Les virus - Cours PDF 2024-2025

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Département de Pharmacie Module : Biologie Cellulaire Faculté de Médecine 1ère année de pharmacie Université de Batna 2 Année universitaire : 2024-2025 Chapitre I. Les éléments de systématique 2. Les virus Introduction L'étude des virus possède une histoire riche et en constante évolution. Voici un aperçu des étapes clés dans le développement de la virologie : 1. Premières Observations (fin du XIXe siècle) o Dmitri Ivanovsky et le virus de la mosaïque du tabac (TMV) : En 1892, Ivanovsky découvre qu'un filtrat provenant de plantes de tabac infectées peut provoquer une maladie chez des plantes saines, suggérant la présence d'un agent infectieux plus petit que les bactéries et qui ne peut pas être cultivé sur des milieux de culture standards. o Martinus Beijerinck : En 1898, Beijerinck introduit le terme "virus" (du latin "poison") et confirme que l'agent responsable du TMV peut se répliquer dans les cellules vivantes. 2. Développement des Techniques (XXe siècle) o Découverte du premier virus animal : En 1901, Walter Reed démontre que la fièvre jaune est causée par un virus, marquant la première identification d'un virus affectant l'homme. o Microscopie électronique (années 1930) : L'invention de la microscopie électronique permet aux scientifiques de visualiser directement les virus, révélant ainsi leur diversité structurelle. 3. Avancées en Biologie Moléculaire (années 1950-1970) o Génétique virale : Les années 1950 voient l'émergence de techniques pour étudier la génétique des virus, notamment l'isolement des acides nucléiques viraux. o Développement de vaccins : Des vaccins efficaces contre des virus comme la polio (développé par Jonas Salk en 1955) et la rougeole sont créés, ayant un impact significatif sur la santé publique. 1 Dr. ZATOUT Asma  4. Virologie Moléculaire (des années 1980 à aujourd'hui) o VIH et SIDA : La découverte du virus de l'immunodéficience humaine (VIH) au début des années 1980 a permis des avancées majeures dans la compréhension des rétrovirus et du système immunitaire. o Séquençage génomique : La capacité de séquencer les génomes viraux a révolutionné la virologie, permettant l'étude de l'évolution virale et le développement de traitements ciblés. I. Définition Les virus sont des agents infectieux microscopiques et non cellulaires qui ne peuvent se reproduire qu’à l'intérieur d'une cellule hôte. Ils ne sont pas capables de réaliser des processus métaboliques de manière autonome, ce qui les distingue des bactéries et autres micro-organismes. Les virus varient considérablement en taille, allant généralement de 20 à 300 nanomètres (nm) de diamètre. II. Structure La structure des virus est à la fois simple et spécialisée, ce qui leur permet d'infecter efficacement les cellules hôtes. Voici les composants principaux (voir fig.1) : II.1. Matériel génétique Virus à ADN : Contiennent de l'ADN à simple ou double brin. Virus à ARN : Peuvent être à ARN simple brin (ssARN) ou à ARN double brin (dsARN), certains étant segmentés. II.2. Capside La capside est une coquille protéique qui protège le génome viral et joue un rôle dans l'infection. Elle est composée de sous-unités protéiques appelées capsomères. II.3. Enveloppe Certains virus possèdent une membrane lipidique acquise à partir de la cellule hôte lors de la bourgeonnement. Cette enveloppe contient des protéines virales ou des glycoprotéines qui sont essentielles pour l'attachement aux cellules hôtes (exemple : VIH). 2 Dr. ZATOUT Asma  Figure 1. Structure généralisée du virus III. Classification des virus Les virus peuvent être classés en fonction de plusieurs critères, notamment leur matériel génétique, leur forme et le type d'hôte qu'ils infectent. Voici les principales catégories : III.1. Types de matériel génétique La classification des virus selon leur méthode de réplication les divise en plusieurs catégories : III.1.1. Virus à ADN : Virus à ADN double brin (dsDNA) : Herpèsvirus, virus de l'hépatite B, virus de la variole. Virus à ADN simple brin (ssDNA) : Parvovirus. III.1.2. Virus à ARN : Virus à ARN simple brin (ssRNA) : Virus de la rougeole, poliovirus. Virus à ARN double brin (dsRNA) : Rotavirus. III.1.3. Rétrovirus : Les rétrovirus convertissent leur ARN en ADN à l'intérieur de la cellule hôte. Un exemple est le VIH, qui est classé comme un virus à ARN simple brin (ssRNA). 3 Dr. ZATOUT Asma III.2. Morphologie La morphologie des virus fait référence à leur forme et à leurs caractéristiques structurales, en particulier en ce qui concerne la distinction entre les virus enveloppés et non enveloppés. Voici les principales catégories (voir fig. 2) : III.2.1. Formes 1. Virus hélicoïdaux Les virus hélicoïdaux sont caractérisés par une structure en forme de tige ou cylindrique. Un exemple notable est le virus de la mosaïque du tabac (TMV), qui présente une morphologie unique. Ces virus sont constitués d'une disposition en spirale de sous-unités protéiques appelées capsomères, qui entourent le matériel génétique viral. Cette configuration hélicoïdale permet non seulement de protéger le matériel génétique, mais joue également un rôle crucial dans la capacité du virus à se fixer et à pénétrer dans les cellules hôtes, facilitant ainsi l'infection. 2. Virus icosaédriques Les virus icosaédriques sont caractérisés par une forme sphérique, hautement efficace pour enfermer le matériel génétique viral. Un exemple bien connu est l'adénovirus. Ces virus sont constitués de triangles équilatéraux disposés de manière symétrique pour former une structure robuste et stable. Ce design permet de protéger le génome viral tout en facilitant l'attachement du virus aux cellules hôtes. 3. Virus complexes Les virus complexes se distinguent par leurs structures irrégulières et élaborées, comme c'est le cas des bactériophages, tels que le phage T4. Ces virus combinent de manière unique les caractéristiques des formes hélicoïdales et icosaédriques, créant une morphologie multifacette. Ils possèdent souvent des structures supplémentaires, comme des queues, qui jouent un rôle crucial dans l'attachement aux cellules hôtes et l'infection. Cette morphologie complexe permet aux virus de réussir l'injection de leur matériel génétique dans des hôtes bactériens, garantissant ainsi une réplication et une propagation efficaces. L'ensemble des éléments structuraux améliore leur adaptabilité et leur efficacité en tant qu'agents viraux. 4 Dr. ZATOUT Asma  Figure 2. Formes des virus. III.2.2. Virus Enveloppés vs. Virus Non-Enveloppés 1. Virus Enveloppés : Plus sensibles aux conditions environnementales, généralement transmis par des gouttelettes respiratoires (par exemple : Adénovirus). 2. Virus Non-Enveloppés : Plus résistants à la chaleur et aux détergents (par exemple : Lentivirus). Figure 3. Un virus non-enveloppé (à gauche) et un virus enveloppé (à droite). IV. Cycle de vie des virus Le cycle de vie des virus se compose de plusieurs étapes clés, chacune étant essentielle à leur réplication et à leur processus d'infection (fig.4) : 5 Dr. ZATOUT Asma  IV.1. Attachement : Les protéines virales spécifiques (ligands) se lient aux récepteurs de la surface des cellules hôtes, initiant ainsi l'infection. Cette spécificité détermine souvent la gamme d'hôtes que le virus peut infecter. IV.2. Pénétration : Le virus pénètre dans la cellule par des mécanismes tels que l'endocytose (lorsque la cellule hôte engloutit le virus) ou la fusion (lorsque l'enveloppe virale fusionne avec la membrane de la cellule hôte). IV.3. Réplication : Une fois à l'intérieur, le génome viral est libéré et utilise les ribosomes et les enzymes de la cellule hôte pour répliquer son ARN ou ADN et produire des protéines virales. IV.4. Assemblage : Les composants viraux nouvellement synthétisés sont assemblés en virions complets dans la cellule hôte. IV.5. Libération : Les nouveaux virions sont libérés soit par la lyse de la cellule hôte (rupture de la cellule), soit par bourgeonnement, où le virus prend une portion de la membrane de l'hôte et acquiert ainsi une enveloppe. Figure 4. Cycle de vie lytique d'un virus V. Maladies virales V.1. Maladies virales courantes 6 Dr. ZATOUT Asma  V.1.1. Infections respiratoires Les infections respiratoires, telles que le rhume courant causé par les rhinovirus et la grippe saisonnière causée par les virus de la grippe, présentent des symptômes comme la toux, les éternuements, la fièvre et les douleurs corporelles. V.1.2. Infections chroniques Exemples : VIH/SIDA, hépatites chroniques B et C. Ces infections peuvent entraîner des problèmes de santé graves à long terme et augmenter le risque d'autres maladies. V.1.3. Infections émergentes Exemples : COVID-19 (causé par le SARS-CoV-2), virus Zika. V.2. Transmission Les maladies virales se transmettent par plusieurs voies : Aérienne : Par des gouttelettes respiratoires (par exemple, grippe, COVID-19). Contact direct : Par le contact avec des surfaces infectées ou des fluides corporels (par exemple, VIH, hépatite). Vecteurs : Transmises par des insectes (par exemple, Zika, dengue). Par le sang : Le VIH et les hépatites B et C se transmettent par contact sanguin, souvent par des aiguilles partagées ou des rapports sexuels non protégés. Fécal-oral : Certains virus, comme l'hépatite A, se transmettent par de la nourriture ou de l'eau contaminée. VI. Traitement et prévention VI.1. Médicaments antiviraux VI.1.1. Types Analogues nucléosidiques : Imitent les blocs de construction de l'ADN ou de l'ARN viral, perturbant la réplication (par exemple, acyclovir pour l'herpès). Inhibiteurs de protéase : Bloquent les enzymes virales nécessaires au traitement des protéines (par exemple, ritonavir pour le VIH). 7 Dr. ZATOUT Asma  Inhibiteurs d'entrée : Empêchent les virus d'entrer dans les cellules hôtes (par exemple, maraviroc pour le VIH). VI.1.2. Limitations Des problèmes comme le développement de résistances, des fenêtres thérapeutiques étroites et les effets secondaires peuvent compliquer le traitement. VI.2. Vaccination VI.2.1. Types Vivant atténué : Forme affaiblie du virus (par exemple, le vaccin ROR - rougeole, oreillons, rubéole). Inactivé : Virus tué (par exemple, le vaccin contre la polio). Sous-unité : Contient seulement des parties du virus (par exemple, le vaccin HPV). Vaccins à ARN messager : Utilisent l'ARN messager pour indiquer aux cellules de produire des protéines virales (par exemple, le vaccin Pfizer-BioNTech COVID-19). 8 Dr. ZATOUT Asma