped into proteins ».
• Les virus ont causé des pandémies passées, actuelles et à venir.

Parasitisme intracellulaire obligatoire

• Les micro-organismes sont rudimentaires.
• Leur multiplication se fait par réplication.
• Ils sont dépourvus de machinerie permettant la production d'énergie, la réplication autonome du génome, la synthèse protéique et l'assemblage.
• Ils détournent la machinerie de la cellule infectée pour se reproduire.

Notion d'Hôte

• La notion d'hôte est cruciale en virologie.
• Hôte cellulaire : interactions bidirectionnelles entre le virus et la cellule hôte.
• Hôte organisme : le devenir de l'infection dépend de l'immunocompétence de l'hôte.
  • Sujet immunocompétent : réponse immunitaire potentiellement permettant l'élimination du virus.
  • Sujet immunodéprimé : infections opportunistes plus sévères.

Qu'est-ce qu'un virus ?

• Un virus est un micro-organisme de structure simple.
• Il possède un génome viral, une capside et une enveloppe (ou pas).
• Les glycoprotéines se trouvant sur l'enveloppe aident à la fixation et à la pénétration cellulaire.

Taille, génome et gènes

• Taille : de 25 nm (parvovirus) à 300 nm (poxvirus).
• Génome : de < 2000 pb (HDV) à > 200 000 pb (HerpèsV et poxV).
• Gènes : de 1 gène (HDV) à 150-200 gènes (EBV).

ADN et ARN

• ADN : stable biochimiquement et génétiquement car les enzymes peuvent corriger les erreurs de recopiage.
• ARN : peu stable biochimiquement et génétiquement car les enzymes ne peuvent pas corriger les erreurs. Il est sensible aux hydrolyses chimiques et enzymatiques.

Capside virale

• La capside est un ensemble de protéines qui s'organisent autour du génome viral, en symétrie cubique (icosaédrique) ou hélicoïdale.
• 2 fonctions essentielles de la capside : protection du génome viral et fixation aux récepteurs cellulaires (pour les virus nus, avant endocytose).

Enveloppe virale

• L'enveloppe dérive des membranes cellulaires.
• Elle confère une fragilité au virus et permet une transmission directe des virus enveloppés.
• Elle est modifiée par insertion de protéines virales (souvent glycosylées), formant des spicules, qui participent à l'attachement et à l'antigénicité.

Physiopathologie des infections virales

...un virus est un programme génétique

• Un virus est un programme génétique qui véhicule des messages simples : « reproduisez-moi ! », « acceptez-moi ! »

Multiplication d'un virus dans la cellule

• Le spectre de l'hôte et le tropisme cellulaire sont importants.
• La sensibilité de la cellule à l'infection dépend de la présence de récepteurs.
• La permissivité de la cellule est la capacité à « fabriquer » des virions.
• La multiplication du virus se déroule en plusieurs étapes : pénétration, réplication du génome, production et libération des virions.

Sensibilité d'une cellule à l'infection

• L'expression des récepteurs (et co-récepteurs) viraux ou de structures annexes est importante.
• L'entrée du virus dans la cellule cible déclenche et poursuit le cycle viral, ou non.

Permissivité d'une cellule pour un virus

• La capacité d'une cellule à subir un cycle replicatif complet et à produire de nouveaux virions.
• Implique la présence de la machinerie cellulaire et des enzymes virales.

Devenir de la cellule infectée

• Infection productive (ou replicative ou lytique) : expression de tous les gènes viraux et généralement mort de la cellule.
• Infection abortive : interruption du cycle viral avant sa complétion et généralement survie de la cellule.
• Infection latente : expression de quelques gènes de latence, mauvaise reconnaissance par le système immunitaire, pas de réplication et pas de contagiosité.
• Reprise du cycle lytique (réactivation virale) : à partir de la latence.

Latence et réactivation

• L'exemple du virus herpès simplex est utilisé pour illustrer le phénomène de latence et de réactivation.

Modes de transmission des virus

• Transmission horizontale : directe (aérienne, foeco-orale, sexuelle) et indirecte (aliments, eau, seringues, produits biologiques, vecteurs animaux).

Relation structure-transmission

• Les virus nus résistent au milieu extérieur et peuvent être transmis par différentes voies.
• Les virus enveloppés sont fragiles et sont principalement transmis par voie interhumaine directe.

Transmission de l'infection virale (verticale)

• Transmission de la mère à l'enfant (voie transplacentaire, périnatale, maternage et allaitement). Espèces de virus : rubéole, CMV, B19, VIH, VHB, HSV, VIH, HTLV1

Transmission virale

• Tableau présentant les modes de transmission de différents virus (aérienne, foeco-orale, etc.)

Infection virale de l'organisme humain

• Différents types d'infections virales (localisées, généralisées) et développement de l'infection. (entrée, multiplication, diffusion, excrétion, persistance éventuelle)

Défis des infections virales

• Infections localisées et généralisées.

Défenses antivirales de l'organisme

• Les barrières physiques (peau, muqueuses).
• Les réactions inflammatoires et l'immunité naturelle.
• Les mécanismes spécifiques (immunité humorale et cellulaire).

Destruction de l'hôte

• Sélection de virus à faible pathogénicité (symbiose hôte-virus).
• Infections virales persistantes.

Évasion immunitaire

• Les virus évitent la reconnaissance et le bon fonctionnement du système immunitaire pour persister.

Principales stratégies d'évasion immunitaire

• Expression nulle ou restreinte d'antigènes viraux.
• Variabilité génétique et antigénique des virus.
• Interférence avec la présentation des antigènes.

Empêcher le bon fonctionnement de l'immunité

• Activité anti-NK des virus.
• Atteinte directe des cellules de l'immunité adaptative.
• Interférence avec l'action des facteurs solubles.
• Protection de la cellule infectée de la mort cellulaire.

Principaux modes de persistance virale:

• Infection chronique (réplication continue, production virale variable, contagiosité persistante) et infection latente (réplication épisodique, pas de production virale constante).

Immuno-pathogénicité

• La réaction immunitaire n'est pas toujours favorable à l'hôte. Exemples donnés : déplétion CD4 (VIH), cytolyse hépatique (VHB), pneumonie à CMV, mononucléose infectieuse (EBV) et tempête cytokinique (SARS-CoV-2).

Diagnostic d'une infection virale au laboratoire

• Diagnostic direct : détection de virus ou de composants viraux (par exemple : visualisation des virions de façon visuelle en microscopie électronique, isolement viral en culture cellulaire, détection des antigènes viraux et technique de quantification du génome viral).
• Diagnostic indirect : détection des anticorps spécifiques (sérologie). techniques utilisés pour la détection des anticorps (tests immuno-enzymatiques).

Diagnostic virologique: sites de prélèvement

• Sites de prélèvements importants à considérer, comme l'entrée, la multiplication primaire et les sites d'excrétion selon le type d'infection.

Diagnostic indirect

• Détection d'anticorps totaux (IgG ou IgM).
• Trace indirecte d'une infection passée ou en cours.
• Antigènes spécifiques utilisés.

Principales techniques utilisées

• ELISA, chimiluminescence, Western Blot, tests rapides (immuno-diffusion).

Limites du diagnostic indirect

• Délai d'apparition des anticorps (fenêtre sérologique).
• Réponse immunitaire de l'hôte.
• Passages passifs d'anticorps.
• Peu adapté au diagnostic des réactivations.

Importance du prélèvement

• Prélèvements précoces et orientés en fonction de l'étiologie suspectée.
• Suivre les règles de prélèvement et d'acheminement.

Détection d'antigènes viraux

• Utilisation d'anticorps spécifiques.
• Techniques automatisées (ELISA).
• Techniques rapides.

Détection d'acides nucléiques viraux

• Utilisation de sondes et d'oligonucleotides spécifiques.
• Techniques de PCR.
• Techniques de séquençage.
• Techniques multiplex.

Amplification génique (PCR)

• Techniques quantifiables et automatisables pour l'amplification.

Diagnostic virologique: importance

• Choix judicieux des techniques de diagnostic en fonction de la question posée et en réduisant les redondances et examens inutiles.

Détection de rotavirus dans les selles

• Détection rapide d'antigènes viraux par test immunochromatographique.

Détection du virus herpès simplex

• Isolement en culture cellulaire et PCR quantitative.

Diagnostic d'une infection VIH

• Sérologie automatisée.
• PCR quantitative (charge virale).
• Séquençage utilisé pour plus de précision.

Suivi d'une infection chronique (VIH, VHC)

• Utilisations de la PCR quantitative pour la charge virale.
• Techniques de séquençage pour le suivi.

Interprétation raisonnée des examens

• Facteurs cliniques, technique utilisée, paramètres virologiques et données biologiques associés.

Le diagnostic virologique : hier et aujourd'hui

• Diagnostic se basant sur des hypothèses diagnostiques du micro-organisme ciblé par le clinicien.
• Techniques et laboratoire adaptés nécessaires.

Les techniques -du présent et du futur

• Approche syndromique : prélèvement unique et multiples cibles.
• Détection moléculaire par PCR multiplex et puces ADN.
• Tests unitaires et/ou par séries au labo ou au lit du malade.

PCR multiplex miniaturisées (exemple FilmArray®)

• Analyse rapide et automatisée. Analyse de multiples éléments dans un temps court.

Multiplication de tests délocalisés depuis 2020

• Systèmes Qiastat, GenXpert et IDnow.
• Formation et coûts importants à considérer.

Traitement des infections virales

• Lien fréquent entre niveau de réplication virale et retentissement clinique.
• Objectifs du traitement antiviral : bloquer la réplication et être bien toléré.
• Cible les étapes spécifiques du cycle viral.

Traitements anti-VIH

• Anti-CCR5 & Inhibiteurs de fusion.
• Inhibiteurs de la transcriptase inverse (RT).
• Inhibiteurs des intégrases.
• Anti-protéases.

Limites de la chimiothérapie antivirale

• Spécificité d'action souvent étroite.
• Pas de thérapie à large spectre, diagnostic virologique précis nécessaire.
• Troubles liés à la multiplication, incapacité à éradiquer l'infection latente.
• Emergence de résistances, interactions pharmacologiques, toxicité et coût.

Prévention des infections virales

• Procédures de prévention des infections nosocomiales virales.

Prévention des infections nosocomiales virales: procédures non spécifiques

• Procédures standard.
• Matériels à usage unique.
• Nettoyage, désinfection, stérilisation des dispositifs recyclables.
• Précautions accrues pour les agents pathogènes.
• Exemples liés au virus Ebola et aux fièvres hémorragiques.

Précautions standard pour la manipulation des produits biologiques (I & II)

• Procédures spécifiques pour la prévention des risques (protection individuelle, matériel et gestes techniques adaptés) et le traitement des déchets (transport sécurisé, gestion et évacuation des déchets).

Produits virucides courants

• Produits utilisés pour désinfecter et tuer les virus.

Conduite à tenir en cas d'accident d'exposition à un liquide biologique

• Procédure de sécurité et protocole à suivre en cas d'incident d'accident.

En conclusion...

• L'infection virale implique divers partenaires (organisme infecté, cellules, système immunitaire) et des stratégies évolutionnistes.
• Le diagnostic virologique est clé avec les examens et rôle clé des équipes paramédicales, hygiène et prélèvements, et biologie délocalisée.