Définition du virus

Un virus est une chaîne d’acides nucléiques (ADN ou ARN) qui vit dans une cellule hôte, utilise des parties de la machinerie cellulaire pour se reproduire et libère les chaînes d’acides nucléiques répliquées pour infecter davantage de cellules. Un virus est souvent logé dans une couche protéique ou une enveloppe protéique, une couverture protectrice qui permet au virus de survivre entre les hôtes.

Structure du virus

Un virus peut prendre une variété de structures différentes. Le plus petit virus ne mesure que 17 nanomètres, à peine plus long qu’une protéine de taille moyenne. Le plus gros virus a près de mille fois cette taille, à 1 500 nanomètres. C’est vraiment petit. Un cheveu humain mesure environ 20 000 nanomètres de diamètre. Cela signifie que la plupart des particules virales sont bien au-delà de la capacité d’un microscope optique normal. Vous trouverez ci-dessous une image au microscope électronique à balayage (MEB) du virus Ebola.

Ici, vous ne pouvez voir que la protéine manteau du virus Ebola. Chaque virus ressemble à un petit ver courbé. Cependant, ce ne sont pas des cellules. À l’intérieur de la couche protéique se trouve une molécule d’ARN soigneusement pliée, qui contient les informations nécessaires pour répliquer la couche protéique, la molécule d’ARN et les composants nécessaires pour détourner les processus naturels d’une cellule pour accomplir ces tâches.

La structure exacte d’un virus dépend de l’espèce qui lui sert d’hôte. Un virus qui se réplique dans les cellules de mammifères aura une couche protéique qui lui permet de se fixer et de s’infiltrer dans les cellules de mammifères. La forme, la structure et la fonction de ces protéines changent en fonction de l’espèce de virus. Un virus typique peut être vu ci-dessous.

Le virus ci-dessus montre la structure typique d’un virus, un génome viral entouré d’un bouclier de protéines. Les différentes protéines d’enveloppe permettront au virus d’interagir avec la cellule hôte qu’il trouve. Une partie de la couche protéique s’ouvre alors, perfore la membrane cellulaire et dépose le génome viral dans la cellule. La couche protéique peut alors être éliminée, car le génome viral va maintenant se répliquer dans la cellule hôte. Les molécules de virus répliquées seront emballées dans leurs propres couches de protéines et libérées dans l’environnement pour trouver un autre hôte. Alors que de nombreuses particules virales prennent une forme simple comme celle ci-dessus, certaines sont beaucoup plus compliquées.

L’image ci-dessus montre un phage, un type de virus spécialisé sur les cellules bactériennes. La couche protéique d’un phage est beaucoup plus complexe et comporte une variété de parties spécialisées. La partie de tête contient le génome viral. Le collier, la gaine, la plaque de base et les fibres de la queue font partie d’un système complexe permettant de se fixer et d’injecter le génome dans une cellule bactérienne. Les fibres de la queue saisissent la cellule bactérienne, tirant la plaque de base jusqu’à la paroi cellulaire ou à la membrane. La gaine et le collier se compressent, perforent la cellule et déposent l’ADN dans la cellule bactérienne.

Certaines molécules virales n’ont aucune couche protéique, ou n’ont jamais été identifiées. Chez certaines espèces de virus végétaux, le virus est transmis de cellule en cellule au sein de la plante. Lorsque des graines sont créées dans la plante, le virus se propage aux graines. De cette façon, le virus peut vivre dans les cellules toute son existence et n’a jamais besoin d’une couche de protéines pour le protéger dans l’environnement. D’autres molécules virales ont des couches protéiques encore plus grandes et plus complexes et se spécialisent sur divers hôtes.

Un Virus est-il vivant ?

C’est une question compliquée. Une cellule est considérée comme vivante car elle contient tous les composants nécessaires pour répliquer son ADN, se développer et se diviser en nouvelles cellules. C’est le processus que prend toute vie, où il s’agit d’un organisme unicellulaire ou d’un organisme multicellulaire. Certaines personnes ne considèrent pas un virus vivant car un virus ne contient pas tous les mécanismes nécessaires pour se répliquer. Ils diraient qu’un virus, sans cellule hôte, ne peut pas se répliquer seul et n’est donc pas vivant.

Pourtant, selon la définition de la vie exposée précédemment, il semble que lorsqu’un virus se trouve à l’intérieur d’une cellule hôte, il dispose de toutes les machines dont il a besoin pour survivre. La couche protéique dans laquelle elle se trouve à l’extérieur d’une cellule est l’équivalent d’une spore bactérienne, une petite capsule de bactéries se formant autour d’elles pour survivre à des conditions difficiles. Les scientifiques qui soutiennent qu’un virus est un organisme vivant notent la similitude entre un virus dans une couche protéique et une spore bactérienne. Aucun des deux organismes n’est actif dans son pelage protecteur, ils ne deviennent actifs que lorsqu’ils atteignent des conditions favorables.

En fait, la seule raison pour laquelle un virus nous affecte est qu’il devient actif dans nos cellules. De plus, un virus a tendance à évoluer avec son hôte. La plupart des virus dangereux viennent de passer à une nouvelle espèce. La biochimie qu’ils ont développée pour vivre au sein des autres espèces n’est pas compatible avec la nouvelle espèce, et des dommages cellulaires et la mort se produisent. Cela provoque un certain nombre de réactions, en fonction des cellules infectées. Le virus VIH, par exemple, attaque exclusivement les cellules immunitaires. Cela conduit à une perte totale de la fonction immunitaire chez les patients. Avec le virus à l’origine du rhume, le virus attaque les cellules respiratoires et les endommage pendant qu’il fait son travail.

Pourtant, toutes les infections virales ne seront pas préjudiciables à l’hôte. Un virus qui tue l’hôte aura moins de succès avec le temps, comparé à un virus qui ne nuit pas à l’hôte. Un hôte sain augmente le nombre de molécules virales libérées dans l’environnement, ce qui est le but ultime du virus. En fait, certaines particules virales peuvent en fait bénéficier l’hôte. Un bon exemple est une forme de virus de l’herpès, trouvé chez les souris. Ce virus, alors qu’il infecte une souris, fournit à celle-ci une bonne défense contre les bactéries porteuses de la peste. Bien que le mécanisme ne soit pas clair, le virus empêche en quelque sorte les bactéries de s’installer dans le système de la souris.

Vu sous cet angle, il est facile de voir à quel point un virus ressemble beaucoup à une bactérie. La bactérie crée et maintient les outils nécessaires à la reproduction de l’ADN, là où le virus les vole. C’est la seule vraie différence entre un virus et une bactérie. Pour cette raison, de nombreux scientifiques considèrent un virus comme un organisme vivant. Les scientifiques qui étudient les virus, les virologues, notent que les particules virales (vivantes ou non) ont évolué avec la vie probablement aussi longtemps que les premières cellules étaient présentes. Pour cette raison, il existe un virus qui se spécialise sur presque toutes les espèces de la planète.

Classification des virus

Les scientifiques classent les virus en fonction de la façon dont ils répliquent leur génome. Certains génomes viraux sont constitués d’ARN, d’autres d’ADN. Certains virus utilisent un seul brin, d’autres un double brin. La complexité de la réplication et du conditionnement de ces différentes molécules place les virus en sept catégories différentes.

Les génomes de virus de classe I sont constitués d’ADN double brin, le même que le génome humain. Cela permet à ces molécules virales d’utiliser facilement la machinerie naturelle de la cellule pour produire des protéines à partir de l’ADN du virus. Cependant, pour que l’ADN polymérase (la molécule qui copie l’ADN) soit active, la cellule doit se diviser. Certaines molécules virales de classe I comprennent des sections d’ADN qui font que la cellule commence activement à se diviser. Ces molécules virales peuvent conduire au cancer. Le virus du papillome humain est un virus de classe I transmis sexuellement et peut causer le cancer du col de l’utérus.

Un virus de classe II ne contient qu’un seul brin d’ADN. Avant de pouvoir être lu par les enzymes de l’ADN polymérase de l’hôte, il doit être converti en ADN double brin. Il le fait en détournant les histones (protéines d’ADN) et l’ADN polymérase de la cellule hôte. Au lieu d’attendre que la cellule se divise ou de la forcer à le faire, l’ADN viral de classe II contient le codage d’une protéine appelée Rep. Cette enzyme de réplication réplique le génome viral simple brin original. D’autres protéines sont créées à partir de l’ADN et utilisées pour créer des couches de protéines avec la machinerie cellulaire. L’ADN simple brin est ensuite emballé dans ces couches de protéines et de nouveaux paquets de virus sont créés.

Les génomes de virus de classe III sont créés à partir d’ARN double brin. Bien que cela soit inhabituel, ces paquets de virus sont livrés avec leur propre protéine, l’ARN polymérase. Cette protéine peut créer de l’ARN messager (ARNm) à partir de l’ARN viral double brin. L’ARN viral reste donc à l’intérieur de la capsule virale et seul l’ARNm pénètre dans le cytoplasme de l’hôte. Ici, l’ARNm est converti en protéines, dont certaines comprennent plus d’ARN polymérase. Cette ARN polymérase crée un nouvel ARN double brin, qui est encapsulé par les protéines et libéré de la cellule.

Les virus de classe IV sont des ARN monocaténaires, presque identiques aux ARNM produits par la cellule hôte. Avec ces virus, toute la couche protéique est engloutie par une cellule hôte non infectée. Le petit génome d’ARN s’échappe de la couche protéique et se fraye un chemin dans le cytoplasme. Ce brin ressemblant à un ARNm code pour une grande polyprotéine, qui sera créée par les ribosomes hôtes. La polyprotéine se brise naturellement en différentes parties. Certains créent des couches de protéines, tandis que d’autres lisent et répliquent le brin d’origine de l’ARN viral. Le virus continue de se répliquer et de créer de nouvelles particules virales entièrement emballées. Lorsque la cellule est complètement pleine, elle se rompt et libère les particules virales dans le sang ou l’environnement. Jusqu’à 10 000 particules virales peuvent être libérées à partir d’une seule cellule.

Les génomes viraux de la classe V sont également des ARN monocaténaires. Cependant, ils courent dans la direction opposée à l’ARNm normal. Par conséquent, les machines de la cellule ne peuvent pas les lire directement. Ces molécules virales contiennent une molécule d’ARN polymérase qui peut lire en sens inverse. Ces molécules virales ont de grandes capsules, entourées de membranes cellulaires et de protéines. Lorsque le virus s’approche d’une cellule, ses protéines membranaires se lient à la cellule et il est aspiré dans le cytoplasme. Ici, il se brise, libérant l’ARN viral en arrière et les protéines associées. Ces petits complexes produisent un ARNm régulier, ce qui crée de nouveaux complexes viraux. Ces complexes inachevés se déplacent à la surface cellulaire, où ils tapissent la membrane cellulaire de protéines qu’ils créent. Quand ils ont fini, ils s’enveloppent dans cette membrane et s’arrachent de la cellule.

Les génomes de virus de classe VI sont les mêmes que ceux de classe V, mais ils utilisent une méthode différente pour se répliquer. Les particules virales de classe VI sont appelées rétrovirus. Au lieu de créer un ARNm à partir de l’ARN viral, ces molécules virales fonctionnent avec une protéine différente. Connue sous le nom de transcriptase inverse, cette enzyme est capable de créer de l’ADN à partir de l’ARN du virus. Ce faisant, l’ARN viral est converti en ADN double brin. Cet ADN produit alors un nouveau virus. L’ADN peut s’incorporer à l’ADN de l’hôte et, ce faisant, devenir endogénisé. Cela signifie que l’ADN restera dans la cellule aussi longtemps que la cellule vivra. Si la cellule se trouve dans une lignée germinale, telle qu’un spermatozoïde ou un ovule, le virus fera définitivement partie du génome de l’hôte. On estime que 5 à 8% du génome humain reste sur l’ADN du rétrovirus.

La classe finale, la classe VII, comprend les pararetrovirus. Semblable à la classe VI, ces génomes viraux utilisent la transcriptase inverse. Cependant, ces génomes viraux sont emballés sous forme d’ADN, pas d’ARN. Ces virus s’insèrent directement dans le génome de l’hôte, qui commence à transposer l’ADN viral en ARN. La plupart de cet ARN sera un ARNm, utilisé pour créer une polyprotéine. Une partie de la polyprotéine est la transcriptase inverse. Cette transcriptase inverse agit sur des morceaux d’ARN connus sous le nom de prégénome. Il lit ces molécules d’ARN et produit l’ADN viral d’origine. Ceci est ensuite emballé dans des couches de protéines virales. Les virus de classe VII se trouvent souvent dans les plantes et peuvent se déplacer entre les cellules en utilisant les plasmodesmes, ou ils peuvent être transportés par des insectes herbivores se nourrissant des plantes. Les pucerons sont porteurs de nombreuses maladies des plantes, car leur trompe perce les parois cellulaires des plantes et ils boivent le cytoplasme.

Exemples de virus

Virus de la poliomyélite

Le virus de la poliomyélite, qui a paralysé le président Franklin Roosevelt, est un virus de classe III. Ce virus à ARN double brin code pour 12 protéines. Comme d’autres génomes de virus de classe III, il se reproduit en libérant des brins d’ARNm dans le cytosol des cellules hôtes, qui codent pour de nouvelles molécules virales. Fait intéressant, le virus de la poliomyélite n’était pas mortel, jusqu’à ce que les gens commencent à traiter leur eau. Avant l’eau chlorée, la poliomyélite a survécu dans la plupart des sources d’eau. Ainsi, la plupart des nourrissons ont été exposés à la poliomyélite dès le départ.

Chez les nourrissons, il n’y a généralement aucun symptôme de poliomyélite et le système immunitaire réagit au virus. Cependant, une fois l’eau chlorée établie, la plupart des enfants n’ont pas eu la poliomyélite. Cependant, la maladie n’a pas été éradiquée. De nombreuses personnes ont été exposées à l’âge adulte à des poches de poliomyélite qui persistaient encore. Ces personnes ont beaucoup souffert de la maladie, car le système immunitaire n’y a pas réagi assez rapidement. Comme FDR, ils étaient généralement paralysés en permanence par les effets du virus sur la santé des os. Heureusement, le vaccin contre la poliomyélite, l’un des tout premiers jamais créés, est facilement fabriqué en tuant le virus vivant de la poliomyélite par la chaleur. Les couches de protéines mortes permettent au corps de développer une immunité contre le virus, sans que les cellules ne soient infectées.

Virus de la rage

Le virus de la rage est un virus de classe V, avec une couche protéique en forme de balle. Ce virus est constitué d’ARN linéaire simple brin. Le génome du virus de la rage code pour cinq protéines, à partir de 12 000 nucléotides. Fait intéressant, les symptômes de la rage chez de nombreux animaux comprennent une agressivité accrue. Ce trait, causé par l’endroit où le virus attaque et les dommages qu’il cause, amène les animaux à mordre d’autres animaux plus souvent qu’ils ne le feraient normalement. Les particules de virus de la rage assemblées s’accumulent dans la salive. Ainsi, lorsqu’un animal infecté en mord un autre, le virus est transmis au nouvel animal.

Le virus de la rage est presque toujours mortel chez l’homme, s’il n’est pas traité immédiatement. Chaque année, près de 15 millions de vaccins post-exposition sont administrés contre la rage. Le vaccin charge essentiellement le corps avec le virus mort, permettant une réponse immunitaire importante contre le virus. Cela peut arrêter le virus avant qu’il ne s’établisse dans le système. Si cela se produit, il y a peu de chances de guérison. Les chiens sont généralement vaccinés avant l’exposition, ce qui offre une protection générale à leurs propriétaires en cas de morsure par un animal infecté par le virus.

Quiz

1. Laquelle des classes suivantes de génome viral peut être reproduite directement par la machinerie cellulaire?
A. Classe I
B. Classe III
C. Classe VI

2. Le rhinovirus humain A provoque le rhume. Le génome du rhinovirus est un ARN monocaténaire, similaire aux ARNM produits par la cellule hôte. À quelle classe appartient le rhinovirus?
A. Classe VII
B. Classe II
C. Classe IV

3. Votre ami affirme que les virus sont les mêmes que les allergies, car les deux font courir son nez. Lequel des éléments suivants convaincra votre ami du contraire?
A. Seuls les virus provoquent une réaction immunitaire
B. Un virus ne provoque pas seulement une réaction, il se reproduit dans vos cellules
C. Pourquoi argumenter? Votre ami a raison.