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Virus humains et animaux

Les virus humains et ceux des autres animaux. La classification de Baltimore. Le cycle de vie du VIH.

Les points clés :

  • Il existe de nombreux types différents de virus qui infectent les humains et les autres animaux, parmi lesquels certains causent des maladies graves.
  • Les virus peuvent être répertoriés selon la classification de Baltimore, et les virus qui infectent l'homme font partie de chacune de ses sept catégories.
  • Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), à l'origine du syndrome d'immunodéficience acquise (sida), est un rétrovirus.

Introduction

Avez-vous déjà eu la grippe ou la varicelle ? Dans ce cas, vous avez déjà côtoyé étroitement virus ! Que vous rêviez de trouver un jour un remède contre le sida ou espériez simplement échapper cette année à l'épidémie de grippe, vous êtes probablement conscient de la souffrance qui peut être causée par les infections virales (et qui est atténuée par les vaccins et les traitements).
Il existe de nombreux types de virus humains avec des effets très divers. Certains nous rendent malades pendant un jour ou deux, alors que d'autres nous affectent à vie. Certains constituent une gêne mineure, tandis que d'autres, comme le virus Ebola, peuvent induire des complications mortelles.
En raison de leur impact sur notre santé et notre qualité de vie, de nombreux virus humains (ainsi que les virus animaux apparentés) ont été étudiés en détail. Examinons-en quelques-uns.

À quoi ressemble un virus animal ?

Comme les autres virus, les virus animaux sont de minuscules boules de protéines et d'acides nucléiques. Ils sont dotés d'une coquille protéique, ou capside, et d'un matériel génétique composé d'ADN ou d'ARN qui est abrité à l'intérieur de la capside. Les particules virales peuvent aussi comporter une enveloppe (une sphère membranaire faite de lipides).
La capside d'un virus animal peut adopter de multiples formes. L’une des plus originales (selon moi, du moins) est celle du virus Ebola, qui présente une structure longue, en forme de bâtonnet, qui s'enroule sur elle-même. Le chikungunya est un virus à l'apparence plus "standard", représenté ci-dessous à titre de comparaison : le chikungunya ressemble à une sphère, mais il s'agit en fait d'un icosaèdre (un polyèdre à 20 faces).
Les deux virus ne sont pas représentés à l'échelle. (Une particule du virus Ebola est bien plus grande qu'une particule de chikungunya). Image modifiée à partir de "Ebolavirus"et "Alphavirus," par ViralZone/Swiss Institute of Bioinformatics, CC BY-NC 4.0.
Le génome d'un virus animal se compose soit d'ARN, soit d'ADN, à un ou deux brins. Les virus animaux peuvent avoir recours à une série de stratégies (y compris des stratégies surprenantes et bizarres) pour copier et utiliser leur matériel génétique, comme on le verra dans les sections ci-dessous.

Comment un virus animal infecte-t-il une cellule ?

Comme les autres virus, les virus animaux dépendent des leurs hôtes pour compléter leur cycle de vie. Afin de se reproduire, un virus doit infecter une cellule et la reprogrammer pour fabriquer plus de particules de virus.
La première étape clé de l'infection est la reconnaissance : un virus animal dispose de molécules spécifiques à sa surface qui lui permettent de lier les récepteurs membranaires de la cellule hôte. Une fois attaché à une cellule, le virus animal peut pénétrer de différentes façons : par endocytose (la membrane se plie) ; en créant des canaux dans la membrane hôte (grâce auxquels l'ADN ou l'ARN sont injectés) ; ou, pour les virus enveloppés, en fusionnant avec la membrane et en libérant la capside à l'intérieur de la cellule.
Ensuite, le virus utilise les ressources de la cellule hôte pour fabriquer de nouvelles protéines virales et du matériel génétique. Les particules virales s'assemblent et se préparent à sortir de la cellule. Les virus animaux enveloppés peuvent bourgeonner à partir de la membrane cellulaire au fur et à mesure qu'ils se forment, emportant avec eux un morceau de la membrane plasmique ou des membranes internes. En revanche, les particules de virus non enveloppés comme les rhinovirus s'accumulent généralement dans les cellules infectées jusqu'à ce qu'elles éclatent et/ou meurent, ce qui libère les particules.

Conséquences d'une infection

Les virus sont associés à toute une variété de maladies humaines. Le schéma ci-dessous montre quelques exemples courants d'infections virales qui altèrent différents systèmes du corps humain :
Crédit d'image : "Prevention and treatment of viral infections: Figure 1, de OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Modification du travail original de Mikael Häggström.
Certaines infections virales suivent le modèle classique des maladies aiguës : les symptômes s'aggravent pendant une courte période, mais dans la plupart des cas, le virus est éliminé du corps par le système immunitaire et le patient se rétablit. Parmi les exemples, citons le rhume et le virus de la grippe.
D'autres virus, comme celui de l'hépatite C, causent des infections chroniques à long terme. Enfin, des virus tels que les herpèsvirus humains 6 et 7 — qui dans certains cas sont à l'origine de la roséole infantile, une maladie généralement bénigne — peuvent induire des infections productives (celles où de nouvelles particules virales sont fabriquées) sans causer de symptômes chez l'hôte. Dans ces cas-là, on dit que les patients présentent une infection asymptomatique.

Classification des virus animaux

De nombreux types de virus animaux existent et pénètrent dans les cellules, les commandent et en sortent de différentes façons. Comment organiser cette multitude de virus de manière cohérente et sensée ?
La classification de Baltimore regroupe les virus en fonction de leur type de matériel génétique et de la façon dont celui-ci est utilisé pour synthétiser des ARN messagers (ARNm), ces intermédiaires clés de la production de protéines virales et de l'assemblage de nouveaux virus. Le groupe d'un virus dépend de :
  • La molécule qui lui sert de matériel génétique (ADN ou ARN)
  • La caractéristique simple ou double brin du matériel génétique
  • Les étapes auxquelles le virus a recours pour synthétiser un ARNm
La classification de Baltimore répartit les virus en sept groupes. Vous pouvez voir les caractéristiques fondamentales de chaque groupe, notamment de son matériel génétique et des modalités de synthèse d'ARNm, dans le schéma ci-dessous :
Flèche verte = synthèse d'un ARNm ; flèche verte en pointillés = utilisation directe du génome viral en tant qu'ARNm. Image modifiée à partir de The Baltimore classification clusters viruses into families depending on their type of genome, par ViralZone/Swiss Institute of Bioinformatics, CC BY-NC 4.0.
Les virus humains sont présents dans les sept groupes de Baltimore, alors que les virus végétaux et bactériens ne se trouvent que dans une partie de ces groupes1. Si on souhaite développer un médicament contre un virus, il faut tenir compte des détails de son cycle de vie — y compris de son groupe dans la classification de Baltimore et d'autres aspects de sa biologie — dans le but de bloquer efficacement ce cycle.

Le rétrovirus VIH-1

Les rétrovirus, qui appartiennent au groupe VI de Baltimore, ont un cycle de vie unique et fascinant. Ils sont particulièrement importants, car le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), responsable du syndrome d'immunodéficience acquise ou sida, est un rétrovirus.
Le génome d'un rétrovirus se compose d'ARN monocaténaire et est présent en deux copies par particule virale. L'ARN doit être converti en ADN double brin par une enzyme appelée la transcriptase inverse, qui inverse le sens normal de l'information de l'ADN à l'ARN à la protéine dans les cellules.
L'ADN double brin entre dans le noyau de la cellule hôte et il est intégré au génome hôte par une enzyme appelée intégrase. L'ARNm peut alors être transcrit à partir de l'ADN viral, qui fait désormais partie du génome de la cellule hôte et porte le nom de provirus. L'ARNm est lu pour produire des protéines virales et peut également servir de génome pour les nouvelles particules virales qui s'assemblent et bourgeonnent à partir de la cellule.
Le schéma ci-dessous montre les étapes clés du cycle de vie du virus VIH-1, le type responsable de la plupart des cas d'infection par le VIH2.
Image modifiée à partir de"Prevention and treatment of viral infections: Figure 4," de OpenStax College, Biology (issue à l'origine de NIAID, NIH), CC BY 4.0.
Les médicaments contre le VIH inhibent la réplication virale à différentes phases du cycle du virus. Ces médicaments incluent :
  • Des inhibiteurs de fusion, qui bloquent la fusion de l'enveloppe virale du VIH avec la membrane plasmique de la cellule hôte
  • Des inhibiteurs de la transcriptase inverse, qui entravent la conversion du génome d'ARN en ADN bicaténaire
  • Les inhibiteurs de l'intégrase, qui empêchent l'intégration de l'ADN viral au sein du génome hôte
  • Les inhibiteurs de la protéase du VIH, qui bloquent la maturation des protéines virales
Les "cocktails" contenant de multiples médicaments sont généralement les plus efficaces pour ralentir la progression de l'infection et maintenir une faible charge virale. Découvrez pourquoi dans l'article sur l'évolution des virus.
Pour en savoir plus sur les symptômes, les traitements et la prévention du VIH et du sida, consultez la section Santé et Médecine sur le VIH et le sida (en anglais).

À explorer en dehors de Khan Academy

Vous voulez en savoir plus sur le cycle de vie du VIH ? Découvrez cette animation interactive de LabXchange.
LabXchange est une plateforme éducative en ligne gratuite créée à la Faculté des Arts et des Sciences de Harvard et soutenue par la Fondation Amgen.

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