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1 Les virus : interactions virus / cellules hôtes, cycles de multiplication.

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1 1 Les virus : interactions virus / cellules hôtes, cycles de multiplication

2 novembre Les diverses interactions phages / bactéries

3 Existence de 2 possibilités selon la nature du phage : 1- Soit une interaction productive conduisant à la formation de multiples particules virales libérées par lyse de la bactérie infectée. 2- Soit une interaction intégrative conduisant à la lintégration du génome du phage dans lADN de la bactérie. Cycle lytique dû à des phages dits virulents se multipliant dans une bactérie sensible Phénomène de lysogénie dû à des phages dits tempérés se trouvant dans une bactérie lysogène

4 novembre Le cycle lytique dun phage virulent chez une bactérie sensible (ex : phage T2 ou T4 )

5 Virologie5 Rappel de la structure du bactériophage

6 ère étape : fixation (adsorption du phage sur la bactérie) Lieu dadsorption du phage sur la bactérie et constituant du phage responsable de ladosption Les phages ne se fixent que sur les parois bactériennes (éventuellement sur les pili ou les flagelles) Les phages se fixent sur la bactérie grâce à leur plaque caudale et à leurs fibres.

7 ère étape : fixation (adsorption du phage sur la bactérie Condition pour que la bactérie permette la fixation du phage Pas de phages fixés Beaucoup de phages fixés

8 ère étape : fixation (adsorption du phage sur la bactérie Condition pour que la bactérie permette la fixation du phage Présence nécessaire dans la paroi bactérienne de récepteurs spécifiques au phage La bactérie qui a des récepteurs spécifiques est alors dite sensible au phage Nature des récepteurs bactériens spécifiques des phages : - glycoprotéines pariétales - lipopolyosides pariétaux.

9 ère étape : fixation (adsorption du phage sur la bactérie Mécanisme de linteraction assurant ladsorption Interactions électrostatiques entre - des groupements aminés des protéines phagiques - des groupements acides des récepteurs bactériens.

10 ème étape : pénétration du phage dans la bactérie Nature du (ou des) constituant(s) du phage pénétrant Description de lexpérience de Hershey et Chase Utilisation de phages dont : - lADN est rendu radioactif par la présence de phosphore 32 - les protéines sont radioactives par la présence de soufre 35. Contact 10 minutes de ces phages avec des bactéries sensibles, puis centrifugation : les bactéries sont dans le culot. Recherche de la radioactivité dans le culot et le surnageant : - le surnageant est marqué au soufre 35 - le culot est marqué au phosphore 32.

11 ème étape : pénétration du phage dans la batérie Nature du (ou des) constituant(s) du phage pénétrant Analyse et interprétation de lexpérience de Hershey et Chase Radioactivité due au phosphore 32 présente dans le culot bactérien : lADN se retrouve dans les bactéries Radioactivité due au soufre 35 absente du culot : les protéines ne pénètrent pas dans les bactéries. Bilan : seul lacide nucléique du phage pénètre dans la bactérie, la capside vidée reste à lextérieur à la surface de la bactérie (ghost = fantôme)

12 ème étape : pénétration du phage dans la bactérie Mode de pénétration de lADN Observation en microscopie électronique

13 novembre 2006Cellule procaryote13 Phage qui na pas encore injecté son ADN Phage qui a injecté son ADN

14 ème étape : pénétration du phage dans la bactérie Mode de pénétration de lADN Analyse de lobservation faite en microscopie électronique Laxe creux de la gaine franchit la paroi et la membrane plasmique de la bactérie La gaine se contracte, ce qui provoque linjection de lacide nucléique du phage dans le cytoplasme bactérien (« microseringue »)

15 novembre 2006Cellule procaryote15 Bilan : mécanisme dadsorption et de pénétration

16 1- Perçage de la paroi par une peptidoglycanase présente dans la plaque caudale du phage (création dun trou dans la paroi) 2- Contraction de la gaine de la queue (mécanisme consommant de lénergie) 3- Pénétration de laxe tubulaire creux de la queue dans la brèche pariétale jusquau contact de la membrane 4- Injection de lacide nucléique du phage jusque dans le cytoplasme bactérien.

17 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) Caractéristiques de cette phase - Phase durant laquelle aucune particule virale nest visible en microscopie électronique - Phase durant laquelle se déroule tout un ensemble dévènements découlant de lexpression du génome viral.

18 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) Suivi des évènements au niveau moléculaire a/ étude expérimentale Résultats expérimentaux

19 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) Les évènements moléculaires Analyse des résultats expérimentaux : - Certaines protéines virales apparaissent rapidement alors que lADN viral nest pas encore répliqué, cest la phase précoce - Lorsque les protéines virales de la phase précoce sont synthétisées, lADN viral est répliqué et dautres protéines sont synthétisées, cest la phase tardive.

20 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) Suivi des évènements au niveau moléculaire b/ étude de la phase précoce Définition : ensemble des évènements survenant dans la cellule infectée avant que ne soit répliqué lADN du virus, évènements correspondant essentiellement à la transcription et à la traduction de certains gènes de lADN viral dits gènes précoces. Evènements de cette phase : Gènes précoces m ARN protéines précoces transcription traduction - ADN polymérase utile à la réplication de lADN -ARN polymérase utile à la transcription des gènes tardifs - Dnase responsable de la destruction de lADN bactérien

21 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) A la fin de la phase précoce : lyse du DNA bactérien Toute expression des gènes bactériens est bloquée et toute la machinerie métabolique de la bactérie pourra être utilisée pour le virus

22 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) Suivi des évènements au niveau moléculaire b/ étude de la phase précoce (suite) Modalités de la transcription pendant cette phase : mise en jeu - le plus souvent dune polymérase de la cellule bactérienne - des ribonucléotides de la cellule bactérienne Modalités de la traduction pendant cette phase : mise en jeu - de la machinerie métabolique de la cellule bactérienne (ribosomes, acides aminés, ARN de transfert, enzymes….)

23 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) Suivi des évènements au niveau moléculaire c/ étude de la phase tardive Définition : ensemble des évènements correspondant à : - la réplication de lADN viral - et à la transcription et traduction de certains gènes de lADN viral dits gènes précoces. Evènements de cette phase : 1 ADN viral n ADN viraux ARN polymérase (synthétisée pendant la phase précoce) Gènes tardifs m ARN protéines tardives transcription traduction - Protéines structurales du virus (protéines de la tête et de la queue) -Protéines non structurales nécessaires à lassemblage et à la maturation du virus

24 ème étape : phase déclipse (les phénomènes dans le cytoplasme bactérien) Bilan de la phase déclipse : Toute la machinerie métabolique de la cellule bactérienne hôte intervient pour la synthèse des constituants de nouveaux virus. Seul un virus ne peut donc pas se multiplier. Cest la raison pour laquelle un virus est un parasite intracellulaire obligatoire.

25 ème étape : phase de maturation (= phase dassemblage = morphogénèse des virions) Caractéristique de cette phase - Phase durant laquelle commencent à apparaître des phages observables dans la bactérie Chronologie des évènements durant cette phase - Assemblage des protéines de la tête pour donner des têtes et assemblage des protéines de la queue pour donner des queues. - Pénétration d1 molécule dADN dans chaque tête (nucléocapside) - Assemblage dune tête et dune queue et de fibres constituant un virion - Accumulation de virus dans le cytoplasme bactérien.

26 ème étape : phase de libération (= phase dassemblage = morphogénèse des virions) Caractéristiques de cette phase - Phase durant laquelle commencent à apparaître des phages libres - Apparition de phages libres environ 25 minutes après ladsorption - Libération de 200 à 300 phages identiques Mécanisme de la libération - Rupture de la paroi bactérienne lysée par une peptidoglycanase présente dans la plaque caudale des phages. - Bactérie lysée - Phages libérés dans le milieu.

27 Bilan : cycle de reproduction dun phage Adsorption Pénétration Phase déclipse : phase précoce Phase déclipse : phase tardive Phase de maturation Phase de libération

28 novembre La lysogénie

29 2-1- Etude expérimentale Culture dEscherichia coli K 12 avant dêtre exposée à des UV Culture dEscherichia coli K12 après exposition à des UV

30 2-1- Etude expérimentale Observation au microscope électronique du produit de raclage au niveau de la plage de lyse Présence de phages I qui sont lytiques après lirradiation Où et sous quelle forme sont ces phages qui ne lysent pas la bactérie sil ny a pas eu irradiation et la lyse après ?

31 2-1- Etude expérimentale Résultat 2 Mise en contact de la culture dE. coli K12 avec des Ac anti I afin de neutraliser les particules virales libres dans la culture. Irradiation de la culture dE. coli K12 traitées par les UV suivie dun étalement. Observation de plages sans culture provenant de la lyse des bactéries (plages de lyse).

32 2-1- Etude expérimentale Observation au microscope électronique du produit de raclage au niveau de la plage de lyse Les phages I ne sont donc pas libres dans la suspension, ils sont à lintérieur de la bactérie

33 2-1- Etude expérimentale Le virus I est à létat de prophage, seul son acide nucléique se trouve dans la bactérie intégré à lADN bactérien LADN du phage intégré : - se réplique en même temps que celui de la bactérie - a certains gènes transcrits et traduits. Ce virus est dit virus tempéré

34 2-2- Définition de la lysogénie Lysogénie = situation où la bactérie héberge un prophage (acide nucléique du phage intégré dans lADN bactérien qui se réplique en même temps que lui et dont certains gènes sont traduits), ce prophage ne prend pas le contrôle de la cellule hôte et ne la détruit pas.

35 2-3- étapes de la lysogénie er temps : fixation, adsorption, pénétration Etapes identiques à celles dune infection lytique Conséquence : l acide nucléique se retrouve à lintérieur de la bactérie.

36 2-3- Etapes de la lysogénie ème temps : intégration de lADN - Circularisation de lADN viral - Intégration de lADN viral en un site spécifique de lADN bactérien : * coupure de lADN bactérien en un point précis par une enzyme de restriction en laissant des bouts collants spécifiques * intégration de lADN viral grâce aux bouts collants. Virus dont lADN est intégré = prophage Bactérie hébergeant le prophage = bactérie lysogène Bactérie est lysogénisée.

37 2-3- Etapes de la lysogénie ème temps : conversion lysogénique de la bactérie - Transcription et traduction de quelques gènes viraux, donc synthèse de protéines virales libérées dans le cytoplasme bactérien Conséquences : - les protéines virales synthétisées confèrent à la bactérie de nouvelles propriétés - modifications antigéniques de la bactérie - acquisition dune immunité vis-à-vis dautres phages

38 2-3- étapes de la lysogénie Exemples de propriétés nouvelles conférées à la bactérie par les protéines virales - Synthèse de toxine diphtérique par Corynebacterium diphteriae que si la bactérie est lysogénisée par le prophage - Synthèse de toxine érythrogène par Streptococcus A lysogénisé, Streptococcus responsable alors de scarlatine …………

39 2-3- étapes de la lysogénie Exemples de modifications antigéniques - Modification des Ag O de la paroi des Salmonella par un prophage codant des enzymes modifiant le LPS de la membrane externe. …………

40 2-4- Conditions du maintien du caractère lysogène ELEMENT RESPONSABLE Nécessité dune protéine virale (résultant de la traduction dun gène viral) = REPRESSEUR viral protéinique MECANISME DACTION DU REPRESSEUR - Fixation du répresseur en un point précis du génome viral appelé OPERATEUR - Fixation bloquant la transcription et la traduction de la plupart des autres gènes viraux, sauf quelques uns Conséquence : absence de multiplication virale

41 2-4- Conditions du non maintien du caractère lysogène = conditions dinduction dun cycle lytique ELEMENT RESPONSABLE Nécessité dune perte daffinité du REPRESSEUR pour lOPERATEUR. Perte daffinité = conséquence dune mutation de lopérateur Absence daction du répresseur, le génome viral redevient autonome par rapport au génome bactérien, un cycle lytique classique se produit. CAUSES DE MUTATIONS DE LOPERATEUR - Rayons UV, X - Action dune substance toxique ou dun antibiotique - privation nutritionnelle

42 novembre 2006Cellule procaryote42

43 Cas particulier de la traduction Définition : Transfert de matériel génétique dune bactérie à une autre ou dune cellule à une autre par lintermédiaire dun virus. Mécanisme : Au cours de linduction dun cycle lytique, des fragments dADN bactérien se trouvent intégrés à lADN viral Transmission de lADN viral et du fragment dADN bactérien à une autre bactérie lysogène La nouvelle bactérie lysogénisée acquiert des propriétés nouvelles qui étaient celles de la première bactérie


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