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1 Les virus : définition, culture, structure et taxonomie.

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1 1 Les virus : définition, culture, structure et taxonomie

2 novembre 20092 Mise en évidence historique

3 Observations : 1- Ivanovsky en 1892 montre que lagent responsable est capable de traverser les filtres 2- Beijerinck montre que dans le filtrat, il ya lagent responsable et que le filtrat contient un agent capable dêtre transmis à la descendance 3- 3- En 1949, Enders montre que ces agents invisibles nécessitent des cellules pour être cultivés Analyse et interprétation : 1- Les travaux dIvanovsky permettent de conclure que lagent nest ni une bactérie, ni un champignon, ni un protozoaire 2- Puisque le filtrat contient un agent transmis à la descendance, il sagit dun agent capable de se reproduire et non dune toxine (simple molécule). Lagent est appelé virus 3- Les virus sont des parasites intracellulaires obligatoires. novembre 20093 Conclusion : lagent responsable est donc un agent traversant les filtres (de petite taille) et capable de se reproduire appelé VIRUS.

4 De nombreuses maladies furent ainsi expliquées, dues à des virus :fièvre jaune (1901), rage (1903), vaccine (1906), poliomyélite (1909), fièvre aphteuse…… Culture des virus réalisée en 1926 par Carrel : culture du virus de sarcome de Rous (RSV), virus cancérigène du poulet sur cellules fraîches de poulet Observables seulement après la découverte du microscope électronique (1934), leur taille variant le plus souvent de 20 à 300 nm. novembre 20094

5 5

6 6 1. Définitions

7 1-1- Virus et virion

8 1-1-1- Définition dun virus (définition de Wolf (1957)) Un virus (la particule virale) a les 5 caractères suivants : - est de petite taille (inférieure à 300 nm) ce qui lui permet de traverser les filtres, - contient un seul type dacide nucléique (ADN ou ARN) - est un parasite intracellulaire obligatoire car ne possédant pas les enzymes utiles pour des activités métaboliques, il doit détourner à son profit celles dune cellule hôte - possède un mode de multiplication particulier (ni mitose, ni scissiparité) - possède une structure bien définie avec toujours une symétrie novembre 20098

9 Les virus, parasites intracellulaires obligatoires parasitent spécifiquement soit des cellules procaryotes, soit des cellules eucaryotes définies. Existent : - des virus animaux (avec des virus des vertébrés et des virus des invertébrés) - des virus végétaux - des virus des champignons - des virus des protozoaires - des virus des bactéries appelées phages ou bactériophages. novembre 20099

10 1-1-2- Notion de virus et de virion « Virus » : agent à tous ses stades « Virion » : particule virale libre, extracellulaire (nayant pas parasitée une cellule hôte), visible au microscope électronique. 10

11 1-2- Définition des termes en relation avec la structure : capside, nucléocapside, enveloppe

12 novembre 2006Cellule procaryote12

13 novembre 200613 Capside Schéma HIV Acide nucléique = 2 ARN Enveloppe : peplos

14 1-2-1- Capside Coque rigide - exclusivement protéique - renfermant et protégeant lacide nucléique - pouvant contenir, outre lacide nucléique, quelques protéines dont quelques enzymes. novembre 200914

15 1-2-2- Nucléocapside Nucléocapside = - capside + - acide nucléique viral novembre 200915

16 1-2-3- Enveloppe Structure lipoprotéique enfermant chez certains virus la nucléocapside. Remarque : - si nucléocapside constitue à elle seule la particule virale = nucléocapside nue (donnant un virus nu) - si nucléocapside protégée par une enveloppe lipoprotéique = nucléocapside enveloppé (constituant un virus enveloppé). novembre 200916

17 novembre 200917 2. Obtention et techniques détude des virus

18 2-1- La culture virale -Virus : parasite intracellulaire obligatoire, donc nécessité de cellules qui seront infectées par le virus et dans lesquelles le virus va se multiplier. -Cellules pouvant être : -soit des cellules en culture in vitro -soit des cellules dœufs embryonnés de 5 à 10 jours (œufs fécondés) -Soit des cellules dun animal entier et vivant

19 2-1-1- Culture sur cellules en culture 2-1-1-1- Technique - Réalisation de cultures de cellules adéquates in vitro - Inoculation de virus à la culture cellulaire - Multiplication des virus dans les cellules - Extraction et purification des particules virales 2-1-1-2- Intérêt - Aucun recours à lanimal - Facilité de mise en œuvre. novembre 200919

20 2-1-1- Culture sur cellules en culture novembre 200920

21 2-1-1- Culture sur cellules en culture novembre 200921

22 2-1-1- Culture sur cellules en culture novembre 200922

23 2-1-1- Culture sur cellules en culture novembre 200923

24 2-1-1- Culture sur cellules en culture novembre 200924

25 2-1-2- Culture sur œuf embryonné (virus du vaccin de la grippe 2-1-2-1- Technique - Obtention dœufs embryonnés - Inoculation des virus à divers niveaux de lœuf selon la nature du virus 2-1-2-2- Intérêt - Aucun recours à lanimal - Facilité de mise en œuvre. novembre 200925

26 2-1-2- Culture sur œufs embryonnés novembre 200926

27 2-1-2- Culture sur œufs embryonnés novembre 200927

28 2-1-2- Culture sur œufs embryonnés novembre 200928

29 2-1-3- Culture sur animaux vivants 2-1-3-1- Technique - Inoculation des virus à des animaux sensibles si virus incultivables par les deux autres méthodes 2-1-3-2- Animaux utilisés - Chimpanzé - Lapin - Génisse pour produire le virus de la vaccine (permettant de vacciner contre la variole) novembre 200929

30 2-1-3- Culture sur animaux vivants novembre 200930

31 2-1-3- Culture sur animaux vivants novembre 200931

32 2-2- Techniques détude -Recueil dune suspension de virus à partir dune culture -Purification des particules virales -Analyse chimique de la composition des particules virales -Observation des particules au microscope électronique -Etude de limage obtenue après diffraction aux rayons X.

33 novembre 200933 3. La composition chimique des virus

34 novembre 200634 Capside : protéines Schéma HIV : les divers constituants Acide nucléique = 2 ARN Enveloppe : peplos : double couche phospholipidique + protéines intégrées Enzyme : protéines

35 Bactériophage novembre 200935

36 Bactériophage novembre 200936

37 Virus de la mosaïque du tabac novembre 200937

38 Les divers constituants chimiques -Protéines -Lipides -Un acide nucléique

39 3-1- Les protéines virales -Où les trouve ton ? : existence chez tous les virus -Protéines de structure de la capside -Quelques enzymes -Origine : proviennent de la traduction de certains gènes de lacide nucléique viral -Caractéristiques : nombre de gènes portés par lacide nucléique viral est faible synthèse de peu de protéines différentes les protéines de la capside sont donc forcément de variétés limitées.

40 3-2- Les lipides viraux -Où les trouve ton ? : existence uniquement chez les virus enveloppés car les lipides sont uniquement présents dans lenveloppe -Nature : -Essentiellement des phospholipides -Origine : lipides membranaires de la cellule hôte car lenveloppe se constitue à partir de la cellule hôte parasitée (voir chapitre multiplication virale)

41 3-3- Lacide nucléique viral -Où les trouve ton ? : présent chez tous les virus -Caractéristique : présence dun seul type dacide nucléique : ADN ou ARN portant des gènes qui ne sexprimeront (traduits en protéines) que dans une cellule hôte.

42 3-3-1- Génome à ADN (herpes virus, virus de la varicelle, virus de lhépatite B, certains phages) Herpes virus en microscopie électronique Schéma dun Herpes virus novembre 200942

43 3-3-1- Génome à ADN (hépatite B) Schéma de lHBV : virus de lhépatite B novembre 200943

44 3-3-1- Génome à ADN (herpes virus, virus de la varicelle, virus de lhépatite B) -Généralement ADN bicaténaire -Linéaire (herpes virus) (parfois circulaire (virus de lhépatite B)) -Parfois ADN monocaténaire -Soit circulaire -Soit linéaire novembre 200944

45 3-3-2- Génome à ARN (virus grippal, HIV, virus de la rougeole……) -Généralement ARN monocaténaire et linéaire : -Soit de polarité positive (+) -Soit de polarité négative (-) -Soit correspondant à lARN dun rétrovirus. novembre 200945 ARN de polarité + = ARN correspondant à un ARN messager, donc pouvant être traduit directement en protéines ARN de polarité - = ARN ne pouvant pas se comporter comme unARN messager, cest le brin complémentaire obtenu par réplication qui sera lARN messager pouvant être traduit en protéines ARN dun rétrovirus ARN dun rétrovirus = ARN à partir duquel la transcriptase réverse virale gabriquera 2 brins dADN qui pourront sintégrer dans lune des molécules dADN de la cellule hôte.

46 novembre 200946 4. Organisation de la particule virale, ses divers constituants

47 4-1- La nucléocapside virale

48 Existence de 3 grands types de particules virales déterminées par la structure de la capside en et notamment de sa symétrie : - particule virale en bâtonnet avec capside à symétrie hélicoïdale - particule virale de forme cubique avec capside à symétrie isocaédrique - particule virale de forme plus complexe avec capside à symétrie mixte comme les bactériophages à queue. Remarque : la symétrie peut parfois être masquée si la nucléocapsie est enfermée dans une enveloppe. novembre 200948

49 4-1-1- Les nucléocapsides à symétrie hélicoïdale (ex : VMT) novembre 200949

50 Capside = - baguette cylindrique creuse de 300 m de long et de 17 nm de diamètre - constituée dune seule protéine répétée un grand nombre de fois - et dont les protéines constitutives sont enroulées en hélice. Lacide nucléique = ARN - de polarité positive - enroulé en hélice sur la trame protéique. novembre 200950

51 Remarque : Existence de virus animaux à symétrie hélicoïdale (ex : virus grippal), mais : - virus toujours enveloppé - hélice peu rigide. Conséquence : virus apparaissant avec une structure globulaire pouvant les faire confondre avec des virus à symétrie cubique. novembre 200951

52 1- protéine enzymatique (neuramidase) 2 autre protéine enzymatique : hémagglutinine 3- enveloppe 4- sous enveloppe 5 – ARN (-) (fragmenté en 8) 6- capside 7- protéine (ARN polymérase ADN dépendante) novembre 200952

53 4-1-2- Les nucléocapsides à symétrie cubique (capside icosaédrique) ex Adenovirus novembre 200953

54 4-1-2- Les nucléocapsides à symétrie cubique (capside icosaédrique) ex Adenovirus novembre 200954

55 Capside = - de forme icosaédrique (icosaèdre = polyèdre formé de 20 faces égales correspondant chacune à un triangle équilatéral) - dont chaque face est constituée de protéines associées en capsomères ayant la forme dun prisme creux (certains capsomères comportent 5 sous unités protéiques : pentamères, dautres de 6 sous unités : hexamères) Lacide nucléique est situé à lintérieur de la capside associé à des protéines internes. novembre 200955

56 4-1-3- Les bactériophages T: Bacille et phage T en microscopie électronique à balayage novembre 200956

57 4-1-3- Les bactériophages T: novembre 200957

58 4-1-3- Les bactériophages T: Schéma dun bactériophage novembre 200958 Tête Acide nucléique Cou Gaine contractile Plaque terminale = plaque caudale Fibre caudale Queue

59 Structure du phage relativement complexe avec : - tête à symétrie icosaédrique dans laquelle est enfermé lacide nucléique (nucléocapside) - queue contractile comportant * une gaine à symétrie hélicoïdale (dite gaine caudale) formée dunités protéiques identiques groupées en anneaux superposés gainant un axe tubulaire * une plaque terminale dite plaque caudale portant des épines et des fibres caudales. - une courte région entre la tête et la queue : le col ou cou. Le phage a une symétrie binaire novembre 200959

60 4-2- Les enveloppes virales 4-2-1- Leur localisation Périphérie du virus par-dessus la nucléocapside 4-2-2- Leur composition - phospholipides - protéines - polyosides portés par les phospholipides ou les protéines

61 4-2-3- Leur origine De nature membranaire, elle comporte : - une bicouche phospholipidique qui provient des membranes de la cellule hôte qui lui a permis de se multiplier (membrane plasmique, membrane du réticulum endoplasmique ou membranes de lenveloppe nucléaire et - des glycoprotéines (visibles en microscopie électronique sous forme de spicules) codées par le génome viral. novembre 200961

62 4-2-4- Leurs caractéristiques Enveloppes généralement fragiles vis-à-vis : - de la chaleur - de divers tensio-actifs (sels biliaires, détergents) Conséquence : virus enveloppés jamais présents dans les selles, détruits par les sels biliaires. EXCEPTION : virus de lhépatite B résistant à de nombreux agents : plus grande résistance à lextérieur que le HIV. novembre 200962

63 novembre 200963 5. Classification des virus

64 5-1- Critères de classification Quatre critères principaux (Classification de Lwoff, Horne et Tournier) –nature de lacide nucléique (ADN ou ARN) –symétrie de la nucléocapside (hélicoïdale ou cubique) –présence dune enveloppe (virus enveloppé ou nu) –nombre de capsomères (si virus à symétrie icosaédrique) ou diamètre de la nucléocapside si virus à symétrie hélicoïdale

65 5-2- Règles de nomenclature Virus classés en famille / sous famille / genre / espèce Nom des familles : nom commençant par une majuscule et se terminant par le suffixe « viridae » Nom des sous familles : nom commençant par une majuscule et se terminant par le suffixe « virinae » Nom des genres : nom commençant par une majuscule et se terminant par le suffixe « virus » (ex : Enterovirus, Poliovirus….)

66 novembre 200966


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