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Introduction aux virus

Qu'est-ce qu'un virus ? Sa structure et la façon dont il infecte une cellule.

Les points clés :

  • Un virus est une particule infectieuse qui se reproduit en "s'installant" dans une cellule hôte et en utilisant sa machinerie cellulaire pour se multiplier.
  • Un virus est constitué d'un génome d'ADN ou d'ARN contenu dans une enveloppe protéique appelée capside. Certains virus présentent une enveloppe membranaire extérieure.
  • Les virus sont très variés : ils se présentent sous différentes formes et structures, ont différents types de génomes et infectent différents hôtes.
  • Les virus se reproduisent en infectant les cellules de leur hôte et en les reprogrammant pour devenir des "usines" à virus.

Introduction

Les scientifiques estiment qu'il existe environ 10, start superscript, start text, 31, end text, end superscript virus à tout momentstart superscript, 1, end superscript. C'est donc un 1 et 31 zéros derrière ! Si c'était possible, je ne sais comment, d'aligner ces 10, start superscript, start text, 31, end text, end superscript virus les uns à côté des autres, on obtiendrait une colonne qui s'étendrait à près de 200 années-lumière dans l'espace. Pour le dire d'une autre façon, il y a plus de dix millions de fois plus de virus sur Terre qu'il n'y a d'étoiles dans tout l'universsquared.
Cela signifie-t-il qu'il y a 10, start superscript, start text, 31, end text, end superscript virus qui essaient de nous infecter ? En fait, la plupart de ces virus se trouvent dans les océans, où ils attaquent les bactéries et autres microbescubed. Cela peut paraitre étrange que les bactéries puissent contracter un virus, mais les scientifiques pensent que tous les organismes vivants hébergent au moins un virus !

Qu'est-ce qu'un virus ?

Un virus est une minuscule particule infectieuse qui ne peut se reproduire qu'en infectant une cellule hôte. Les virus « réquisitionnent » la cellule hôte et utilisent ses ressources pour produire davantage de virus. Ils la reprogramment pour qu'elle devienne une usine à virus. Comme ils ne peuvent pas se reproduire par eux-mêmes (sans hôte), les virus ne sont pas considérés comme des êtres vivants. Les virus n'ont pas non plus de cellules : ils sont très petits, beaucoup plus petits que les cellules vivantes et ne sont en fait que des paquets d'acides nucléiques et de protéines.
Néanmoins, les virus ont des points communs avec la vie cellulaire. Par exemple, ils ont des génomes d'acide nucléique basés sur le même code génétique que celui qui se trouve dans vos cellules (et les cellules de toute créature vivante). De même, tout comme la vie cellulaire, les virus ont des variations génétiques et peuvent évoluer. Ainsi, même s'ils ne répondent pas à la définition d'être vivant, leur statut semble « discutable ». (Peut-être que les virus sont en fait des morts-vivants, comme les zombies ou les vampires !)

En quoi les virus diffèrent-ils des bactéries ?

Même si les deux peuvent nous rendre malades, les bactéries et les virus sont très différents d'un point de vue biologique. Les bactéries sont petites et unicellulaires, mais ce sont des organismes vivants qui ne dépendent pas d'une cellule hôte pour se reproduire. En raison de ces différences, les infections bactériennes et virales sont traitées très différemment. Par exemple, les antibiotiques ne sont utiles que contre les bactéries, et non les virus.
Les bactéries sont aussi beaucoup plus grandes que les virus. Le diamètre d'un virus classique est d'environ 20
300 start text, n, a, n, o, m, e, with, \`, on top, t, r, e, s, end text (1 start text, n, m, end text equals 10, start superscript, start text, negative, 9, end text, end superscript start text, m, end text)start superscript, 4, end superscript. Ceci est beaucoup plus petit qu'une bactérie typique E. coli , qui a un diamètre de 1000 start text, n, m, end text ! Des dizaines de millions de virus pourraient être placés sur la tête d'une épingle.

La structure d'un virus

Il existe beaucoup de virus différents dans le monde. Ils varient selon leur taille, leur forme et leur cycle de vie. Si vous êtes curieux d'en savoir plus, je vous recommande de parcourir le site ViralZone. Cliquez sur quelques noms de virus au hasard et découvrez leurs formes et fonctionnalités bizarres !
Toutefois, les virus présentent quelques caractéristiques clés en commun. On retrouve :
  • Une coque protéique protectrice, ou capside
  • Un génome d'acides nucléiques composé d'ADN ou d'ARN, à l'intérieur de la capside
  • Une couche de membrane appelée enveloppe (chez certains virus, mais pas tous)
Examinons de plus près ces caractéristiques.
Schéma d'un virus. La couche extérieure est une enveloppe membranaire. À l'intérieur de l'enveloppe se trouve une capside protéique qui contient le génome d'acide nucléique.
Image modifiée à partir de "Scheme of a CMV virus." by Emmanuel Boutet, CC BY-SA 2.5. Cette image modifiée est sous licence CC BY-SA 2.5.

Les capsides virales

La capside, ou coque protéique, d'un virus est composée de nombreuses molécules de protéines (pas seulement une grande protéine creuse). Les protéines s'associent pour former des unités appelées capsomères qui, ensemble, composent la capside. Les protéines de capside sont toujours codées par le génome du virus, ce qui signifie que c’est le virus (pas la cellule hôte) qui fournit les instructions pour les produire.
Les capsides peuvent prendre de nombreuses formes, mais elles ont souvent l'une des formes suivantes (ou une variation) :
  1. Icosaédrique – Les capsides icosaédriques ont vingt faces, et sont appelées ainsi car, un icosaèdre est une forme 3D avec 20 faces.
  2. Allongée – Les capsides allongées sont appelées de la sorte à cause de leur apparence semblable à une hélice, fine et linéaire. Elles peuvent également être caractérisées d'hélicoïdale ou de bâtonnet.
  3. Forme hybride – Ces capsides ont une forme hybride icosaédrique et hélicoïdale. Elles présentent une tête icosaédrique attachée à une queue hélicoïdale.
    Figures représentant les trois types de capsides des virus : icosaédrique (plus ou moins sphérique), allongée (semblable à un bâtonnet) et hybride (tête icosaédrique et queue allongée).
    Image modifiée à partir de "Non-enveloped icosahedral virus," "Non-enveloped helical virus," et "Head-tail phage," par Anderson Brito, CC BY-SA 3.0. L'image est sous licence CC BY-SA 3.0.

Les enveloppes virales

En plus de la capside, certains virus ont également une membrane lipidique externe qu'on appelle l'enveloppe et qui entoure toute la capside.
Les virus avec enveloppe ne fournissent pas d'instructions pour produire l'enveloppe lipidique. Ils « empruntent » un bout de la membrane de la cellule hôte en la quittant. Les enveloppes contiennent toutefois des protéines spécifiques au virus qui aident les particules virales à se lier aux cellules hôtes.
Schéma d'un virus icosaédrique avec enveloppe.
Image modifiée à partir de "Enveloped icosahedral virus," par Anderson Brito, CC BY-SA 3.0. L'image est sous licence CC BY-SA 3.0.
Bien que les enveloppes soient courantes, particulièrement chez les virus animaux, on n'en trouve pas dans tous les virus (ce n'est pas une caractéristique virale universelle)

Les génomes viraux

Tous les virus ont du matériel génétique (un génome) composé d'acide nucléique. Vous, comme toute autre vie cellulaire, utilisez l'ADN comme matériel génétique. Les virus, en revanche, peuvent utiliser soit l'ARN, soit l'ADN, qui sont tous deux des types d'acide nucléique.
Nous pensons souvent que l'ADN a un double brin et que l'ARN n'en a qu'un. Et c'est généralement le cas dans nos propres cellules. Cependant, les virus peuvent contenir tous les combos possibles de type de brins d'acide nucléique (ADN double brin, ARN double brin, ADN simple brin ou ARN simple brin). Les génomes viraux se présentent aussi sous différentes formes, tailles et variétés, bien qu'ils soient généralement beaucoup plus petits que les génomes des organismes cellulaires.
À noter : les virus ADN et ARN utilisent toujours le même code génétique que les cellules vivantes. Si ce n'était pas le cas, ils n'auraient aucun moyen de reprogrammer leurs cellules hôtes !

Qu'est-ce qu'une infection virale ?

Dans la vie de tous les jours, nous avons tendance à imaginer qu'une infection virale est un ensemble de symptômes désagréables que nous avons lorsque nous attrapons un virus comme la grippe ou la varicelle. Mais que se passe-t-il réellement dans votre corps quand vous avez un virus ?
À l'échelle microscopique, une infection virale signifie que de nombreux virus utilisent vos cellules pour créer plus de copies d'eux-mêmes. Le cycle de vie du virus est l'ensemble des étapes au cours desquelles le virus identifie et pénètre dans une cellule hôte, la « reprogramme » en lui donnant des instructions sous forme d'ADN ou d'ARN viral, et utilise ses ressources pour développer davantage de particules virales (résultat de ce "programme" viral).
Pour un virus classique, le cycle de vie peut être divisé en cinq grandes étapes (bien que les détails de ces étapes soient différents pour chaque virus) :
Les étapes d'une infection virale, illustrées de façon générale pour un virus avec un génome ARN de polarité positive.
  1. Fixation. Le virus se fixe au récepteur sur la surface cellulaire.
  2. Pénétration. Le virus pénètre dans la cellule par endocytose. Dans le cytoplasme, la capside se sépare et libère le génome ARN.
  3. Réplication et expression des gènes. Le génome ARN est copié (grâce à une enzyme virale, non représentée sur le schéma) et traduit en protéines virales en utilisant un ribosome hôte. Parmi ces protéines virales produites, on trouve les protéines capsides.
  4. Assemblage. Les protéines capsides et les génomes d'ARN se regroupent pour créer de nouvelles particules virales.
  5. Libération. La cellule lyse (éclate) libérant les particules virales qui peuvent ensuite infecter d'autres cellules hôtes.
  1. L'attachement. Le virus identifie et s'accroche à une cellule hôte, grâce à une molécule réceptrice sur la surface de la cellule.
  2. La pénétration. Le virus ou son matériel génétique entrent dans la cellule.
  3. La réplication du génome et l'expression des gènes. Le génome viral est copié et ses gènes commandent la synthèse des protéines virales.
  4. L'assemblage. Les nouvelles particules virales sont assemblées à partir des copies du génome et des protéines virales.
  5. La libération. Les particules virales quittent la cellule et peuvent infecter d'autres cellules.
Le schéma ci-dessus vous montre les étapes du cycle de vie d'un virus avec un génome d'ARN monocaténaire. Pour des exemples réels de cycles de vie de virus, vous pouvez consulter les articles sur les bactériophages (virus infectant des bactéries) et les virus animaux.