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Les virus

Les virus

En cette période de pandémie à Coronavirus, il peut être intéressant de revoir les bases sur les maladies infectieuses et les agents infectieux, dont font partie les virus.

Pour rentrer directement dans le vif du sujet, il est admis de dire que les virus sont des parasites intracellulaires stricts. Ils ne sont pas capables de se multiplier seul, ni d’avoir leur propre métabolisme, en l’absence de cellule hôte, puisqu’ils ne possèdent pas le matériel nécessaire. Ainsi, pour survivre et se reproduire, ils utilisent et détournent le matériel enzymatique des cellules infectées. C’est pourquoi de nombreux débats scientifiques ont lieu afin de savoir si les virus font partie intégrante des organismes vivants ou non.

A savoir qu’un virion est défini par la particule virale pure, c’est-à-dire extérieure à toute cellule.

Structure virale

Les virus, en raison de leurs particularités majeures, constituent un véritable groupe de pathogènes à part entière. Leur structure est très simple puisqu’elle se résume à seulement deux ou trois éléments :

  • Un génome : sous forme d'ADN ou d'ARN,
  • Une capside : constituée de protéines virales dites « structurales », codées par le génome du virus. L’ensemble de ces deux premiers éléments forment la nucléocapside.
  • Le péplos ou l’enveloppe virale : correspondant à une bicouche lipidique. Celle-ci est facultative, c’est pourquoi certains virus sont dits « nus » alors que d'autres sont dits « enveloppés ».

Le génome viral

A l’instar des êtres vivants, les virus possèdent du matériel génétique pouvant être sous forme d’ADN ou d’ARN, monocaténaire ou bicaténaire.

A noter que les virus à ARN possèdent des ARN polymérases qui génèrent beaucoup plus d’erreurs pendant la synthèse du matériel génétique que les ADN polymérases des virus à ADN. Cela explique que ces virus à ARN sont sujets à des mutations beaucoup plus fréquentes, comme c’est le cas avec le VIH par exemple.

Il faut savoir que la taille du génome des virus est très inférieure à celle du génome humaine, et leur quelques milliers de paires de base (pb) nucléiques ne codent pour quelques protéines seulement.

La capside

Après traduction et transcription du code génétique viral, certaines protéines vont constituer la capside. Celle-ci joue un rôle structurel pour le virus et sert notamment à protéger le génome. L’ensemble capside et génome défini la nucléocapside, dont il en existe 2 types :

  • Une nucléocapside tubulaire ou hélicoïdale : la nucléocapside forme un tube.
  • Une nucléocapside polyédrique à 20 faces (20 triangles équilatéraux), c'est donc un icosaèdre. C'est une structure symétrique très précise qui a probablement été sélectionnée au cours du temps pour sa grande stabilité.
Nucléocapside tubulaire ou hélicoïdale
Nucléocapside tubulaire ou hélicoïdale
Nucléocapside polyédrique
Nucléocapside polyédrique

Le péplos ou l'enveloppe

Le péplos, couramment nommé l’enveloppe virale, n’est pas une structure retrouvée chez tous les virus. En effet, les virus qui en possèdent sont nommés les virus enveloppés alors que ceux qui n’en possèdent pas définissent les virus nus.

Après infection d’une cellule par un virus enveloppé, celui-ci en sort par bourgeonnement : l’enveloppe virale est donc constituée en grande partie par de la membrane cellulaire de la cellule infectée. Le péplos correspond donc à une bicouche lipidique.

Classification

Ces trois éléments (génome, capside et péplos) permettent d’établir une classification des virus. Les classifications actuelles reposent d’une part sur la nature de l’acide nucléique viral (ADN, ARN, simple ou double brin), et d’autre part sur la polarité de l’ARN (positive ou négative).

En effet, il faut savoir qu’un ARN de polarité positive peut être directement traduit en protéine, tandis qu’un ARN de polarité négative doit être resynthétisé en ARN à polarité positive avant de pouvoir être traduit en protéine.

Ainsi, on retrouve notamment :

  • Des virus à ADN bicaténaire : il s’agit de la grande majorité des virus à ADN. Leur capside a une symétrie icosaédrique. On y retrouve des virus nus (adénovirus), des virus enveloppés (herpès virus [HSV], virus de la varicelle et du zona [VZV], cytomégalovirus [CMV], etc.).
  • Des virus à ADN monocaténaire : peu de virus intéressant en médecine humaine.
  • Des virus à ARN monocaténaire : certains sont à ARN segmenté, c’est-à-dire constitués de plusieurs segments d’ARN qui codent pour plusieurs protéines. C’est le cas par exemple des virus enveloppés de la grippe avec un ARN à polarité négative.
  • Des virus à ARN bicaténaire
Classification virus
Classification des virus

Infection virale

Cycle viral

Initialement et par définition, un virion se trouve dans le milieu extérieur.

Il peut, par hasard, rentrer en contact avec une cellule : c’est la phase d’attachement. Cela peut se faire via la reconnaissant de certains récepteurs, on parle alors d’endocytose. A noter que les petits virus peuvent également rentrer directement dans la cellule par translocation à travers la membrane cellulaire, comme c’est le cas pour les poliovirus. Enfin, les virus enveloppés y pénètrent par fusion des membranes, puisque leur enveloppe ressemble fortement aux membranes cellulaires. La pénétration dans la cellule constitue l’infection à proprement parler.

Une fois dans la cellule, le virus subit ensuite une décapsidation, c’est-à-dire que sa capside va se décomposer. Cela permet de libérer le génome viral dans la cellule infectée. Ce génome viral ne pourra pas être différencié du génome normal de la cellule puisque les deux possèdent des caractéristiques communes à tous les êtres vivants. Celui-ci sera donc répliqué par les enzymes de la cellule infectée, de la même manière qu’elle le fait déjà pour son propre code génétique, et il sera ainsi transcrit et traduit en protéines.

Pour rappel, l’ADN est transcrit en ARN messager (ARNm), qui sera ensuite traduit en protéines. Ainsi, les virus à ADN utilisent le matériel déjà présent à l’état normal dans une cellule pour transcrire de l’ARNm, qui sera ensuite traduit en protéine. Pour certains virus à ARN monocaténaire de polarité positive, il peut s’agir d’ARNm pouvant être traduit immédiatement en protéine : on dit alors que l’ARN est directement infectieux puisqu’on peut créer des virus qu’à partir d’ARN. En revanche, les rétrovirus, qui sont également des virus à ARN de polarité positive, ont un ARN qui doit être rétrotranscrit en ADN simple brin puis en ADN double brin par une reverse transcriptase, afin de pouvoir être transcrit normalement en ARNm par les ARN polymérases cellulaires. Concernant les virus à ARN de polarité négative, il est nécessaire que ceux-ci possèdent une transcriptase virionique, qui a pour rôle de synthétiser de l’ARNm que la cellule pourra traduire en protéines. De la même manière, le virus à ARN bicaténaire nécessitent une transcriptase virionique spécifique.

Les protéines virales nouvellement créées s’assemblent pour former de nouvelles nucléocapsides : c’est l’encapsidation. A noter que ces phases de décapsidation, de réplication et d’encapsidation peut se voir, en fonction des types de virus, dans le noyau cellulaire ou dans le cytoplasme. A savoir que d’autres protéines virales sont généralement produites, sous forme de glycoprotéines, qui seront la cible de nos anticorps dirigés contre le virus et contre nos cellules infectées.

Enfin, les virions néoformés sont libérés vers le milieu extérieur : pour les virus enveloppés cela se fait par bourgeonnement, alors que les virus nus sont libérés après lyse cellulaire.

Cycle viral grippe
Cycle viral : exemple du virus de la grippe

Conséquences cellulaires de l’infection

L’infection virale d’une cellule peut avoir 3 conséquences possibles :

  1. La mort cellulaire : on parle d’infection lytique. La cellule peut alors mourir soit par apoptose (mécanisme de défense contre l’infection), soit par nécrose. On dit également que le virus entraîne des effets cytopathiques.
  2. Une infection tempérée : la cellule tolère l’infection et partage avec le virus un certain nombre de ces constituants (enzymes, etc.) et de ces ressources (énergétiques, etc.).
  3. Une transformation maligne : après une infection virale, une cellule peut se multiplier de façon anarchique. En effet, ce type d’infection peut être responsable de l’activation d’oncogènes cellulaires ou de l’inactivation des anti-oncogènes (comme le gène de la protéine p53). Chez l’homme, 5 virus sont liés à la survenue de cancer :
    • HTML-1 : leucémies et sarcomes,
    • Virus de l’hépatite B (VHB) et C (VHC) : hépatocarcinomes,
    • Papillomavirus (HPV) : cancers du col utérin,
    • Virus Epstein Barr (EBV) : lymphome et carcinomes oropharyngés
    • Herpès virus 8 : sarcome de Kaposi et lymphome

Mode de transmission

Les propriétés intrinsèques des virus jouent sur leur mode de transmission. Par exemple, les virus enveloppés sont plus fragiles que les virus nus : ils résistent moins bien à l’environnement (châleur, dessication, action des solvants, etc.). Cela explique également que la plupart des virus enveloppés ne sont pas capables de survivre dans le tube digestif humain et donc qu’ils ne se transmettent pas par voie interhumaine féco-orale.

Les modes de transmission les plus fréquents sont les suivants :

  • Respiratoire ou salivaire : certains virus se transmettent via la salive lors de bisous, de discussions rapprochées, d’éternuements ou de toux via l’intermédiaire d’aérosols qui restent plusieurs minutes dans l’air, invisibles. C’est le cas notamment de la grippe et de tous les virus qui donnent des infections respiratoires.
  • Fécale ou orale : certains virus peuvent être sécrétés dans les selles et tout contact avec celles-ci peut être contaminant. Dans ce cas par exemple, un enfant qui porte des couches constitue un facteur de risque. De la même manière, il existe encore aujourd’hui de nombreux pays où l’eau usée ne passe pas par une étape d’assainissement… Il s’agit donc d’un mode de transmission extrêmement répandu.
  • Sexuelle : la contamination peut être orale ou génitale. Cela concerne principalement le VIH, HPV et les herpès virus.
  • Iatrogène : il s’agit d’une transmission par quelque chose d’extérieur à l’organisme, en particulier lors de soins médicaux tels qu’une injection de drogues intraveineuse, de transfusion de produits dérivés du sang, de l’insertion d’un fibroscope mal décontaminé, de greffe d’un organe infecté, etc.
  • Mère / enfant : il est possible de transmettre des maladies graves au fœtus, dont des maladies qui sont bénignes pour la parturientes telle que la rubéole ou encore une infection à CMV.
  • Arthropode : la transmission ne se fait pas entre humain cette fois, mais via un insecte de type moustique ou tique.
  • Zoonose : la transmission peut se faire via des animaux, comme c’est le cas de la rage suite à une morsure de chien ou d’un herpès virus suite à une morsure de singe. De la même manière, les urines de rats peuvent transmettre des maladies.

Chez l’homme

Défense antivirale

Au fil de l’évolution, les êtres vivants, dont l’homme fait partie, ont développé des mécanismes de défense contre les infections virales. La défense principale est la peau qui constitue une première barrière d’envergure. En effet, pour subir une infection virale, il faut nécessairement que le virus atteigne des muqueuses.

Une fois l’infection virale présente, l’organisme va mettre en place 2 types d’immunité :

  • Immunité naturelle ou innée : dont la cytokine antivirale par excellence est l’interféron (IFN).
  • Immunité acquise : dont font partie les plasmocytes et les lymphocytes, notamment les lymphocytes T CD4 et CD8.

Signes et symptômes

Il faut être bien conscient que la porte d’entrée du virus n’est pas forcément en rapport avec le lieu d’expression des symptômes. En effet, après une infection localisée, un virus peut se répandre dans plusieurs autres organes cibles à distance. Ainsi, une transmission respiratoire ne donne pas forcément une symptomatologie respiratoire.

Par exemple, le poliovirus a une transmission liée au péril fécal. Il se multiplie dans le tube digestif, passe dans le sang (on parle alors de virémie), puis se rend dans les cellules du système nerveux central (SNC), qui deviennent alors incapables de se renouveler. Si ce virus atteint la corne antérieure de la moelle (1 patient sur 100), il provoque alors des paralysies à vie.

Autre exemple : les virus des hépatites sont transmis lors de rapports sexuels et peuvent entraîner des lésions du foie.

Le syndrome pseudo-grippal

Le syndrome pseudo-grippal constitue le syndrome viral par excellence. Cliniquement, on retrouve une fièvre, des céphalées, des myalgies et une asthénie.

Ce syndrome est dû à notre réponse immunitaire en rapport avec notre sécrétion d’interféron par les cellules de notre organisme. Ce sont donc nos propres défenses qui sont responsables des symptômes, et non pas le virus en lui-même.

Concernant la période d’incubation, c’est-à-dire la période entre la contamination et l’apparition des symptômes, elle varie en fonction des virus. En effet, pour certains virus, celle-ci sera de moins de 24 heures (comme pour les gastro-entérite virale) alors qu’elle sera de plusieurs semaines pour d’autres (comme pour le virus de l’hépatite B).