Microbiologie Chapitre 10, Virologie

Microbiologie ***Chapitre** **10 :** **Virologie :*** *I- Qu'est ce qu'un virus :* C'est à la fois la particule virale inerte qui est une capside (protéine polymérisée formant une capside). A l'intérieur de la capside se trouve le génome du virus, un acide nucléique. Autour de la capside se tro...

Microbiologie ***Chapitre** **10 :** **Virologie :*** *I- Qu'est ce qu'un virus :* C'est à la fois la particule virale inerte qui est une capside (protéine polymérisée formant une capside). A l'intérieur de la capside se trouve le génome du virus, un acide nucléique. Autour de la capside se trouve une enveloppe, une bicouche lipidique. Dans cette enveloppe on a aussi des protéines virales. C'est une particule inerte mais quand elle fait rentrer son génome dans la cellule, l'information du génome permet au virus de se multiplier en détournant la machinerie cellulaire : on parle de cellule virale qui est une forme intracellulaire non inerte. -Virus = particule inerte + partie en multiplication. Pour étudier les particules virales, on utilise des techniques en physique et chimie structurales : les virus peuvent être cristallisé et étudié au rayon X. → Pour étudier les particules virales on peut aussi utiliser la microscopie électronique : virus ont une taille entre 18 et 350 nm (les poxviridae étaient les plus grand avant la découverte dans les années 2000 des virus géant de 800 nm). Le seuil de résolution des microscopie optique est de 0,2 um : seul les mégaviridae peuvent être étudié par MO.  → Le microscope électronique a été inventé en Allemagne en 1931 et commercialisé par Siemens en 1938 : cela a permis de découvrir de nouveau virus. Le premier virus découvert a une forme de bâtonnet hélicoïdale : le virus de la mosaïque du tabac. On a également les bactériophages : tête glycosaidrique et queue hélicoïdale. Le virus de la rage : forme de bâtonnet, extrémité arrondi et une extrémité plate. Les autres ont été découvert via le microscope électronique comme les Rotavirus (engendre les gastros chez les enfants). L'immunoélectromicroscopie (ME amélioré) : utilisé des anticorps marqué avec des particules d'or pour augmenter le contraste et a permis de visualiser le premier virus du coronavirus avec une forme de couronne. On a des virus à 3 capsides chez les rétroviridés avec une nucléopsides. Mimi virus est le premier virus géant découvert. → Les virus animaux entrent enfin au laboratoire : On a pu maîtriser la culture des cellules animales en laboratoire. On peut conserver ces cellules : dans un incubateur à 35°, taux d'humidité important et 5° de CO2, milieu de culture pour permettre la multiplication. Le milieu contient du sucre, un tampon, **du sérum de veaux fœtales pour permettre aux cellules de se multiplier car il contient les facteurs de croissance**. On utilise cela pour étudier le cycle de réplication des virus. Les virologistes ont défini un virus : 4 critères ont énoncés par André Lwoff en 1957 pour définir le virus : a- Structure particulaire (capside de protéines renfermant un génome) b- Un seul type d'acide nucléique (le génome peut être à ADN ou ARN mais on a que 1 seul des deux dans la particule virale) c- Parasites absolus (ils ne peuvent pas se multiplier de façon autonome, ce ne sont pas les seuls contrairement aux deux points précédents, à être des parasites absolus) **d- Reproduction par réplication à partir de leur matériel génétique (aucun virus ne possèdent de machinerie de traduction ❕ ).** -mode de réplication : ne peuvent pas effectuer la division cellulaire, ils se multiplient à partir d'un cycle de réplication, à partir de l'information contenu dans le génome ils peuvent détourner les machineries cellulaires et faire synthétiser par la cellule des génomes et particules virales : à partir d'une particule virale mère il peut y avoir 10³ à 10⁹ particules virales identiques à la mère. LES ÉTAPES DU CYCLE VIRAL : 1/ Fixation à des récepteurs et corécepteurs : On prend l'exemple du virus HIV qui est un virus enveloppe contenant autour de sa capside deux particules virales : GP120 et GP41 (glycoprotéines + poids moléculaires) GP120 est celle se fixant a un récepteur à la surface de la cellule : le récepteur pour les virus est une molécule particulière interagissant spécifiquement. VIH se fixe sur les lymphocytes T CD4+ : CD4+ interagit avec GP120 (interaction protéine/protéine). On va avoir un changement de conformation de GP120 lui permettant de se fixer à un second récepteur qu'on appelle Co-récepteur : il s'agit de CCR5 (récepteur de cytokines) Pour la majorité des souches HIV le co-récepteur est CCR5 mais on a aussi **le co-récepteur CXCR4 (aussi un récepteur de cytokine).** Cette première étape de fixation est une étape sine qua non = sans la fixation on aura pas d'infection virale. **Cette spécificité entre le récepteur et la protéine induit un phénomène de restriction cellulaire : le virus ne peut infecter que les cellules qui ont ce co-récepteur et la protéine CD4+**. Pour l'hépatite C on a **une restriction tissulaire : ne peut infecter que le tissu hépatique.** On a aussi la restriction d'espèce : un virus ne peut reconnaître un récepteur présent uniquement chez une espèce donnée, c'est le cas du virus de la grippe. Le virus de la grippe est enveloppé et a dans la bicouche lipidique entourant sa capside deux protéines : hémagglutinine HA (H, formant un trimère) et la Neuraminidase NR (N). HA est celle se fixant sur le récepteur qui est l'acide sialique branché au galactose au niveau du C6 via le C2 de l'acide sialique (on parle de liaison α2-6). Si on a un changement dans cette liaison on a pas de fixation. Toutes les cellules humaines contient les acides sialiques α2-6 galactose. En revanche les cellules aviaires ont des acides sialiques α2-3 galactose : les virus humaine ne peuvent pas infecter les cellules aviaires et inversement ❕ **→ On a une restriction ou barrière d'espèce** Les acides sialiques sont acquis via la voie d'exocytose : les acides sialiques sont des glycoprotéines, toutes les protéines d'enveloppe des virus sont des glycoprotéines. Pour entrer dans une voie d'exocytose, dès la synthèse, on a un ARN codant pour une protéine : on a une protéine naissante avec son extrémité N-Terminale ou se trouve une séquence d'AA particulière signifiant à la machinerie cellulaire que cette protéine doit suivre la voie d'exocytose et entrer dans le RE (premier organelle de la voie d'exocytose). Cette séquence est appelé **PEPTIDE SIGNAL et permet d'adresser les protéines dans la voie d'exocytose : le peptide signal est reconnu par le récepteur du peptide signal, ce récepteur à lui-même un récepteur à la membrane du RE.** Tout le complexe se fixe sur le RE : formant ainsi le RER A côté du récepteur se trouve un canal permettant à la protéine naissante de rentrer dans le RER. En rentrant dans le RER, la protéine se repli et acquière sa structure ternaire et quaternaire. Le peptide signal est hydrophobe et peut s'insérer dans dans la membrane du RE : il sera clivé par la signal peptidase et dans de rare cas il n'est pas cliver. Les protéines n'ayant pas de domaine transmembranaire : seront des protéines luminales. Celles avec : ce seront des protéines transmembranaires. En parallèle du repliement on a une N-Glycosylation : dès qu'on a la séquence Asn-X-Ser/Thr, un groupement sucré est ajouté sur le N-Asparagine par l'oligossharyl transférase. Ces sucres vont être modifiés par des enzymes du RE. Lorsque la protéine est au stade 8 mannoses : elle peut sortir du RE par transport vésiculaire et aller dans le compartiment intermédiaire ou ERGIC (pas de glycosylation). Après elle passe dans l'appareil de Golgi : on a 3 saccules dans l'appareil de Golgi (cis, médian et trans). Dans le cis : retire de sucres et mannose. La protéine arrivent dans le médian Golgi modifiant les sucres : N-acétylglucosamine ajouté et mannose retirer. La protéine sort par un transport vésiculaire pour aller dans le dernier saccule (trans) : d'autres sucres vont être ajoutés, ce sont des sucres plus complexes qui augmentent le poids moléculaire des protéines (LE FUCOSE, LE GALACTOSE, L'ACIDE SIALIQUES sur le C6 des galactoses chez les humains et le C3 chez les aviaires). A ce stade, la protéine sort de l'appareil de Golgi par un transport vésiculaire et va aller dans la membrane plasmique ou elle restera enchâssé via son domaine transmembranaire. Si elle n'en a pas, elle sera excrétée en dehors des cellules. 2/ Entrée des virus nus par endocytose : Une fois le virus stabilisés par ces récepteurs, le virus attend pour entrer dans les cellules. Les cellules en plus de l'exocytose font de l'endocytose : invagination de la membrane pour former un endosome contenant les molécules de la membrane plasmique L'endosome précoce mature en endosome tardif par abaissement du pH. L'endosome tardif fusionne avec un lysosome pour terminer la digestion des molécules. Les atomes de ces molécules vont servir pour la synthèse de nouvelles molécules, protéines... Si le virus se trouve à l'endroit ou la membrane s'invagine : il va pouvoir entrer sous forme d'un endosome, il va se retrouver dans l'endosome précoce, il sera le témoin de la maturation de cet endosome précoce en endosmose tardif. Si l'endosome tardif fusionne avec le lysosome : il y aurait destruction des protéines et acides nucléiques du virus l'empêchant de se multiplier. On aura des mutations des virus pour échapper à l'endosome tardif : les mutations ont permis l'existence de protéines dans la capside qui sont capable de faire des trous dans la membrane plasmide et lui permettant de s'échapper de l'endosome tardif pour ne pas qu'il soit présent lors de la fusion avec le lysosome. → Cela permet l'entrée de virus nus. 3/ Entrée des virus enveloppés par fusion : Mais on a aussi des virus enveloppés qui sont les plus grands problème de santé publiques comme les rétroviridés (HIV) et le virus de la grippe. **Le virus de la grippe entre par endocytose mais différemment : de façon général les virus enveloppé ne détruise rien mais fusionne leur membrane avec la membrane cellulaire (membrane de l'endosome pour le virus de la grippe / la membrane plasmique pour les rétrovirus et lentivirus)**. GRIPPE : Fusion avec la membrane de l('endosome : pénètre dans l'endosome qui va maturezr en endosome tardif (dû à l'activation d'une pompe à protons à la membrane de l'endosome abaissant le pH et permettant d'avoir un endosome tardif). L'abaissement du pH entraîne un changement de conformation de l'HA induisant un rapprochement de l'enveloppe virale avec la membrane de l'endosome : comme ce sont deux bicouches lipidiques, elles peuvent fusionner permettant au génome de sortir de l'extérieur et se retrouver dans la cellule. Lorsque le pH de l'endosome diminue, l'HA change de conformation et se replie. En se repliant, on a une région HYDROPHOBE contenant des lysines et arginines qui sont des substrats de protéases (dégrade les protéines en coupant après une lysine ou arginine). On a par exemple la trypsine qui clive les protéines de l'alimentation. On va donc avoir une coupure de l'HA formant deux sous-unités relié par des liaisons NON covalente : le peptide hydrophobe se retrouve à une extrémité de l'HA qui peut s'insérer dans une bicouche lipidique. La bicouche lipidique la plus proche de ce peptide hydrophobe est la membrane de l'endosome On a un glissement, contraction des deux sous-unités de l'HA les unes sous les autres permettant aux deux bicouches lipidiques de fusionner entre elles permettant de déverser le contenu de la particule virale dans la cellule (Matrice+ génome mais en réalité cela ne fait sortir que le génome associé à ce qu'on appelle des nucléoprotéines, car la matrice est détruite). Dans l'enveloppe du virus on a une pompe à protons qui fait rentrer les protons de l'endosome dans la particule virale et détruisant sa matrice. Le génome des virus de grippe est segmentée (8 segments) associé à des particules virales : nucléoprotéines ou nucléoplasmide. Le génome contenant 8 segments va ensuite pénétrer dans le noyau via la séquence NLS.  → Fusion entre la membrane plasmique et l'enveloppe viral : cas des rétroviridés (HIV) : HIV se fixe à son récepteur à la surface de la cellule. GP120 changement de conformation, se replie permettant de se lier au co-récepteur et de fusionner avec la membrane plasmique. L'intérieur de l'enveloppe, la nucléocapside, va se retrouver dans le cytoplasme. 4/ Décapsidation : Après ces mécanismes d'entrée, on a la décapsidation pour libérer le génome dans la cellule, mais c'est un mécanisme mal connu. La matrice se désorganise dans l'endosome via une pompe à protons dans le cas du virus de la grippe permettant la décapsidation. Pour les rotavirus ce mécanisme est le suivant : la protéine de la capside se polymérise dans le RE via une concentration élevée de Ca2+ et la capside sort par des transports vésiculaires ou la concentration en calcium est aussi élevé puis se retrouve dans le milieu EC ou le Ca2+/ En revanche la dépolymérisation se fait une fois l'infection dans le milieu IC car on a peu de calcium. 5/ La réplication et la transcription : Le génome est libre dans la cellule et peut se répliquer à l'identique puis êtrez transcrit en ARNm *Les différents génome et les stratégies de réplications :* Classe I → ADN db Classe II → ADN simple Classe III → ARN DB Classe IV → ARN simple brin positif Classe V → génome à ARN simple brin négatif Classe VI → génome à ARN simple brin positif mais passant par un intermédiaire ADN db (rétrovirus) Classe VII → virus ADN partiellement double brin.  *Réplication des virus à ADN :* 1/ La classe 1 : les petits virus vont détourner la machinerie de réplication cellulaire. Ils vont la détourner pour permettre leur propre réplication. Ils utilisent une ADN polymérase cellulaire Les gros virus eux ont leur propre mécanisme de réplication : ils utilisent une ADN polymérase virale *La réplication cellulaire :* On part d'un ADN double brin avec des brins anti-parallèle. La réplication est semi-conservative : chaque brin initial sert de matrice pour la synthèse d'un nouveau brin. Contraintes communes à tous les organismes cellulaires concernant la réplication de l'ADN : -l'ADN polymérase n'est pas capable de synthétiser d'ADN de novo : elle a besoin de matrice et d'amorce (primers qui est un ARN, on a donc une primase dans le complexe ADN polymérase cellulaire synthétisant ce primers). -la synthèse des nouveaux brins se fait dans le sens 5' 3' se manière simultanée dans les deux brins ce qui coincent un peu : la primase synthétise les primers -on a une endonucléase qui détruit les primer ARN formant des trous (fragments d'Okazaki) -l'ADN polymérase utilise les brins en amont pour synthétiser des brins primers et combler les trous -il reste des trous en 5' mais les trous ici ne peuvent pas être comblé par l'ADN polymérase et seront comblé chez les cellules par une télomérase. Stratégies de « priming » des génomes viraux : -amorce ARN par des enzyme : certains détourne l'alpha primase et utilise la primase virale -les parvovoridés ont mis au point le self priming (autoamorçage) : ils ont un génome dont les extrémités ont des séquences complémentaire, permettant un appariement des deux régions en tige -boucle pour servir d'amorce pour l'ADN polymérase -certains utilisent une protéine comme primers : les adénovirus par exemple on une protéine PolpTP à l'extrémité 5'.Une protéine en se fixant sur un acide nucléique n'empiète par l'information génétique. La polymérase virale se fixe sur le pTP et cela lui sert de primers pour faire l'élongation 5' 3' et éviter les trous en 5'. Stratégies pour combler les vides en 5' chez les ADN db : **-génome circulaire :** n'ont pas d'extrémité 5' donc n'auront pas de trous. C'est le cas de SV40 La réplication s'initie au niveau de Ori (origine de réplication) et la réplication a lieu dans les deux sens de la droite vers la gauche : boucle bidirectionnelle de réplication. On a donc deux complexes d'ADN polymérase car elle est bidirectionnelle : un progressant vers la gauche et l'autre vers la droite. On obtient deux molécules d'ADN double brin semi-conservative qui peuvent être clivé par des endonucléases. **-cercle roulant :** les génomes viraux sont au départ linéaires (comme HSV ou les bactériophages) mais les extrémités sont cohésives et contiennent des régions complémentaires entre elles permettant à l'ADN db de se circulariser au moment de la réplication. Une endonucléase fait un trou dans le brin extérieur de l'ADN db circulariser et la primase virale va venir synthétiser un primers sur le brin intérieur et sur celui extérieur (permettant la synthèse d'un fragment normal dans l'un et d'un fragment d'Okazaki dans l'autre). Il y a progression des fragments et le brin extérieur se détache( celui avec les fragments d'Okazaki) : c'est le cercle roulant. Cela donne deux molécules linéaires (donc 4 fragments en tout ❕ sur le schéma en dessous seuls deux ont été représentés). **-synthèse décalée des 2 brins :** synthèse d'ADN de façon non simultanée : décalé dans le temps, d'abord un brin puis l'autre. copie du brin d'en face et le brin du haut se détache. Quand la copie est terminé dans le brin du bas, cela donne une nouvelle molécule d'ADN semi-conservation et le brin détacher n'est pas répliquer. La polymérase peut se fixer à la fois sur le primer PTP et réaliser dans le sens 5' 3' l'élongation. L'ADN polymérase se fixe d'abord sur le brin 3' 5' pour faire une réplication d'un brin 5' 3' → donne une réplication mais le brin du dessus (5' 3') ne peut pas être répliqué car par dans le bon sens = fait une tige boucle entrant la possibilité de faire la réplication 5' 3' Réplication du virus SV40 : Il a un génome super enrouler Le génome doit se dérouler et de désapparier pour recruter l'ADN polymérase cellulaire et permettre que Ori soit accessible La protéine qui permet celui est la protéine LT (AgT) binding : elle forme des tétramètres de part et d'autres d'Ori et possède suffisamment d'énergie (via l'hydrolyse de l'ATP) pour désenrouler l'ADN db et permettre de le désapparier Cela permet au facteur cellulaire RpA d'être recruté sur l'ADN simple brin au niveau de Ori : **RpA recrute l'alpha primase, RFC et PCNA (deux sous unités du complexe ADN polymérase et permettre de recruter l'ADN polymérase initiant la réplication de l'ADN).** On a une ligase pour combler les trous et une Rnase H pour détruire les primers. Ces différents facteurs du complexe ADN polymérase cellulaire et l'ordre d'intervention des facteurs ont été découvert via l'étude de la réplication du virus SV40. Transcription des virus à ADN : On a un ADN double brin virale (ici en bleu) : les virus à ADN db détourne la machinerie de transcription (pour utiliser ARN pol2) de la cellule sauf les POX viridés (virus de la varioles...). DÉTOURNER = L UTILISER A SON PROPRE INTÉRÊT L'ARN pol2 se fixe sur l'ADN db au niveau du promoteur quand elle rencontre la TATA box. Les virus ont des protéines et une TATA box pour détourner l'ADN polymérase. Le facteurs TF2D se fixe sur la TATA box puis les autres TF2 et enfin l'ARN pol II se fixe. Elle peut commencer la transcription de l'ADN db en ARNm On a la présence d'une séquence enhencer = des protéines se fixe courbant l'ADN et activant l'ADN pol2.  ***Activation de la transcription par des protéines virales :*** 1/ Transactivation de la transcription par boucle + d'autorégulation : On a un ADN virale avec le promoteur et l'enhancer. Pol2 transcrit l'ARN viral e »n ARNm qui sera traduit en protéine A qui est un transactivateur et activer sa propre transcription par l'ARN pol2 ! C'est la transactivation de la transcription par boucle positive d'autorégulation : en général c'est le génome entier de la cellule 2/ Cascade séquentielle de transactivation : On a un ADN db et deux gène viraux ayant chacun leur région promotrice et enhancer. L'ARN pol2 va transcrire le gène A en premier pour donner un ARNm qui sera traduit en protéine A La protéine A transcrit et traduit en premier : on parle de précoce, c'est un transactivateur qui active la transcription du gène b en aval. Le gène b est transcrit en 2ème : c'est un gène tardif C'est une Cascade séquentielle de transactivation Il peut y avoir plusieurs gène : b active ensuite le gène C...  → Cycle infectieux des virus à ADN : Le SV40 infecte les cellules à t=0 et va transcrire son gène précoce. Le gène précoce est LT qui va être transcrit à partir d'un ARNm : il est transcrit en premier lors de l'infection viral. L'antigène AgT est un transactivateur il peut se fixer sur la séquence enhancer des gènes tardifs et activer la transcription : il permet que les gène tardifs soit transcrit en ARNm tardif et que cela donne les protéines virales tardives. Ce virus à co-évoluer avec les cellules et ces dernière ont développé des inhibiteur qui vont se fixer sur le génome virale de la séquence enhancer (ce sont des protéines cellulaires) pour empêcher l'antigène T de se fixer : le virus ne peut pas activer la transcription des gène tardifs AgT peut aussi initier la transcription du génome virale en formant des tétramères de part et d'autres de l'origine de réplication. AgT initie la réplication et permet de recruter la machinerie de réplication pour donner de nouveaux génome On aura plein de génome viraux nouveaux mais pas assez de virus Cela permet la synthèse des protéines tardives de manière plus tardives étant donné qu'il doit décaler la transcription de ces gènes tardifs du au blocage. Les protéines virales tardives sont des protéines capsides : ce sont les plus exprimé dans une cellule infecté car elle va polymérisé. Comme c'est une protéine virale elle est détecté par un mécanisme virale le CMH de classe 1 qui repère les protéines étrangères virales, les découpe en morceau et les présente à la surface cellulaire pour qu'elles soient repéré par les lymphocytes cytotoxique et les détruire. Ici le mécanisme n'est pas fait pour échapper à ce système la. Le cycle de réplication des virus dure 12h : si ces protéines sont synthétisés dans la dernière heure, la protéine à la temps de polymérise, encapsidé le génome et sortir avant que les lymphocyte T ne détruise la cellule. **Décaler la transcription des gènes tardifs permet d'échapper au système immunitaire**.  ***→ Réplication et transcription des virus à ARN : Assemble, maturation et trafic intracellulaire :*** → Réplication et « transcription » des virus à ARN + de CLASSE IV : Classe IV = virus dont le génome est un virus à ARN simple brin positif Cela signifie que cet ARN code pour des protéines. Un ARN positif est donc un ARN messager = contient la séquence codant pour les protéines. Un ARN négatif est un ARN sui n'a pas la séquence codante des protéines mais qui possède une séquence complémentaire (un négatif est complémentaire d'un positif). L'ARN positif libéré dans la cellule AU NIVEAU du cytoplasme est tout de suite lu par les ribosomes. La décapsidation (dépolymérisation) de la capside à lieu dans le cytoplasme et le génome viral est libéré dans le cytoplasme puis ce génome sera lu par les ribosome cellulaires donnant des protéines virales. Pas besoin de faire une transcription pour ces virus car leur génome est déjà un transcrit : il passe direct à la traduction. Mais il faut tout de même répliquer le génome à l'identique : pour répliquer ce génome, le virus doit utiliser une ARN polymérase Trois type d'ARN polymérase ARN polymérase 2 : synthétise les ARNm en utilisant comme matrice un ADN double brin mais ne sait pas le faire comme ici avec une matrice ARN -ARN polymérase 1 : synthétise les ARN ribosomaux en utilisant comme matrice le génome cellulaire, de l'ADN double brin donc pas possible ici -ARN polymérase 3 : synthétise des ARN de transfert avec de l'ADN double brin comme matrice Aucune machinerie cellulaire ne peut répliquer ce génome viral. Les virus ont leur propre machinerie de réplication qui est une ARN polymérase ARN dépendante. Cet ARN polymérase peut synthétiser de l'ARN en utilisant comme matrice l'ARN + Elle synthétise un brin complémentaire du génome (3'-5') qui est négatif ❕ Ensuite l'ARN polymérase utilise l'ARN négatif comme matrice pour synthétiser dans le sens 5'3' un brin complémentaire de l'ARN- soit un brin ARN+ identique au génome de départ. On a ensuite traduction du génome virale : le virus peut répliquer son génome en deux étapes en passant par un brin négatif  ARN polymérase ARN dépendante est NON structurale (NS) : elle est présente dans la cellule infectée mais pas dans la particule virale. Des que le génome est libérée, il est traduit pour donner une protéine. Le virus n'en a pas besoin dans sa particule TOUTE CES ÉTAPES QU ON VIENT DE VOIR SE PASSE DANS LE CYTOPLASME : aucune machine nucléaire n'est utilisé car la machinerie de traduction est dans le cytoplasme → Réplication et transcription des virus à ARN - : Un ARN négatif libéré dans le cytoplasme n'est pas traduit par les ribosome car il n'a pas la séquence codante les protéines ; Il doit être répliqué en ARN+ qui pourra être traduit par les ribosomes. Pour synthétise un ARN positif à partir d'une matrice ARN : C'est l'ARN polymérase ARN dépendante. Le virus ARN- a besoin d'une ARN polymérase ARN dépendante : **ICI L'ARN polymérase ARN dépendante est STRUCTURALE elle doit être dans le cytoplasme.** → Partie gauche de ce schéma : Dans le cytoplasme, l'ARN polymérase synthétise ainsi un brin complémentaire dans le sens 5'3' qui est POSITIF. Cet ARN positif est aussi un ARN m Il va être lu par les ribosomes (en vert) pur donner des protéines virales en rouge. Il va aussi servir de matrice (l'ARN+) à l'ARN polymérase ARN dépendante pour synthétiser dans le sens 5'3' un brin complémentaire : c'est un ARN -- identique au génome de départ. ARN+ est le seul qui peut être lu par les ribosomes → Partie droite de ce schéma : Des virus ont un seul ARN+ qui sert d'ARNm et d'intermédiaire de la réplication. Certains synthétisent deux ARN+ : -un servant uniquement à l'ARNm (lu par les ribosomes et donnent des particules virales) -et vont synthétiser un autre ARN+ servant uniquement d'intermédiaire dans la réplication pour synthétiser un brin complémentaire de ce brin + qui est un ARN -. C'est le cas du virus de la grippe  : ARN -- qui synthétise deux ARN+ différent  → Exemple du virus de la grippe : Le deuxième trait bleu = génome virale c'est un ARN- associé à un complexe **ARN polymérase ARN dépendante contenant trois sous-unités (PB1, PB2 et PA)** PB1 est l'ARN polymérase ARN dépendant et les deux autres (PA et PB2) sont des co-facteurs pour associer l'ARN polymérase Mécanisme de L'ARN polymérase du virus de la grippe : On commence à s'intéresser à la transcription qui est réalisé par PB1 qui a besoin d'une amorce (ici exception de base les ARN polymérase n'en ont pas besoin). PB2 et PA vont apporter l'amorce : -PA va cliver l'extrémité 5' coiffé des ARNm cellulaire (il deviendra décoiffé) -PB2 apporte cette extrémité à PB1 -PB1 utilise cette extrémité coiffé comme amorce et va initier la copie/réplication du génome en brin positif **-ce brin positif sera coiffé en 5' grâce à cette coiffe provenant des ADN cellulaire et sera polyAdénylé en 3' également : CELA SERVIRA UNIQUEMENT D'ARNm au virus.** ***La réplication :*** Elle est réalise par PB1 : a partir de la réplication elle n'a PLUS BESOIN d'amorce. Elle va synthétiser à partir du génome virale comme matrice, un ARN complémentaire du génome virale en 5'3' Cette ARN POSITIF va SERVIR UNIQUEMENT d'intermédiaire pour la réplication et va servir de matrice pour PB1 pour synthétiser un autre brin complémentaire (en bleu sur le schéma) qui est NÉGATIF On a pas de capture de coiffe dans la réplication. Le génome virale sert de matrice pour synthétiser un brin +par PB1 qui va servir de matrice pour synthétiser un brin -- par PB1. L'ARNm avec la capture de coiffe ne peut pas servir d'intermédiaire piur la réplication : sinon on aurait une séquence supplémentaire d'origine cellulaire. Cycle infectieux simplifié du virus de la grippe : On est ici dans la cellule. -fixation récepteur -entrée -décapsidation -libération du génome : c'est une exception parmi les virus ARN, ce virus réalise la transcription et la réplication DANS LE NOYAU -réplication et transcription du génome viral ARN négatif : -synthèse d'un ARNm grâce à la capture de coiffe, l'ARNm est synthétise et lu par les ribosome pour donner les protéines virales. Parmi les protéines virales on a les protéines de capside et l'ARN polymérase ARN dépendante. -en parallèle l'ARN polymérase ARN dépendante assure la réplication en deux étapes. -A la fin de la réplication et de la transcription, la protéine de capside va s'assembler en capside, encapsidé un exemplaire du génome et encapsidé un ARN polymérase ARN dépendante qui elle SERA DANS la partie virale et sera structurale. Le virus de la grippe a un génome segmenté (8 segments, chacun codant pour une protéine différente) : ici on en a utilise 1. L'encapsidation du génome consiste à encapsider chacun de ces 8 segments. Si jamais la capside se trompait au moment de l'encapsidation et prenait 2 segments 1 et 1 seul segments 2 : on aurait pas d'infection virale. On pense que les segments font un complexe avant (1 seule exemplaire de chaque segments) qui sera reconnu par la segmentation. Les particules virales filles sont quasiment identiques à la particule virale mère : les ARN polymérase ARN dépendant peuvent se tromper en copiant le génome et induire des mutations. Taux de mutation : 10⁷ à 10⁹ Les ADN polymérase : Une endonucléase repère les cellules mal apparies, va les cliver et l'ADN polymérase va ensuite les ré associer : c'est une machinerie de relecture des erreurs. Les ARN polymérase n'ont pas ce mécanisme de relecture des erreurs. Les mutations s'accumulent à chaque cycle et se répercute sur les protéines : changent d'AA puis de conformation. Or ce sont ces conformations qui sont repérées par les anticorps constituant des déterminant génétique : s'il y a un changement de conformation le virus n'est pas reconnu par les anticorps ce qui permet d'accumuler au virus des mutations et de changer de conformation pour échapper aux anticorps. Taux de mutation des génomes viraux : Soit 1 mutation toutes les 700 bases versus une mutation toutes les 55 millions de bases. Les virus à ARN simple brin sont ceux qui mutent le plus : la seuil exception sont les coronavirus Les virus à ADN double brin mutent le moins car il y a mécanisme de relecture ***→ Dynamique des** **épidémies** **en fonction des mutations :*** On se place à une année théorique 0 ou un nouveau virus de grippe émerge dans la population humaine. Comme il est nouveau aucun humain n'a d'anticorps pour neutraliser le virus : le virus peut infecter tout le monde (30 % de la population humaine sur la planète) Quand on est infecté à un virus : il faut 3 semaines pour synthétiser dans anticorps contre ce virus. En attendant le virus se développe, infecte d'autres personnes et se répand. En 3 semaines, les personnes guérissent ou meurent. Ceux survivant : ils ont des bons anticorps mis le virus est déjà parti. En réalité le virus reste encore dans l'air en permanence et infecte (la grippe) en hiver. Le système immunitaire a besoin de beaucoup de métabolismes pour synthétiser toutes les molécules du système immunitaires : le système immunitaire est moins performant en hiver car l'énergie est alloué au réchauffement du corps. 30 % des gènes déjà infectée ont déjà des anticorps et ne seront pas infecté durant l'hiver prochain. Mais ceux pas encore infecté sont protégé par ceux qui les ont déjà eux : seul 1 à 3 % de la population sera infectée à l'année numéro 1. A l'année 2 le virus revient en hiver mais les personnes infectes en années 0 et 1 protègent celles pas encore infectée : peut sont infectée A l'année 3 : le virus pendant toutes ces années à accumuler de mutations. **A l'année 3 il change de conformation et n'est pas reconnu par les anticorps produit à l'année 0 mais uniquement à ceux de l'année 1 et 2 : c'est un glissement ANTIGÉNIQUE.** IL faut 3 ans en moyenne pour qu'un virus accumule assez de mutations et change de conformation piur ne pas être reconnu par les anticorps synthétisés 3 ans en avance. Tous les 3 ANS, on a des pics épidémiques mais tout le temps de plus en plus faible C'est un phénomène de glissement antigénique : changement de conformation pour échapper aux anticprps.  Au moment de l'encapsidation, les capsides encapside les bons segments de la grippe (1à 8) Mais il y a des moment ou ils se trompent. On a ici une cellule infectée par deux virus à la fois : un noir et un rouge. Les deux se multiplient normalement : les capsides rouges à la fin doivent encapside les rouges et les noir doivent encapside les noir Or ils ne savent pas faire : ils vont encapsider un segment 1, puis un segment 2.... de manière aléatoire sans tenir compte de la couleur. Le virus noir est un virus humaines Le virus rouge est un virus aviaire. Cela n'est pas possible de faire cela chez l'homme car il a des acide sialique alpha 2-6 et impossible chez les oiseaux qui ont des acides sialique alpha 2-3 Cela est possible de le faire dans une cellule contenant les deux acides sialiques Hémagglutinine représenté par les petites boules de couleurs Le porc peut être infecté par les deux et à la fin on aura des réassortants **(ne savent pas repérer un segment en fonction des espèces) :** autant de réassortants que de couleur soit 2⁸ Ils n'ont pas évolue par glissement antigénique mais ici ils sont différents : ils héritent d'au moins un segment génomique étranger d'un autre virus. Ressortant de gauche (H5N2) peut -il infecter un humain ? Il a hérité de l'hémagglutinine du virus aviaire qui ne se fixe que sur les acide sialique 2-3 : il peut infecter un oiseau et un éleveur mais pas l'humain. Le virus H1N1 = il peut infecter l'éleveur car il a hérité d'un segment génomique codant pour l'hémagglutinine humaine. Il va se multiplier chez l'humain et l'éleveur va contaminer toute la population humaine. On aura un nouveau virus de grippe avec seulement quelques point commun avec l'ancien virus : ON PARLE DE CASSURE ANTIGÉNIQUE On revient à une année 0 qui est une année endémique qui peut infecter 30 % de la population mondiales → Définitions : -Épidémie = nombre anormalement élevé d'infection à l'échelle locale (UN CONTINENT) -Pandémie = épidémie qui se répandent au moins au-delà d'un autre contient (minimum touche 2 CONTINENTS) Pour une grippe on parle d'épidémie saisonnière quand il touche 1 à 3 % de la population mondiale (des années 1 à 2). Quand il touche 30 % de la population mondiale (UNIQUEMENT aux années 0 du a un réassortiment chez le porc) : on parle de pandémie. → Principales pandémies de grippe connues : -Pandémie de 1918 = grippe espagnol. C'était pendant la guerre : espagnol seul pays ou la presse n'était pas censuré. -nombre de mort d'une épidémie saisonnière : 0,5 millions alors que ça touche 1 à 3 % -Pandémie de 2009 : « peu » de mort alors que cela a touché 29 % de la population La pathogénicité des pandémies de grippe provient du hasard du réassortiment de gènes : si le virus hérite un gène avec des facteurs de pathogénicité il sera très mortel. Pour être aussi mortel que la grippe espagnol, le virus de la grippe doit hériter de 3 facteurs de pathogénicité. → Origine génétique du virus pandémique de 2009 : -Le segment PBA et P2B proviennent d'un virus aviaire qui a infecté un cochon en 1979 -Le segment codant PB1 provient d'un virus humain qui a contamine un porc en 1969 -Hémagglutinine, la protéine NS1 proviennent d'un cochon sauvage qui a infecté un élevage en 1938 -la neuraminidase et la matrice : provient d'un porc européen qui a contaminé un élevage de porc mexicain en 1979 → le réassortant qui a cause la pandémie de 2009 a un génome qui a plusieurs génomes. L'OMS a été crée en 1920 après la grippe espagnol pour surveiller le virus de la grippe et d'autres. → Aviculture et grippe aviaire : L'OMS surveille al grippe aviaire car on a déjà eu des contaminations chez les humaines : en 1997, 1999, 2003 et 2004 on a des virus de grippe aviaires qui ont directement infecté des humains sans passer par des réassortant (50 % de mortalité) On parle uniquement de cas ACCIDENTEL de contamination chez les humains mais pas de pandémie ou d'épidémie : des virus d'animaux réussissent à franchir la barrière d'espèce et infecter les humaines. On parle d'émergence virale ou Zoonose : virus animal franchit la barrière d'espèce. Le cycle est toujours le même : -les virus animaux comme les homme ont leur propre virus et ont co-évolué avec ces virus -lorsque les humains détruisant l'habitat sauvage des animaux : \- on a des animaux spécialistes qui dépendant d'un habitat et de ressources particulière : en détruisant cela, les animaux meurt mais leur virus ne meurt pas et va chez un autre hôte parasite, ce sont les animaux GENERALISTES qui survivent et s'adaptent aux nouveaux environnement et nourriture (c'est le cas des rongeur et chauve souris) -les humains empiètent leur environnement des animaux généralistes : l'homme détruit leur habitat pour l'agriculture et entre en contact des animaux d'élevage ou généraliste et ces derniers peuvent transmettes leur virus soit directement à l'humain soit d'abord aux animaux d'élevage qui les transmettent ensuite aux hommes. Quand un espèce généraliste infecte un animal d'élevage : le virus va pouvoir s'adapter, un animal infecté transmet à tout l'élevage Parmi toutes les mutations : un lui permettra de franchir la barrière d'espèce et d'infecter l'humain. Si le virus réussit à infecter un éleveur : -il peut ne pas bien s'adapter à l'espèce humaine : l'éleveur ne transmettra pas le virus aux autres et on parle de cul de sac épidémiologique (c'est juste un CAS ACCIDENTEL de contamination comme la grippe aviaire) -infecte l'humain et est bien adapte via les mutations acquises dans l'élevage : le virus bien adapte peut être transmis aux autres humains et induit une épidémie interhumaine. -le virus peut se propager au-delà du premier continent infecté via les voyages intercontinentaux  5 émergences virale par an. Comment le virus aviaire a pu infecter le génome humain de manière accidentelle : les humains ont des acides sialiques alpha 2-3 dans les cellules alvéolaires. En temps normal ces dernier ne sont pas en contact des cellules. Les virus aviaires chez les oiseaux sont asymptomatiques mais peuvent muté. Ils sont asymptomatiques : le virus contient des hémagglutinines qui vont changer de conformation par un clivage via les protéases. Les hémagglutinine de virus aviaires ont peu de Lysine et d'arginine et ne peuvent pas être coupé par les protéases normal mais par une protéase puissant : la trypsine qui n'est présent que chez les oiseaux. Le virus ne peut de ce fait qu'être clivé dans l'intestin de l'homme. On peut avoir des mutations : on aura beaucoup de KKKKKK RRRRR qui fera que ce sera clivé par toutes les protéases et pourra infecter toutes les cellules des organes internes de l'oiseau et pourra ainsi mourir (symptomatiques). Les cellules alvéolaire expriment l'acide sialique alpha 2-3 et seront infecté. Quand l'humain tousse : il ne va pas émettre beaucoup de particules virales qui ne peuvent pas atteindre les alvéoles d'un autre humain, il faut beaucoup de particules virales, c'est pour cela que cela ne s'est pas transformé en épidémie inter-humaine. Pour avoir une épidémie inter-humaine : il faudrait que toutes les cellules du poumon soit affectés. Il faut qu'on ait une mutation dans les alvéoles pour que le virus change de récepteur (acquière une mutation lui permettant de se fixe sur l'alpha 2-6) et puisse infecter le tractus respiratoire inférieur pour produire beaucoup de particules virales et infecter les tissus nasaux d'un autre humain. → Assemblage (polymérisation des particules virales), maturation et trafic intracellulaire : La particule virale assemblée doit sortir. VIRUS NUS : -Assemblage, maturation et trafic intracellulaire ou -Assemblage dans le cytoplasme Maturation dans le RE Sortie par transport vésiculaire ou -Assemblage dans le noyaux Le virus nus rentre dans le RE pour acquérir sa 3ème capside. **Le virus sort du RE par un transport vésicule, ces vésicules vont sous la membrane plasmique, entre dans des vésicules plus grands (les RAFTS), fusionne avec la membrane et les virus sortent en dehors de la cellule**.  ***Virus enveloppés :*** La capside qui a polymérise et encapside un génome : on parle de nucléocapside. Cela se déroule dans le cytoplasme. Les protéines d'enveloppe du virus enveloppe SUIVE la VOIE D'EXOCYTOSE jusqu'à la membrane plasmique et rester enchâsser dans le membrane plasmique : la nucléocapside bourgeonne au niveau de la membrane plasmique pour acquérir les protéines d'enveloppe (donc son enveloppe) et devenir une protéine virale L'enveloppe du virus provient de la membrane  Certains ne vont pas jusque la membrane mais **vont avoir des signaux qui vont les retenir dans un organelle intracellulaire le long de la voie d'exocytose (comme Hépatite C).** On a un arrêt dans le RE pour les virus de l'hépatite C et dans le compartiment intermédiaire pour les coronavirus. On a un bourgeonnement dans le RE pour acquérir l'enveloppe du virus. Le virus sort en empruntant la voie d'exocytose mais est déjà forme avant. → Le cycle de réplication des Rétrovirus : C'est la classe NUMÉRO VI : tous les virus avec un génome ARN simple brin positif et passant par un intermédiaire double brin. On a trois genre : rétrovirus, lentivirus, spumavirus ** ***→** **PARTICULE DU MLV :*** Il est enveloppé et a deux protéines d'enveloppe issu d'un même précurseur protéique Env (TM et SU) On a trois capside qui sont de l'extérieur vers l'intérieur : -matrice -capside -nucléocapside Elles sont issus d'un même précurseurs polyprotéique Gag. On a des enzymes : protéases dans la matrice, intégrase et reverse transcriptase sont dans la nucléocapside. Elles proviennent d'un même précurseur polyprotéique Pro pol Le génome de la nucléocapside : c'est une molécule d'ARN simple brin positif en deux exemplaires.  ARN GÉNOMIQUE DU RÉTROVIRUS MURIN MLV : -un seul promoteur et un seul enhancer -une seule région partiellement répétée : RU5 en 5' et U3R en 3' Ce génome reste dans la nucléocapside une fois libérée. Mais dans la cellule il va être reverse transcrit en ARN double brin par la reverse transcriptase (qui est dans la nucléocapside) qui est une enzyme virale. Les deux régions de régulation sont devenus identiques : on parle de LTR (une en 5' et une en 3') permettant de reconnaître si on est sous forme simple brin ou double brin. Une fois intégré, le promoteur du génome virale est en U3 Comme U3 est en amont de la phase ouverte de lecture, l'ARN pol2 peut transcrire la phase ouverture de lecteur en se fixant sur la TATA box pour donner un ARNm. Cet ARNm via la pol2 est synthétisé, il commence à RU5 et finit par U3R : c'est UN GÉNOME VIRALE (ARNm simple brin positif) ARN pol2 en réalisant la transcription de ce génome virale à synthétiser le génome virale Mais c'est aussi un ARNm : -une fraction sert de génome pour les nouvelles particules virales -une fraction est d'ARNm : traduit par les ribosomes et s'arrête au codon STOP donnant le précurseur GAG (dans 2/3 des cas). **Dans un 1/3 des traductions : passe à travers le codon stop et s'arrête au deuxième codon STOP) donne un grand précurseur GAG PRO POL** **-enfin, une fraction des ARNm est épissé dans le noyau des cellules et donne un ARNm plus court qui quand il sera traduit donnera le précurseur env.** Les précurseurs doivent être clivés par les protéases pour donner des protéines virales : -lorsque GAG est clivé par une protéase cela donne les protéines de la capsides : M, C, NC, P10. -lorsque pro pol est clivé par une protéases cela donné la reverse transcriptase, PR et IN -le précurseurs env clivé donne SU et TM  ***CYCLE DE** **RÉPLICATION** **DES RÉTROVIRUS : ❕** **important*** Dans la cellule : -le virus fixe au récepteur : les glycoprotéines d'enveloppe se fixe sur son récepteur, elle change de conformation, elle se recourbe et l'enveloppe du virus se rapproche de l'enveloppe de la membrane plasmique, elles vont fusionner et la nucléocapside est libéré dans le cytoplasme -Les deux capsides les plus externes vont se dépolymériser et seule la nucléocapside interne reste et seulement à l'intérieur de la nucléocapside la reverse transcriptase s'active et va reverse transcrire le génome ARN simple en ADN double brin. L'ADN db peut s'insérer dans le génome cellulaire. Mais pour s'intégrer dans le génome cellulaire, il faudrait que la nucléocapside traverse la membrane du noyau : pour traverser la membrane du noyau, il lui faut une séquence NLS (séquence d'AA particulier qui se fixe sur un transporteur à la membrane du noyau). Or la nucléocapside des rétrovirus l'a pas de NLS et donc les Rétrovirus ne peuvent PAS rentrer dans le noyau mais pourtant ils arrivent a faire rentrer leur génome. Il y a un moment du cycle cellulaire où la membrane nucléaire disparaît : c'est en début de mitose. Cette membrane se reforme en fin de mitose. La nucléocapside à ce moment peut se rapprocher du génome virale, se dépolymérise et intégrase intègre le génome virale dans le génome cellulaire. Ensuite, l'ARN pol2 transcrit le génome viral comme si c'était un génome cellulaire et donne des ARNm : -une fraction sort du noyau pour donner des génome viraux une autres fraction est lu par les ribosomes libres du cytoplasme pour donner les précurseurs GAG et pro pol -une troisième fraction est épissé, lu par les ribosomes de la membrane du RE pour donner les précurseurs env qui suit la voie d'exocytose : dans le sac médian il est clivé par une enzyme (la furine, une protéases), il va être clivé en deux et vont rester associé par des liaisons covalentes et continué à suivre la voie d'exocytose jusque la membrane plasmique. Dans le cytoplasme, les précurseurs GAG et pro pol vont polymérisé et vont encapsider deux exemplaires de génome : on parle de nucléocapside immature qui fait bouger la membrane plasmique et fait intégrer son enveloppe virale et ses protéines d'enveloppe. La particule est toujours immature et va subir une dernière étape en EXTRA CELULLAIRE : la protéase qui est dans le précurseur pro pol va s'activer et va cliver le précurseur pro pol (protéases, polymérase) et GAG pour donner les trois capsides et les trois enzymes du virus et on aura ainsi une particule virale et infectieuse.