EA 7327- Université Paris Descartes Qu’est ce qu’un virus? Pr Christine ROUZIOUX Virologie – CHU Necker EA 7327- Université Paris Descartes 19 Janvier 2016 L’objectif de ce cours est de définir la structure des virus , laquelle est à la base d leurs différents modes d’attaque de l’organisme, leur spécificité, qu’il est indispensable de connaître pour définir toute approche thérapeutique

En pathologie Humaine: Très grande fréquence des infections virales: La majorité des infections virales sont bénignes La gravité est souvent liée au terrain, nouveau-né immunodéprimés, personnes agées Tous les virus humains ne sont pas connus à ce jour : Exemple des infections virales respiratoires: 60% de virus identifiés en période d’épidémie de syndromes grippaux

Plan du cours Définition de A. Lwoff Acides nucléiques viraux Capsides Enveloppes Classification Nomenclature

Qu’est ce qu’un virus? La notion de maladie virale remonte à la fin du XIX ème siècle: Pasteur Notion d’agents ultra-filtrables Infections de tous les genres d’animaux de végétaux Nonvisibles en microscopie optique, uniquement en microscopie électronique

Visible en microscopie electronique (ici à balayage)

Trois caractères fondamentaux des virus Définition de Lwoff Trois caractères fondamentaux des virus Un virus ne contient qu’un seul type d’acide nucléique ARN ou ADN Un virus se reproduit à partir de son matériel génétique : c’est la REPLICATION Les virus sont doués de PARASITISME INTRACELLULAIRE ABSOLU Conséquences cliniques Conséquences diagnostiques Conséquences thérapeutiques

L’Acide nucléique viral ARN ou ADN Constitue un des critères de classification des virus Représente la capacité de codage génétique de chaque virus ADN viral: Bicatenaire, (désoxyribose) linéaire ou circulaire PM allant de 3.106 daltons: PAPOVAVIRUS À 160.106 daltons: POXVIRUS ARN viral : monocatenaire (ribose) PM allant de 2.5 106 daltons: PICORNAVIRUS À 15.106 daltons: REOVIRUS L’acide nucléique renferme la totalité de l’information génétique Il est tres fortement compacté, avec souvent deux à trois cadres de lecture

Exemple du HIV Structure génomique très spécifique code pour des protéines structurales et non structurales (de régulation de la réplication)

La nucléocapside Fonction de protection du génome viral Structure polymérisée: constituée de sous-unités Deux formes À symétrie hélicoïdale : HELICE A symétrie cubique: ICOSAEDRIQUE Constituée de protéines de structure répétée: Économie d’information génétique nécessaire Économie d’énergie Économie de structure

CAPSIDE de Structure hélicoïdale Une seul type d’unité protéique qui est accroché sur l’acide nucléique enroulé L’unité a une forme de sabot clampé par le creux (talon) Les unités protéiques disposées côte à côte de façon à protéger toute l’hélice d’acide nucléique

CAPSIDE de Structure Icosaédrique

La nucléocapside peut contenir des enzymes Des Enzymes virales spécifiques sont souvent associées à la nucléocapside, à coté de l’acide nucléique: Exemples : RNA transcriptase : Virus de la Grippe DNA polymérase : Virus de l’Hépatite B HIV, HTLV : Réverse-transcriptase: Protéase: HIV, HCV Intégrase : HIV Les particules virales apportent les enzymes qu’ils ne trouvent pas dans la cellule ou qui sont nécessaires aux premières étapes de la réplication après entrée dans la cellule Elles sont très spécifiques des virus et constituent des cibles thérapeutiques préférentiel

L’enveloppe virale Enveloppe la nucléocapside Pas systématique: virus enveloppés et virus nus De nature glucido-lipido-protidique S’acquiert par bourgeonnement à partir des structures cellulaires (membranes cytoplasmiques ou nucléaires ou reticulum endoplasmique) Peut porter des protéines parfois glycosylées Fonction majeure : Rôle d’attachement à la cellule Confère une fragilité: virus thermolabiles, sensibles aux solvants Exemples: CMV, VIH, virus grippal

Virus du groupe des virus Herpes, virus à ADN CMV= Cytomégalovirus, Virus du groupe des virus Herpes, virus à ADN

En bas : virus EBV

Virus à ARN monocaténaire non segmenté à polarité négative

STRUCTURE DU VIRUS GRIPPAL A 2

Rôle de l’hémagglutinine Globular head Fusion peptide Bromelain cleavage site Receptor binding site A B E C 1. Liaison avec le récepteur cellulaire : l'acide sialique. 2. Fusion de membrane : à pH acide changement conformationel avec clivage et libération d'un peptide de fusion qui permet la libération des RNP dans le cytoplasme 3. Antigène majeur de sous-type, 5 domaines (A à E) donnant des Anticorps neutralisants.

les fonctions des principales protéines du VIH gp 120 : GP externe Reconnaissance du CD4 et des corécepteurs Fusion entre l'enveloppe virale gp 41 : GP transmembranaire et la membrane de la cellule p 24 : Protéine interne majeure Constituant de la capside p 17 : Protéine de matrice Connection entre l'enveloppe et la nucléocapside p 7/9 : Protéines de la nucléocapside Protéines associées à l'ARN p 66/51 :Transcriptase Rétrotranscription de l'ARN inverse en ADN p 32 : Intégrase Intégration du génome viral p 11 : Protéase Clivage des précurseurs gag et gag-pol ARN - 2 brins 5 In Fields Virology, Lippincott-Raven 3 ed. 1996, p. 1886

Exemple d’attachement d’un virus à une cellule : le VIH Récepteur spécifique pour chaque virus Types de cellules cibles : spécifique pour chaque virus

Classification des virus Classification selon : L’ acide nucléique La forme de la nucléocapside La structure de l’Enveloppe Classement en: Famille : ….VIRIDAE Sous-famille: ….VIRINAE Genre : puis espèce (et sous-types)

Diversité des VIH HIV-1 HIV-2 K A J A F B I E H B C CRF04-cpx C D D G HIV-1 P HIV-1 O HIV-1 N HIV-1 M K A J A F B I E H B C CRF04-cpx C D D G E F virus mosaïques CRF01-AE 15 CRFs (CRF : circulating recombinant forms)

Worldwide prevalence of HIV-1subtypes, CRFs and URFs Subtype C dominant : South Africa, Boswana Swaziland and Malwi where the prevalence can rise more than 25% of young women HIV-1-1 groupe M : > 33 Millions infected subjects 9 sous-types non recombinants (20-30% divergence) A-BD-C-F-G-H-J-K 50 CRFs et >100 of Unique Recombinant Forms UFR

Nomenclature Désignation par des lettres: Rétrovirus : HIV-1, HIV-2 Hépatites HBV, HCV, HAV Herpès virus : HSV : herpès simplex virus CMV Cytomégalovirus VZV : Varicelle Zona Virus Désignation par la pathologie Virus de la Fièvre Jaune Virus de la Rougeole Virus de la Rubéole

CONCLUSIONS Chaque découverte de nouveau virus recherche d’emblée le groupe de virus auquel il peut se rattacher La classification a permis de trouver des liens par pathologies entre les virus proches Le classement des virus humains est très similaire au classement des virus des animaux (pathologies similaires souvent observées). La recherche de traitements antiviraux est basée sur les connaissances des structures moléculaires et des mécanismes moléculaires qui en découlent.

Transcriptional Repression Transcriptional Activation Nucleosome Regulation Closed Chromatin: Transcriptional Repression Open Chromatin: Transcriptional Activation HAT La structure de certains acides nucléiques intégrés dans le chromosome cellulaire est tout à fait similaire avec une organisation de protéines cellulaires responsables de la stabilité de la latence virale Dans certaines particules virales (non plus à l’intérieur des cellules l’organisation des génomes viraux sont aussi surenroulés et stabilisés par un certain nombre de protéines virales Mimétisme essentiel pour détourner la machinerie cellulaire , lors de la réplication virale HDACs Sluis-cremer et al