Virus - Virus

Virus
"Syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2"
SARS-CoV-2 , un membre de la sous-famille des Coronavirinae
Classification des virus e
(non classé): Virus
Royaumes

Un virus est un agent infectieux submicroscopique qui ne se réplique qu'à l'intérieur des cellules vivantes d'un organisme . Les virus infectent toutes les formes de vie , des animaux et des plantes aux micro - organismes , y compris les bactéries et les archées . Depuis l' article de 1892 de Dmitri Ivanovsky décrivant un agent pathogène non bactérien infectant les plants de tabac et la découverte du virus de la mosaïque du tabac par Martinus Beijerinck en 1898, plus de 9 000 espèces de virus ont été décrites en détail parmi les millions de types de virus présents dans l'environnement. . Les virus se trouvent dans presque tous les écosystèmes de la Terre et constituent le type d'entité biologique le plus nombreux. L'étude des virus est connue sous le nom de virologie , une sous-spécialité de la microbiologie .

Lorsqu'elle est infectée, une cellule hôte est forcée de produire rapidement des milliers de copies du virus d'origine. Lorsqu'ils ne sont pas à l'intérieur d'une cellule infectée ou en train d'infecter une cellule, les virus existent sous la forme de particules indépendantes, ou virions , constituées (i) du matériel génétique , c'est-à-dire de longues molécules d' ADN ou d' ARN qui codent la structure de la les protéines par lesquelles le virus agit ; (ii) une enveloppe protéique , la capside , qui entoure et protège le matériel génétique ; et dans certains cas (iii) une enveloppe externe de lipides . Les formes de ces particules virales vont de simples formes hélicoïdales et icosaédriques à des structures plus complexes. La plupart des espèces de virus ont des virions trop petits pour être vus au microscope optique , car ils ont un centième de la taille de la plupart des bactéries.

Les origines des virus dans l' histoire évolutive de la vie ne sont pas claires : certains peuvent avoir évolué à partir de plasmides - des morceaux d'ADN qui peuvent se déplacer entre les cellules - tandis que d'autres peuvent avoir évolué à partir de bactéries. Dans l'évolution, les virus sont un moyen important de transfert horizontal de gènes , qui augmente la diversité génétique d'une manière analogue à la reproduction sexuée . Les virus sont considérés par certains biologistes comme une forme de vie, car ils portent du matériel génétique, se reproduisent et évoluent par sélection naturelle , bien qu'ils ne possèdent pas les caractéristiques clés, telles que la structure cellulaire, qui sont généralement considérées comme des critères nécessaires pour définir la vie . Parce qu'ils possèdent certaines de ces qualités, mais pas toutes, les virus ont été décrits comme des "organismes à la limite de la vie" et comme des auto-réplicateurs .

Les virus se propagent de plusieurs manières. Une voie de transmission passe par les organismes porteurs de maladies appelés vecteurs : par exemple, les virus sont souvent transmis d'une plante à l'autre par des insectes qui se nourrissent de la sève des plantes , comme les pucerons ; et les virus chez les animaux peuvent être transportés par des insectes hématophages . Les virus de la grippe se propagent dans l'air par la toux et les éternuements. Les norovirus et les rotavirus , causes fréquentes de gastro - entérite virale , sont transmis par voie fécale-orale , transmis par contact main-bouche ou dans les aliments ou l'eau. La dose infectieuse de norovirus requise pour produire une infection chez l'homme est inférieure à 100 particules. Le VIH est l'un des nombreux virus transmis par contact sexuel et par exposition à du sang infecté. La variété de cellules hôtes qu'un virus peut infecter est appelée sa « gamme d'hôtes ». Cela peut être étroit, ce qui signifie qu'un virus est capable d'infecter quelques espèces, ou large, ce qui signifie qu'il est capable d'en infecter de nombreuses.

Les infections virales chez les animaux provoquent une réponse immunitaire qui élimine généralement le virus infectieux. Des réponses immunitaires peuvent également être produites par des vaccins , qui confèrent une immunité acquise artificiellement à l'infection virale spécifique. Certains virus, y compris ceux qui causent le SIDA, l' infection au VPH et l'hépatite virale , échappent à ces réponses immunitaires et entraînent des infections chroniques . Plusieurs classes de médicaments antiviraux ont été développées.

Étymologie

Le mot vient du latin neutre vīrus faisant référence au poison et à d'autres liquides nocifs, de la même base indo-européenne que le sanskrit viṣa , Avestan vīša et le grec ancien ἰός (tous signifiant « poison »), attesté pour la première fois en anglais en 1398 dans John de Trévisan traduction de de Bartholomeus Anglicus de Rerum Proprietatibus . Virulent , du latin virulentus (« toxique »), date de c. 1400. Une signification de « agent qui cause une maladie infectieuse » est enregistrée pour la première fois en 1728, bien avant la découverte des virus par Dmitri Ivanovsky en 1892. Le pluriel anglais est virus (parfois aussi vira ), alors que le mot latin est un nom de masse , qui n'a pas de pluriel classiquement attesté ( vīra est utilisé en néo-latin ). L'adjectif viral date de 1948. Le terme virion (pluriel virions ), qui date de 1959, est également utilisé pour désigner une seule particule virale qui est libérée de la cellule et est capable d'infecter d'autres cellules du même type.

Histoire

Un vieil homme à lunettes vêtu d'un costume et assis sur un banc près d'une grande fenêtre.  Le banc est recouvert de petites bouteilles et de tubes à essai.  Sur le mur derrière lui se trouve une grande horloge à l'ancienne en dessous de laquelle se trouvent quatre petites étagères fermées sur lesquelles reposent de nombreuses bouteilles soigneusement étiquetées.
Martinus Beijerinck dans son laboratoire en 1921

Louis Pasteur n'a pas pu trouver d'agent causal de la rage et a spéculé sur un agent pathogène trop petit pour être détecté au microscope. En 1884, le microbiologiste français Charles Chamberland a inventé le filtre Chamberland (ou filtre Pasteur-Chamberland) avec des pores suffisamment petits pour éliminer toutes les bactéries d'une solution qui le traverse. En 1892, le biologiste russe Dmitri Ivanovsky a utilisé ce filtre pour étudier ce que l'on appelle aujourd'hui le virus de la mosaïque du tabac : des extraits de feuilles broyées de plants de tabac infectés sont restés infectieux même après filtration pour éliminer les bactéries. Ivanovsky a suggéré que l'infection pourrait être causée par une toxine produite par une bactérie, mais il n'a pas poursuivi l'idée. À l'époque, on pensait que tous les agents infectieux pouvaient être retenus par des filtres et cultivés sur un milieu nutritif - cela faisait partie de la théorie des germes de la maladie . En 1898, le microbiologiste néerlandais Martinus Beijerinck a répété les expériences et est devenu convaincu que la solution filtrée contenait une nouvelle forme d'agent infectieux. Il observe que l'agent ne se multiplie que dans les cellules qui se divisent, mais comme ses expériences ne montrent pas qu'il est constitué de particules, il l'appelle contagium vivum fluidum (germe vivant soluble) et réintroduit le mot virus . Beijerinck a soutenu que les virus étaient de nature liquide, une théorie plus tard discréditée par Wendell Stanley , qui a prouvé qu'ils étaient particulaires. La même année, Friedrich Loeffler et Paul Frosch ont passé le premier virus animal, l' aphtovirus (l'agent de la fièvre aphteuse ), à travers un filtre similaire.

Au début du 20e siècle, le bactériologiste anglais Frederick Twort a découvert un groupe de virus qui infectent les bactéries, maintenant appelés bactériophages (ou communément « phages »), et le microbiologiste canadien-français Félix d'Herelle a décrit des virus qui, ajoutés à des bactéries sur une plaque de gélose , produirait des zones de bactéries mortes. Il a dilué avec précision une suspension de ces virus et a découvert que les dilutions les plus élevées (concentrations de virus les plus faibles), plutôt que de tuer toutes les bactéries, formaient des zones discrètes d'organismes morts. Le comptage de ces zones et la multiplication par le facteur de dilution lui ont permis de calculer le nombre de virus dans la suspension d'origine. Les phages ont été présentés comme un traitement potentiel pour des maladies telles que la typhoïde et le choléra , mais leur promesse a été oubliée avec le développement de la pénicilline . Le développement de la résistance bactérienne aux antibiotiques a renouvelé l'intérêt pour l'utilisation thérapeutique des bactériophages.

À la fin du XIXe siècle, les virus étaient définis en fonction de leur infectiosité , de leur capacité à traverser les filtres et de leur besoin d'hôtes vivants. Les virus n'avaient été cultivés que chez les plantes et les animaux. En 1906, Ross Granville Harrison a inventé une méthode pour cultiver du tissu dans la lymphe , et en 1913, E. Steinhardt, C. Israel et RA Lambert ont utilisé cette méthode pour cultiver le virus de la vaccine dans des fragments de tissu cornéen de cobaye. En 1928, HB Maitland et MC Maitland ont cultivé le virus de la vaccine dans des suspensions de reins de poule hachés. Leur méthode n'a pas été largement adoptée avant les années 1950, lorsque le poliovirus a été cultivé à grande échelle pour la production de vaccins.

Une autre percée a eu lieu en 1931 lorsque le pathologiste américain Ernest William Goodpasture et Alice Miles Woodruff ont développé la grippe et plusieurs autres virus dans des œufs de poule fécondés. En 1949, John Franklin Enders , Thomas Weller et Frederick Robbins ont cultivé le poliovirus dans des cellules cultivées à partir de tissus embryonnaires humains avortés, le premier virus à être cultivé sans utiliser de tissu animal solide ou d'œufs. Ce travail a permis à Hilary Koprowski , puis à Jonas Salk , de fabriquer un vaccin antipoliomyélitique efficace .

Les premières images de virus ont été obtenues lors de l'invention de la microscopie électronique en 1931 par les ingénieurs allemands Ernst Ruska et Max Knoll . En 1935, le biochimiste et virologue américain Wendell Meredith Stanley a examiné le virus de la mosaïque du tabac et a découvert qu'il était principalement composé de protéines. Peu de temps après, ce virus a été séparé en parties de protéines et d'ARN. Le virus de la mosaïque du tabac a été le premier à être cristallisé et sa structure a donc pu être élucidée en détail. Les premières images de diffraction des rayons X du virus cristallisé ont été obtenues par Bernal et Fankuchen en 1941. Sur la base de ses images cristallographiques aux rayons X, Rosalind Franklin a découvert la structure complète du virus en 1955. La même année, Heinz Fraenkel-Conrat et Robley Williams a montré que l'ARN purifié du virus de la mosaïque du tabac et son enveloppe protéique peuvent s'assembler d'eux-mêmes pour former des virus fonctionnels, suggérant que ce mécanisme simple était probablement le moyen par lequel les virus ont été créés dans leurs cellules hôtes.

La seconde moitié du 20e siècle a été l'âge d'or de la découverte de virus, et la plupart des espèces documentées de virus animaux, végétaux et bactériens ont été découvertes au cours de ces années. En 1957, l'artérivirus équin et la cause de la diarrhée virale bovine (un pestivirus ) ont été découverts. En 1963, le virus de l' hépatite B a été découvert par Baruch Blumberg , et en 1965, Howard Temin a décrit le premier rétrovirus . La transcriptase inverse , l' enzyme que les rétrovirus utilisent pour faire des copies d'ADN de leur ARN, a été décrite pour la première fois en 1970 par Temin et David Baltimore indépendamment. En 1983, l'équipe de Luc Montagnier à l' Institut Pasteur en France a isolé pour la première fois le rétrovirus appelé maintenant VIH. En 1989 , l' équipe de Michael Houghton de Chiron Corporation a découvert l' hépatite C .

Origines

Les virus se trouvent partout où il y a de la vie et ont probablement existé depuis que les cellules vivantes ont évolué pour la première fois. L'origine des virus n'est pas claire car ils ne forment pas de fossiles, c'est pourquoi des techniques moléculaires sont utilisées pour étudier comment ils sont apparus. De plus, le matériel génétique viral s'intègre parfois dans la lignée germinale des organismes hôtes, par laquelle il peut être transmis verticalement à la progéniture de l'hôte pendant de nombreuses générations. Cela fournit une source d'informations inestimable aux paléovirologues pour retracer d'anciens virus qui ont existé il y a jusqu'à des millions d'années. Il existe trois hypothèses principales qui visent à expliquer les origines des virus :

Hypothèse régressive
Les virus peuvent avoir été autrefois de petites cellules qui parasitaient des cellules plus grandes. Au fil du temps, des gènes non requis par leur parasitisme ont été perdus. Les bactéries rickettsies et chlamydia sont des cellules vivantes qui, comme les virus, ne peuvent se reproduire qu'à l'intérieur des cellules hôtes. Ils appuient cette hypothèse, car leur dépendance au parasitisme est susceptible d'avoir causé la perte de gènes qui leur ont permis de survivre en dehors d'une cellule. C'est ce qu'on appelle aussi « l'hypothèse de la dégénérescence » ou « l'hypothèse de la réduction ».
Hypothèse d'origine cellulaire
Certains virus peuvent avoir évolué à partir de morceaux d'ADN ou d'ARN qui « se sont échappés » des gènes d'un organisme plus grand. L'ADN échappé pourrait provenir de plasmides (morceaux d'ADN nu qui peuvent se déplacer entre les cellules) ou de transposons (molécules d'ADN qui se répliquent et se déplacent vers différentes positions dans les gènes de la cellule). Autrefois appelés « gènes sauteurs », les transposons sont des exemples d' éléments génétiques mobiles et pourraient être à l'origine de certains virus. Ils ont été découverts dans le maïs par Barbara McClintock en 1950. C'est ce qu'on appelle parfois « l'hypothèse du vagabondage », ou « l'hypothèse de la fuite ».
Hypothèse de co-évolution
C'est ce qu'on appelle également « l'hypothèse du virus d'abord » et propose que les virus puissent avoir évolué à partir de molécules complexes de protéines et d'acides nucléiques au moment même où les cellules sont apparues pour la première fois sur Terre et auraient été dépendantes de la vie cellulaire pendant des milliards d'années. Les viroïdes sont des molécules d'ARN qui ne sont pas classées comme des virus car elles n'ont pas d'enveloppe protéique. Ils ont des caractéristiques communes à plusieurs virus et sont souvent appelés agents sous-viraux. Les viroïdes sont des agents pathogènes importants des plantes. Ils ne codent pas pour les protéines mais interagissent avec la cellule hôte et utilisent la machinerie hôte pour leur réplication. Le virus de l' hépatite delta de l'homme a un génome à ARN similaire à celui des viroïdes, mais possède une enveloppe protéique dérivée du virus de l'hépatite B et ne peut pas produire son propre. Il s'agit donc d'un virus défectueux. Bien que le génome du virus de l'hépatite delta puisse se répliquer indépendamment une fois à l'intérieur d'une cellule hôte, il nécessite l'aide du virus de l'hépatite B pour fournir une couche protéique afin qu'il puisse être transmis à de nouvelles cellules. De la même manière, le virophage spoutnik est dépendant du mimivirus , qui infecte le protozoaire Acanthamoeba castellanii . Ces virus, qui dépendent de la présence d'autres espèces virales dans la cellule hôte, sont appelés « satellites » et peuvent représenter des intermédiaires évolutifs des viroïdes et des virus.

Dans le passé, toutes ces hypothèses posaient problème : l'hypothèse régressive n'expliquait pas pourquoi même le plus petit des parasites cellulaires ne ressemble en aucune façon à des virus. L'hypothèse d'évasion n'expliquait pas les capsides complexes et autres structures sur les particules virales. L'hypothèse du virus d'abord contrevenait à la définition des virus en ce sens qu'ils nécessitent des cellules hôtes. Les virus sont maintenant reconnus comme anciens et comme ayant des origines antérieures à la divergence de la vie dans les trois domaines . Cette découverte a conduit les virologues modernes à reconsidérer et à réévaluer ces trois hypothèses classiques.

Les preuves d'un monde ancestral de cellules à ARN et l'analyse informatique des séquences d'ADN viral et hôte permettent de mieux comprendre les relations évolutives entre les différents virus et peuvent aider à identifier les ancêtres des virus modernes. À ce jour, ces analyses n'ont pas prouvé laquelle de ces hypothèses est correcte. Il semble peu probable que tous les virus actuellement connus aient un ancêtre commun, et les virus sont probablement apparus de nombreuses fois dans le passé par un ou plusieurs mécanismes.

Microbiologie

Propriétés de vie

Les opinions scientifiques diffèrent quant à savoir si les virus sont une forme de vie ou des structures organiques qui interagissent avec les organismes vivants. Ils ont été décrits comme des « organismes au bord de la vie », car ils ressemblent à des organismes en ce sens qu'ils possèdent des gènes , évoluent par sélection naturelle et se reproduisent en créant de multiples copies d'eux-mêmes par auto-assemblage. Bien qu'ils aient des gènes, ils n'ont pas de structure cellulaire, qui est souvent considérée comme l'unité de base de la vie. Les virus n'ont pas leur propre métabolisme et nécessitent une cellule hôte pour fabriquer de nouveaux produits. Ils ne peuvent donc pas se reproduire naturellement en dehors d'une cellule hôte, bien que certaines bactéries telles que les rickettsies et les chlamydia soient considérées comme des organismes vivants malgré la même limitation. Les formes de vie acceptées utilisent la division cellulaire pour se reproduire, tandis que les virus s'assemblent spontanément dans les cellules. Ils diffèrent de la croissance autonome des cristaux car ils héritent de mutations génétiques tout en étant soumis à la sélection naturelle. L'auto-assemblage du virus au sein des cellules hôtes a des implications pour l'étude de l' origine de la vie , car il donne plus de crédibilité à l'hypothèse selon laquelle la vie aurait pu commencer sous la forme de molécules organiques s'auto-assemblant .

Structure

Virions de certains des virus humains les plus courants avec leur taille relative. Les acides nucléiques ne sont pas à l'échelle.
Diagramme de la façon dont une capside virale peut être construite en utilisant plusieurs copies de seulement deux molécules de protéine
Structure du virus de la mosaïque du tabac : ARN enroulé dans une hélice de sous-unités protéiques répétitives
Structure de l' adénovirus icosaédrique . Micrographie électronique avec une illustration pour montrer la forme
Structure du virus de la varicelle . Ils ont une enveloppe lipidique
Structure d'un virus de la mosaïque du niébé icosaédrique
Capside MS2 du bactériophage Escherichia virus . Ce virus sphérique présente également une symétrie icosaédrique.

Les virus présentent une grande diversité de tailles et de formes, appelées « morphologies ». En général, les virus sont beaucoup plus petits que les bactéries et plus d'un millier de virus bactériophages pourraient tenir à l'intérieur d'une cellule de bactérie Escherichia coli . De nombreux virus étudiés sont sphériques et ont un diamètre compris entre 20 et 300 nanomètres . Certains filovirus , qui sont des filaments, ont une longueur totale allant jusqu'à 1400 nm ; leurs diamètres ne sont que d'environ 80 nm. La plupart des virus ne peuvent pas être vus au microscope optique , c'est pourquoi des microscopes électroniques à balayage et à transmission sont utilisés pour les visualiser. Pour augmenter le contraste entre les virus et le fond, des "taches" denses aux électrons sont utilisées. Ce sont des solutions de sels de métaux lourds, tels que le tungstène , qui dispersent les électrons des régions recouvertes de la tache. Lorsque les virions sont recouverts de colorant (coloration positive), les détails fins sont obscurcis. La coloration négative surmonte ce problème en ne colorant que le fond.

Une particule virale complète, connue sous le nom de virion , est constituée d'acide nucléique entouré d'une couche protectrice de protéine appelée capside . Ceux-ci sont formés de sous-unités protéiques appelées capsomères . Les virus peuvent avoir une "enveloppe" lipidique dérivée de la membrane de la cellule hôte . La capside est constituée de protéines codées par le génome viral et sa forme sert de base à la distinction morphologique. Les sous-unités protéiques codées viralement s'auto-assembleront pour former une capside, nécessitant en général la présence du génome du virus. Les virus complexes codent pour des protéines qui aident à la construction de leur capside. Les protéines associées à l'acide nucléique sont appelées nucléoprotéines et l'association des protéines de la capside virale avec l'acide nucléique viral est appelée nucléocapside. La capside et la structure entière du virus peuvent être sondées mécaniquement (physiquement) par microscopie à force atomique . En général, il existe cinq principaux types de virus morphologiques :

Hélicoïdal
Ces virus sont composés d'un seul type de capsomère empilé autour d'un axe central pour former une structure hélicoïdale , qui peut avoir une cavité centrale, ou tube. Cette disposition donne des virions qui peuvent être des bâtonnets courts et très rigides, ou des filaments longs et très flexibles. Le matériel génétique (généralement de l'ARN simple brin, mais de l'ADN simple brin dans certains cas) est lié à l'hélice protéique par des interactions entre l'acide nucléique chargé négativement et les charges positives sur la protéine. Dans l'ensemble, la longueur d'une capside hélicoïdale est liée à la longueur de l'acide nucléique qu'elle contient, et le diamètre dépend de la taille et de la disposition des capsomères. Le virus de la mosaïque du tabac et l'inovirus bien étudiés sont des exemples de virus hélicoïdaux.
Icosaédrique
La plupart des virus animaux sont icosaédriques ou quasi sphériques avec une symétrie icosaédrique chirale . Un icosaèdre régulier est le moyen optimal de former une coque fermée à partir de sous-unités identiques. Le nombre minimum de capsomères requis pour chaque face triangulaire est de 3, ce qui donne 60 pour l'icosaèdre. De nombreux virus, comme le rotavirus, ont plus de 60 capsomères et semblent sphériques mais ils conservent cette symétrie. Pour ce faire, les capsomères aux sommets sont entourés de cinq autres capsomères et sont appelés pentons. Les capsomères sur les faces triangulaires sont entourés de six autres et sont appelés hexons . Les hexons sont essentiellement plats et les pentons, qui forment les 12 sommets, sont courbes. La même protéine peut agir comme sous-unité à la fois des pentamères et des hexamères ou ils peuvent être composés de protéines différentes.
Prolate
Il s'agit d'un icosaèdre allongé le long de l'axe quintuple et constitue une disposition courante des têtes des bactériophages. Cette structure est composée d'un cylindre avec un capuchon à chaque extrémité.
Enveloppé
Certaines espèces de virus s'enveloppent d'une forme modifiée de l'une des membranes cellulaires , soit la membrane externe entourant une cellule hôte infectée, soit des membranes internes telles qu'une membrane nucléaire ou un réticulum endoplasmique , gagnant ainsi une bicouche lipidique externe appelée enveloppe virale . Cette membrane est parsemée de protéines codées par le génome viral et le génome hôte ; la membrane lipidique elle-même et tous les glucides présents proviennent entièrement de l'hôte. Le virus de la grippe , le VIH (qui cause le SIDA ) et le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (qui cause le COVID-19 ) utilisent cette stratégie. La plupart des virus enveloppés dépendent de l'enveloppe pour leur infectiosité.
Complexe
Ces virus possèdent une capside qui n'est ni purement hélicoïdale ni purement icosaédrique, et qui peut posséder des structures supplémentaires telles que des queues protéiques ou une paroi externe complexe. Certains bactériophages, tels que les entérobactéries phage T4 , ont une structure complexe constituée d'une tête icosaédrique liée à une queue hélicoïdale, qui peut avoir une plaque de base hexagonale avec des fibres de queue protéiques saillantes. Cette structure de queue agit comme une seringue moléculaire, se fixant à l'hôte bactérien puis injectant le génome viral dans la cellule.

Les poxvirus sont de gros virus complexes qui ont une morphologie inhabituelle. Le génome viral est associé à des protéines au sein d'une structure discale centrale appelée nucléoïde . Le nucléoïde est entouré d'une membrane et de deux corps latéraux de fonction inconnue. Le virus a une enveloppe externe avec une épaisse couche de protéines cloutées sur sa surface. L'ensemble du virion est légèrement pléomorphe , allant de l'ovoïde à la forme de brique.

Des virus géants

Le mimivirus est l'un des plus grands virus caractérisés, avec un diamètre de capside de 400 nm. Des filaments de protéines mesurant 100 nm dépassent de la surface. La capside apparaît hexagonale au microscope électronique, donc la capside est probablement icosaédrique. En 2011, des chercheurs ont découvert le plus gros virus alors connu dans des échantillons d'eau prélevés au fond de l'océan au large des côtes de Las Cruces, au Chili. Provisoirement nommé Megavirus chilensis , il peut être observé au microscope optique de base. En 2013, le genre Pandoravirus a été découvert au Chili et en Australie, et possède des génomes environ deux fois plus grands que Megavirus et Mimivirus. Tous les virus géants ont des génomes et dsDNA ils sont classés en plusieurs familles: Mimiviridae , Pithoviridae, Pandoraviridae , phycodnaviridae , et les mollivirus sibericum genre.

Certains virus qui infectent les archées ont des structures complexes sans rapport avec aucune autre forme de virus, avec une grande variété de formes inhabituelles, allant des structures en forme de fuseau aux virus qui ressemblent à des tiges crochues, des larmes ou même des bouteilles. D'autres virus archéens ressemblent aux bactériophages à queue et peuvent avoir plusieurs structures de queue.

Génome

Diversité génomique parmi les virus
Biens Paramètres
Acide nucléique
  • ADN
  • ARN
  • ADN et ARN (à différentes étapes du cycle de vie)
Forme
  • Linéaire
  • Circulaire
  • Segmenté
Échouage
  • Simple brin (ss)
  • Double brin (ds)
  • Double brin avec des régions de simple brin
Sens
  • Sens positif (+)
  • Sens négatif (−)
  • Ambisense (+/−)

Une énorme variété de structures génomiques peut être observée parmi les espèces virales ; en tant que groupe, ils contiennent plus de diversité génomique structurelle que les plantes, les animaux, les archées ou les bactéries. Il existe des millions de types différents de virus, bien que moins de 7 000 types aient été décrits en détail. En janvier 2021, la base de données du génome du virus NCBI compte plus de 193 000 séquences génomiques complètes, mais il en reste sans aucun doute beaucoup d'autres à découvrir.

Un virus a un génome à ADN ou à ARN et est appelé respectivement virus à ADN ou virus à ARN . La grande majorité des virus ont des génomes à ARN. Les virus végétaux ont tendance à avoir des génomes à ARN simple brin et les bactériophages ont tendance à avoir des génomes à ADN double brin.

Les génomes viraux sont circulaires, comme chez les polyomavirus , ou linéaires, comme chez les adénovirus . Le type d'acide nucléique n'a aucune incidence sur la forme du génome. Parmi les virus à ARN et certains virus à ADN, le génome est souvent divisé en parties distinctes, auquel cas il est dit segmenté. Pour les virus à ARN, chaque segment code souvent pour une seule protéine et ils se trouvent généralement ensemble dans une capside. Il n'est pas nécessaire que tous les segments soient dans le même virion pour que le virus soit infectieux, comme le démontrent le virus de la mosaïque du brome et plusieurs autres virus végétaux.

Un génome viral, quel que soit le type d'acide nucléique, est presque toujours monocaténaire (ss) ou bicaténaire (ds). Les génomes simple brin sont constitués d'un acide nucléique non apparié, analogue à la moitié d'une échelle divisée en son milieu. Les génomes double brin sont constitués de deux acides nucléiques appariés complémentaires, analogues à une échelle. Les particules virales de certaines familles de virus, telles que celles appartenant aux Hepadnaviridae , contiennent un génome partiellement bicaténaire et partiellement monocaténaire.

Pour la plupart des virus avec des génomes à ARN et certains avec des génomes à ADN simple brin (ADN simple brin), les simples brins sont dits soit de sens positif (appelé « brin plus ») soit de sens négatif (appelé « brin moins » ), selon qu'ils sont complémentaires de l' ARN messager viral (ARNm). L'ARN viral de sens positif est dans le même sens que l'ARNm viral et ainsi au moins une partie de celui-ci peut être immédiatement traduite par la cellule hôte. L'ARN viral de sens négatif est complémentaire de l'ARNm et doit donc être converti en ARN de sens positif par une ARN polymérase dépendante de l'ARN avant la traduction. La nomenclature de l'ADN pour les virus à ADNsb génomique est similaire à la nomenclature de l'ARN, en ce que l'ADNss viral à brin positif est identique en séquence à l'ARNm viral et est donc un brin codant, tandis que l'ADNss viral de sens négatif est complémentaire de l'ARNm viral et est donc un brin modèle. Plusieurs types de virus à ADNsb et à ARNss ont des génomes ambisens en ce sens que la transcription peut se produire sur les deux brins dans un intermédiaire réplicatif double brin. Les exemples incluent les géminivirus , qui sont des virus végétaux à ADNsb et les arénavirus , qui sont des virus à ARNss simple d'animaux.

Taille du génome

La taille du génome varie considérablement d'une espèce à l'autre. Les plus petits, les circovirus à ADNsb, de la famille des Circoviridae, ne codent que pour deux protéines et ont une taille de génome de seulement deux kilobases ; les plus gros, les pandoravirus, ont des tailles de génome d'environ deux mégabases qui codent pour environ 2500 protéines. Les gènes viraux ont rarement des introns et sont souvent disposés dans le génome de manière à se chevaucher .

En général, les virus à ARN ont des tailles de génome plus petites que les virus à ADN en raison d'un taux d'erreur plus élevé lors de la réplication et ont une limite de taille maximale. Au-delà, des erreurs lors de la réplication rendent le virus inutile ou non compétitif. Pour compenser, les virus à ARN ont souvent des génomes segmentés - le génome est divisé en molécules plus petites - réduisant ainsi le risque qu'une erreur dans un génome à un seul composant incapacite le génome entier. En revanche, les virus à ADN ont généralement des génomes plus grands en raison de la haute fidélité de leurs enzymes de réplication. Les virus à ADN simple brin font exception à cette règle, car les taux de mutation de ces génomes peuvent approcher l'extrême du cas du virus à ARNss.

Mutation génétique

Un dessin animé montrant comment les gènes viraux peuvent être mélangés pour former de nouveaux virus
Le changement antigénique, ou le réassortiment, peut entraîner de nouvelles souches hautement pathogènes de la grippe humaine

Les virus subissent des modifications génétiques par plusieurs mécanismes. Ceux-ci incluent un processus appelé dérive antigénique où des bases individuelles dans l'ADN ou l'ARN mutent en d'autres bases. La plupart de ces mutations ponctuelles sont "silencieuses" - elles ne modifient pas la protéine codée par le gène - mais d'autres peuvent conférer des avantages évolutifs tels que la résistance aux médicaments antiviraux . Le déplacement antigénique se produit lorsqu'il y a un changement majeur dans le génome du virus. Cela peut être le résultat d'une recombinaison ou d'un réassortiment . Lorsque cela se produit avec les virus de la grippe, des pandémies peuvent en résulter. Les virus à ARN existent souvent sous forme de quasi - espèces ou d'essaims de virus de la même espèce mais avec des séquences nucléosidiques du génome légèrement différentes. Ces quasi-espèces sont une cible de choix pour la sélection naturelle.

Les génomes segmentés confèrent des avantages évolutifs ; différentes souches d'un virus avec un génome segmenté peuvent mélanger et combiner des gènes et produire des virus descendants (ou descendants) qui ont des caractéristiques uniques. C'est ce qu'on appelle le réassortiment ou « sexe viral ».

La recombinaison génétique est le processus par lequel un brin d'ADN (ou d'ARN) est rompu puis joint à l'extrémité d'une molécule d'ADN (ou d'ARN) différente. Cela peut se produire lorsque les virus infectent les cellules simultanément et que des études sur l'évolution virale ont montré que la recombinaison était endémique dans les espèces étudiées. La recombinaison est commune aux virus à ARN et à ADN.

Cycle de réplication

Un cycle de réplication de virus typique
Certains bactériophages injectent leurs génomes dans des cellules bactériennes (pas à l'échelle)

Les populations virales ne se développent pas par division cellulaire, car elles sont acellulaires. Au lieu de cela, ils utilisent la machinerie et le métabolisme d'une cellule hôte pour produire plusieurs copies d'eux-mêmes, et ils s'assemblent dans la cellule. Lorsqu'elle est infectée, la cellule hôte est forcée de produire rapidement des milliers de copies du virus d'origine.

Leur cycle de vie diffère grandement d'une espèce à l'autre, mais il y a six étapes fondamentales dans leur cycle de vie :

L'attachement est une liaison spécifique entre les protéines de la capside virale et des récepteurs spécifiques à la surface cellulaire de l'hôte. Cette spécificité détermine la gamme d'hôtes et le type de cellule hôte d'un virus. Par exemple, le VIH infecte une gamme limitée de leucocytes humains . En effet, sa protéine de surface, gp120 , interagit spécifiquement avec la molécule CD4 , un récepteur de chimiokine, qui se trouve le plus souvent à la surface des cellules T CD4+ . Ce mécanisme a évolué pour favoriser les virus qui n'infectent que les cellules dans lesquelles ils sont capables de se répliquer. L'attachement au récepteur peut amener la protéine d'enveloppe virale à subir des modifications qui entraînent la fusion des membranes virales et cellulaires, ou des modifications des protéines de surface virales non enveloppées qui permettent au virus d'entrer.

La pénétration ou l'entrée virale suit l'attachement : les virions pénètrent dans la cellule hôte par endocytose médiée par un récepteur ou par fusion membranaire . L'infection des cellules végétales et fongiques est différente de celle des cellules animales. Les plantes ont une paroi cellulaire rigide en cellulose et les champignons une en chitine, de sorte que la plupart des virus ne peuvent pénétrer à l'intérieur de ces cellules qu'après un traumatisme de la paroi cellulaire. Presque tous les virus végétaux (comme le virus de la mosaïque du tabac) peuvent également se déplacer directement d'une cellule à l'autre, sous la forme de complexes nucléoprotéiques simple brin, à travers des pores appelés plasmodesmes . Les bactéries, comme les plantes, ont des parois cellulaires solides qu'un virus doit franchir pour infecter la cellule. Étant donné que les parois cellulaires bactériennes sont beaucoup plus minces que les parois cellulaires végétales en raison de leur taille beaucoup plus petite, certains virus ont développé des mécanismes qui injectent leur génome dans la cellule bactérienne à travers la paroi cellulaire, tandis que la capside virale reste à l'extérieur.

Le décapage est un processus dans lequel la capside virale est éliminée : cela peut se faire par dégradation par des enzymes virales ou des enzymes hôtes ou par simple dissociation ; le résultat final est la libération de l'acide nucléique génomique viral.

La réplication des virus implique principalement la multiplication du génome. La réplication implique la synthèse d'ARN messager viral (ARNm) à partir de gènes "précoces" (à l'exception des virus à ARN de sens positif), la synthèse de protéines virales, l'assemblage possible de protéines virales, puis la réplication du génome viral médiée par l'expression précoce ou régulatrice de protéines. Ceci peut être suivi, pour les virus complexes avec des génomes plus gros, d'un ou plusieurs cycles supplémentaires de synthèse d'ARNm : l'expression « tardive » du gène est, en général, celle des protéines de structure ou de virion.

Assemblage – Suite à l'auto-assemblage médié par la structure des particules virales, une certaine modification des protéines se produit souvent. Dans les virus tels que le VIH, cette modification (parfois appelée maturation) se produit après que le virus a été libéré de la cellule hôte.

Libération – Les virus peuvent être libérés de la cellule hôte par lyse , un processus qui tue la cellule en faisant éclater sa membrane et sa paroi cellulaire si elle est présente : c'est une caractéristique de nombreux virus bactériens et de certains virus animaux. Certains virus subissent un cycle lysogène où le génome viral est incorporé par recombinaison génétique à un endroit spécifique du chromosome de l'hôte. Le génome viral est alors appelé « provirus » ou, dans le cas des bactériophages, un « prophage ». Chaque fois que l'hôte se divise, le génome viral est également répliqué. Le génome viral est en grande partie silencieux au sein de l'hôte. À un moment donné, le provirus ou le prophage peut donner naissance au virus actif, qui peut lyser les cellules hôtes. Les virus enveloppés (par exemple, le VIH) sont généralement libérés de la cellule hôte par bourgeonnement . Au cours de ce processus, le virus acquiert son enveloppe, qui est un morceau modifié du plasma de l'hôte ou d'une autre membrane interne.

Réplication du génome

Le matériel génétique contenu dans les particules virales et la méthode de réplication du matériel varient considérablement d'un type de virus à l'autre.

virus à ADN
La réplication du génome de la plupart des virus à ADN a lieu dans le noyau de la cellule . Si la cellule a le récepteur approprié à sa surface, ces virus pénètrent dans la cellule soit par fusion directe avec la membrane cellulaire (par exemple, les virus de l'herpès) soit, plus généralement, par endocytose médiée par le récepteur. La plupart des virus à ADN dépendent entièrement de la machinerie de synthèse d'ADN et d'ARN de la cellule hôte et de la machinerie de traitement de l'ARN. Les virus avec des génomes plus gros peuvent coder eux-mêmes une grande partie de cette machinerie. Chez les eucaryotes, le génome viral doit traverser la membrane nucléaire de la cellule pour accéder à cette machinerie, alors que chez les bactéries, il n'a qu'à pénétrer dans la cellule.
virus à ARN
La réplication des virus à ARN a généralement lieu dans le cytoplasme . Les virus à ARN peuvent être classés en quatre groupes différents en fonction de leurs modes de réplication. La polarité (qu'elle puisse ou non être utilisée directement par les ribosomes pour fabriquer des protéines) des virus à ARN simple brin détermine en grande partie le mécanisme de réplication ; l'autre critère majeur est de savoir si le matériel génétique est simple brin ou double brin. Tous les virus à ARN utilisent leurs propres enzymes de réplicase d'ARN pour créer des copies de leurs génomes.
Virus de transcription inverse
Les virus à transcription inverse ont un ARNsb ( Retroviridae , Metaviridae , Pseudoviridae ) ou un ADNdb ( Caulimoviridae et Hepadnaviridae ) dans leurs particules. Les virus à transcription inverse avec des génomes à ARN ( rétrovirus ) utilisent un intermédiaire d'ADN pour se répliquer, tandis que ceux avec des génomes à ADN ( pararétrovirus ) utilisent un intermédiaire d'ARN pendant la réplication du génome. Les deux types utilisent une transcriptase inverse , ou enzyme ADN polymérase dépendante de l'ARN, pour effectuer la conversion des acides nucléiques. Les rétrovirus intègrent l'ADN produit par transcription inverse dans le génome de l'hôte en tant que provirus dans le cadre du processus de réplication ; les pararétrovirus ne le font pas, bien que des copies génomiques intégrées de pararétrovirus en particulier végétaux puissent donner naissance à un virus infectieux. Ils sont sensibles aux médicaments antiviraux qui inhibent l'enzyme transcriptase inverse, par exemple la zidovudine et la lamivudine . Un exemple du premier type est le VIH, qui est un rétrovirus. Des exemples du deuxième type sont les Hepadnaviridae , qui comprennent le virus de l'hépatite B.

Effets cytopathiques sur la cellule hôte

La gamme des effets structurels et biochimiques que les virus ont sur la cellule hôte est vaste. Ceux-ci sont appelés « effets cytopathiques ». La plupart des infections virales finissent par entraîner la mort de la cellule hôte. Les causes de décès comprennent la lyse cellulaire, les altérations de la membrane superficielle de la cellule et l' apoptose . La mort cellulaire est souvent causée par la cessation de ses activités normales en raison de la suppression par des protéines spécifiques du virus, qui ne sont pas toutes des composants de la particule virale. La distinction entre cytopathique et inoffensif est progressive. Certains virus, tels que le virus d' Epstein-Barr , peuvent provoquer la prolifération des cellules sans provoquer de tumeur maligne, tandis que d'autres, tels que les papillomavirus , sont des causes établies de cancer.

Infections dormantes et latentes

Certains virus ne provoquent aucun changement apparent dans la cellule infectée. Les cellules dans lesquelles le virus est latent et inactif présentent peu de signes d'infection et fonctionnent souvent normalement. Cela provoque des infections persistantes et le virus est souvent dormant pendant plusieurs mois ou années. C'est souvent le cas des virus de l'herpès .

Gamme d'hôtes

Les virus sont de loin les entités biologiques les plus abondantes sur Terre et ils sont plus nombreux que toutes les autres réunies. Ils infectent tous les types de vie cellulaire, y compris les animaux, les plantes, les bactéries et les champignons . Différents types de virus ne peuvent infecter qu'une gamme limitée d'hôtes et nombre d'entre eux sont spécifiques à une espèce. Certains, comme le virus de la variole par exemple, ne peuvent infecter qu'une seule espèce, en l'occurrence l'homme, et auraient une gamme d'hôtes étroite . D'autres virus, tels que le virus de la rage, peuvent infecter différentes espèces de mammifères et auraient une large aire de répartition. Les virus qui infectent les plantes sont inoffensifs pour les animaux, et la plupart des virus qui infectent d'autres animaux sont inoffensifs pour les humains. La gamme d'hôtes de certains bactériophages est limitée à une seule souche de bactéries et ils peuvent être utilisés pour retracer la source d'épidémies d'infections par une méthode appelée lysotypie . L'ensemble complet des virus dans un organisme ou un habitat s'appelle le virome ; par exemple, tous les virus humains constituent le virome humain .

Classification

La classification cherche à décrire la diversité des virus en les nommant et en les regroupant sur la base de similitudes. En 1962, André Lwoff , Robert Horne et Paul Tournier ont été les premiers à développer un moyen de classification des virus, basé sur le système hiérarchique linnéen . Ce système de classification basé sur le phylum , la classe , l' ordre , la famille , le genre et l' espèce . Les virus ont été regroupés en fonction de leurs propriétés communes (pas celles de leurs hôtes) et du type d'acide nucléique formant leur génome. En 1966, le Comité international de taxonomie des virus (ICTV) a été formé. Le système proposé par Lwoff, Horne et Tournier n'a initialement pas été accepté par l'ICTV car la petite taille du génome des virus et leur taux élevé de mutation rendaient difficile la détermination de leur ascendance au-delà de l'ordre. En tant que tel, le système de classification de Baltimore a été utilisé pour compléter la hiérarchie plus traditionnelle. À partir de 2018, l'ICTV a commencé à reconnaître les relations évolutives plus profondes entre les virus qui ont été découverts au fil du temps et a adopté un système de classification à 15 rangs allant du royaume à l'espèce.

Classement ICTV

L'ICTV a développé le système de classification actuel et a rédigé des directives qui accordent une plus grande importance à certaines propriétés du virus pour maintenir l'uniformité de la famille. Une taxonomie unifiée (un système universel de classification des virus) a été établie. Seule une petite partie de la diversité totale des virus a été étudiée. En 2020, 6 royaumes, 10 royaumes, 17 phylums, 2 sous-phylums, 39 classes, 59 ordres, 8 sous-ordres, 189 familles, 136 sous - familles , 2 224 genres, 70 sous - genres et 9 110 espèces de virus ont été définis par l'ICTV.

La structure taxonomique générale des gammes taxonomiques et les suffixes utilisés dans les noms taxonomiques sont indiqués ci-après. À partir de 2020, les rangs de sous-domaine, sous-royaume et sous-classe ne sont pas utilisés, alors que tous les autres rangs sont utilisés.

Royaume ( -viria )
Sous-domaine ( -vira )
Royaume ( -virae )
Sous-royaume ( -virites )
Embranchement ( -viricota )
Sous- embranchement ( -viricotina )
Classe ( -viricetes )
Sous-classe ( -viricetidae )
Commande ( -virales )
Sous-ordre ( -virineae )
Famille ( -viridae )
Sous-famille ( -virinae )
Genre ( -virus )
Sous-genre ( -virus )
Espèce

Classement de Baltimore

Un diagramme montrant comment la classification de Baltimore est basée sur l'ADN ou l'ARN d'un virus et la méthode de synthèse de l'ARNm
La classification de Baltimore des virus est basée sur la méthode de synthèse de l' ARNm viral

Le biologiste lauréat du prix Nobel David Baltimore a conçu le système de classification de Baltimore . Le système de classification ICTV est utilisé en conjonction avec le système de classification de Baltimore dans la classification moderne des virus.

La classification de Baltimore des virus est basée sur le mécanisme de production d' ARNm . Les virus doivent générer des ARNm à partir de leur génome pour produire des protéines et se répliquer, mais différents mécanismes sont utilisés pour y parvenir dans chaque famille de virus. Les génomes viraux peuvent être simple brin (ss) ou double brin (ds), ARN ou ADN, et peuvent ou non utiliser la transcriptase inverse (RT). De plus, les virus à ARNss peuvent être soit sens (+) soit antisens (-). Cette classification place les virus en sept groupes :


Rôle dans la maladie humaine

Une photographie du haut du corps d'un homme étiqueté avec les noms de virus qui infectent les différentes parties
Aperçu des principaux types d'infection virale et des espèces les plus notables impliquées

Des exemples de maladies humaines courantes causées par des virus comprennent le rhume , la grippe, la varicelle et les boutons de fièvre . De nombreuses maladies graves telles que la rage , la maladie à virus Ebola , le sida (VIH) , la grippe aviaire et le SRAS sont causées par des virus. La capacité relative des virus à provoquer une maladie est décrite en termes de virulence . D'autres maladies sont à l'étude pour découvrir si elles ont un virus comme agent causal, comme le lien possible entre l'herpèsvirus humain 6 (HHV6) et des maladies neurologiques telles que la sclérose en plaques et le syndrome de fatigue chronique . Il existe une controverse quant à savoir si le bornavirus , jusqu'alors pensé pour provoquer des maladies neurologiques chez les chevaux, pourrait être responsable de maladies psychiatriques chez l'homme.

Les virus ont différents mécanismes par lesquels ils produisent une maladie dans un organisme, qui dépend en grande partie de l'espèce virale. Les mécanismes au niveau cellulaire comprennent principalement la lyse cellulaire, l'ouverture et la mort subséquente de la cellule. Dans les organismes multicellulaires , si suffisamment de cellules meurent, tout l'organisme commencera à en subir les effets. Bien que les virus provoquent une perturbation de l' homéostasie saine , entraînant une maladie, ils peuvent exister de manière relativement inoffensive dans un organisme. Un exemple inclurait la capacité du virus de l' herpès simplex , qui cause les boutons de fièvre, à rester dans un état dormant dans le corps humain. C'est ce qu'on appelle la latence et c'est une caractéristique des virus de l'herpès, y compris le virus d'Epstein-Barr, qui provoque la fièvre glandulaire, et le virus varicelle-zona , qui provoque la varicelle et le zona . La plupart des gens ont été infectés par au moins un de ces types de virus de l'herpès. Ces virus latents peuvent parfois être bénéfiques, car la présence du virus peut augmenter l'immunité contre les agents pathogènes bactériens, tels que Yersinia pestis .

Certains virus peuvent provoquer des infections chroniques ou à vie , où les virus continuent de se répliquer dans le corps malgré les mécanismes de défense de l'hôte. Ceci est courant dans les infections par le virus de l'hépatite B et le virus de l'hépatite C. Les personnes infectées de manière chronique sont appelées porteurs, car elles servent de réservoirs de virus infectieux. Dans les populations à forte proportion de porteurs, la maladie est dite endémique .

Épidémiologie

L' épidémiologie virale est la branche de la science médicale qui traite de la transmission et du contrôle des infections virales chez l'homme. La transmission des virus peut être verticale, c'est-à-dire de la mère à l'enfant, ou horizontale, c'est-à-dire de personne à personne. Des exemples de transmission verticale comprennent le virus de l'hépatite B et le VIH, où le bébé est né déjà infecté par le virus. Un autre exemple, plus rare, est le virus varicelle-zona , qui, bien que causant des infections relativement bénignes chez les enfants et les adultes, peut être mortel pour le fœtus et le nouveau-né.

La transmission horizontale est le mécanisme le plus courant de propagation des virus dans les populations. La transmission horizontale peut se produire lorsque des fluides corporels sont échangés pendant l'activité sexuelle, par échange de salive ou lors de l'ingestion d'aliments ou d'eau contaminés. Elle peut également se produire lorsque des aérosols contenant des virus sont inhalés ou par des insectes vecteurs , comme lorsque des moustiques infectés pénètrent dans la peau d'un hôte. La plupart des types de virus sont limités à un ou deux de ces mécanismes et ils sont appelés « virus respiratoires » ou « virus entériques », etc. Le taux ou la vitesse de transmission des infections virales dépend de facteurs tels que la densité de population, le nombre d'individus sensibles (c'est-à-dire ceux qui ne sont pas immunisés), la qualité des soins de santé et la météo.

L'épidémiologie est utilisée pour rompre la chaîne d'infection dans les populations lors d'épidémies de maladies virales . Des mesures de contrôle sont utilisées qui sont basées sur la connaissance de la façon dont le virus est transmis. Il est important de trouver la ou les sources de l'épidémie et d'identifier le virus. Une fois le virus identifié, la chaîne de transmission peut parfois être rompue par les vaccins. Lorsque les vaccins ne sont pas disponibles, l'assainissement et la désinfection peuvent être efficaces. Souvent, les personnes infectées sont isolées du reste de la communauté, et celles qui ont été exposées au virus sont placées en quarantaine . Pour contrôler l' épidémie de fièvre aphteuse chez les bovins en Grande-Bretagne en 2001, des milliers de bovins ont été abattus. La plupart des infections virales des humains et d'autres animaux ont des périodes d'incubation pendant lesquelles l'infection ne provoque aucun signe ou symptôme. Les périodes d'incubation pour les maladies virales varient de quelques jours à quelques semaines, mais sont connues pour la plupart des infections. Se chevauchant quelque peu, mais principalement après la période d'incubation, il y a une période de contagiosité, c'est-à-dire un moment où un individu ou un animal infecté est contagieux et peut infecter une autre personne ou un autre animal. Cela aussi est connu pour de nombreuses infections virales, et la connaissance de la durée des deux périodes est importante dans le contrôle des épidémies. Lorsque les épidémies provoquent une proportion inhabituellement élevée de cas dans une population, une communauté ou une région, elles sont appelées épidémies. Si les épidémies se propagent dans le monde entier, elles sont appelées pandémies .

Épidémies et pandémies

Une micrographie électronique du virus qui a causé la grippe espagnole
Image au microscope électronique à transmission d'un virus de la grippe de 1918 recréé

Une pandémie est une épidémie mondiale . La pandémie de grippe de 1918 , qui a duré jusqu'en 1919, était une pandémie de grippe de catégorie 5 causée par un virus grippal A exceptionnellement grave et mortel. Les victimes étaient souvent de jeunes adultes en bonne santé, contrairement à la plupart des épidémies de grippe, qui affectent principalement les jeunes, les personnes âgées ou les patients autrement affaiblis. Des estimations plus anciennes disent qu'il a tué 40 à 50 millions de personnes, tandis que des recherches plus récentes suggèrent qu'il pourrait avoir tué jusqu'à 100 millions de personnes, soit 5% de la population mondiale en 1918.

Bien que les pandémies virales soient des événements rares, le VIH, qui a évolué à partir de virus trouvés chez les singes et les chimpanzés, est pandémique depuis au moins les années 1980. Au cours du 20e siècle, il y a eu quatre pandémies causées par le virus de la grippe et celles qui se sont produites en 1918, 1957 et 1968 étaient graves. La plupart des chercheurs pensent que le VIH est originaire d' Afrique subsaharienne au cours du 20e siècle ; il s'agit maintenant d'une pandémie, avec environ 37,9 millions de personnes vivant actuellement avec la maladie dans le monde. Il y a eu environ 770 000 décès dus au sida en 2018. Le Programme commun des Nations Unies sur le VIH/sida (ONUSIDA) et l' Organisation mondiale de la santé (OMS) estiment que le sida a tué plus de 25 millions de personnes depuis qu'il a été reconnu pour la première fois le 5 juin 1981, ce qui en fait l'une des épidémies les plus destructrices de l'histoire enregistrée. En 2007, il y a eu 2,7 millions de nouvelles infections à VIH et 2 millions de décès liés au VIH.

Virus Ebola (en haut) et Marburg (en bas)

Plusieurs agents pathogènes viraux hautement mortels sont membres des Filoviridae . Filovirus sont des virus filamenteuse qui provoquent la fièvre hémorragique virale , et comprennent ebolaviruses et marburgviruses . Le virus de Marburg , découvert pour la première fois en 1967, a attiré l'attention de la presse en avril 2005 pour une épidémie en Angola . La maladie à virus Ebola a également provoqué des épidémies intermittentes avec des taux de mortalité élevés depuis 1976, date à laquelle elle a été identifiée pour la première fois. La pire et la plus récente est l' épidémie de 2013-2016 en Afrique de l'Ouest .

À l'exception de la variole, la plupart des pandémies sont causées par des virus nouvellement évolués. Ces virus « émergents » sont généralement des mutants de virus moins nocifs qui ont déjà circulé chez l'homme ou chez d'autres animaux.

Le syndrome respiratoire aigu sévère ( SRAS ) et le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS) sont causés par de nouveaux types de coronavirus . D'autres coronavirus sont connus pour provoquer des infections bénignes chez l'homme, de sorte que la virulence et la propagation rapide des infections du SRAS - qui en juillet 2003 avaient causé environ 8 000 cas et 800 décès - étaient inattendues et la plupart des pays n'étaient pas préparés.

Un coronavirus connexe est apparu à Wuhan , en Chine, en novembre 2019 et s'est rapidement propagé dans le monde. Pensé pour provenir de chauves-souris et par la suite nommé coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 , les infections par le virus ont provoqué une pandémie en 2020. Des restrictions sans précédent en temps de paix ont été imposées aux voyages internationaux et des couvre - feux ont été imposés dans plusieurs grandes villes du monde.

Cancer

Les virus sont une cause établie de cancer chez l'homme et d'autres espèces. Les cancers viraux ne surviennent que chez une minorité de personnes infectées (ou d'animaux). Les virus du cancer proviennent d'une gamme de familles de virus, y compris les virus à ARN et à ADN, et il n'y a donc pas de type unique d'« oncovirus » (un terme obsolète utilisé à l'origine pour désigner les rétrovirus à transformation aiguë). Le développement du cancer est déterminé par une variété de facteurs tels que l'immunité de l'hôte et les mutations de l'hôte. Les virus reconnus pour causer des cancers humains comprennent certains génotypes de papillomavirus humain , virus de l' hépatite B , virus de l' hépatite C , le virus d' Epstein-Barr , associé-sarcome de Kaposi herpèsvirus et le virus T-lymphotrope humain . Le virus du cancer humain le plus récemment découvert est un polyomavirus (polyomavirus à cellules de Merkel ) qui cause la plupart des cas d'une forme rare de cancer de la peau appelé carcinome à cellules de Merkel . Les virus de l'hépatite peuvent évoluer vers une infection virale chronique qui conduit au cancer du foie . L'infection par le virus lymphotrope T humain peut entraîner une paraparésie spastique tropicale et une leucémie à cellules T de l'adulte . Les papillomavirus humains sont une cause établie de cancers du col de l' utérus , de la peau, de l' anus et du pénis . Au sein de l' herpèsvirus , herpèsvirus associé au sarcome de Kaposi provoque sarcome de Kaposi et le lymphome cœlome et le virus d' Epstein-Barr provoque le lymphome de Burkitt , le lymphome de Hodgkin , B troubles lymphoprolifératifs et carcinome du nasopharynx . Le polyomavirus des cellules de Merkel étroitement lié au SV40 et aux polyomavirus de souris qui ont été utilisés comme modèles animaux pour les virus du cancer depuis plus de 50 ans.

Mécanismes de défense de l'hôte

La première ligne de défense du corps contre les virus est le système immunitaire inné . Cela comprend des cellules et d'autres mécanismes qui défendent l'hôte contre l'infection de manière non spécifique. Cela signifie que les cellules du système inné reconnaissent les agents pathogènes et y répondent de manière générique, mais, contrairement au système immunitaire adaptatif , il ne confère pas d'immunité durable ou protectrice à l'hôte.

L'interférence ARN est une défense innée importante contre les virus. De nombreux virus ont une stratégie de réplication qui implique l'ARN double brin (ARNdb). Lorsqu'un tel virus infecte une cellule, il libère sa ou ses molécules d'ARN, qui se lient immédiatement à un complexe protéique appelé un dicer qui coupe l'ARN en plus petits morceaux. Une voie biochimique, le complexe RISC, est activée, qui assure la survie des cellules en dégradant l'ARNm viral. Les rotavirus ont évolué pour éviter ce mécanisme de défense en ne se désenrobant pas complètement à l'intérieur de la cellule et en libérant de l'ARNm nouvellement produit à travers les pores de la capside interne de la particule. Leur ARNdb génomique reste protégé à l'intérieur du noyau du virion.

Lorsque le système immunitaire adaptatif d'un vertébré rencontre un virus, il produit des anticorps spécifiques qui se lient au virus et le rendent souvent non infectieux. C'est ce qu'on appelle l' immunité humorale . Deux types d'anticorps sont importants. La première, appelée IgM , est très efficace pour neutraliser les virus mais n'est produite par les cellules du système immunitaire que pendant quelques semaines. La seconde, appelée IgG , est produite indéfiniment. La présence d'IgM dans le sang de l'hôte est utilisée pour tester une infection aiguë, tandis que l'IgG indique une infection dans le passé. Les anticorps IgG sont mesurés lorsque des tests d' immunité sont effectués.

Les anticorps peuvent continuer à être un mécanisme de défense efficace même après que les virus ont réussi à pénétrer dans la cellule hôte. Une protéine présente dans les cellules, appelée TRIM21 , peut se fixer aux anticorps à la surface de la particule virale. Cela amorce la destruction ultérieure du virus par les enzymes du système protéosome de la cellule .

Deux particules de rotavirus sphériques, l'une est recouverte d'anticorps qui ressemblent à de nombreux petits oiseaux, régulièrement espacés à la surface du virus
Deux rotavirus : celui de droite est recouvert d'anticorps qui empêchent sa fixation aux cellules et les infectent.

Une deuxième défense des vertébrés contre les virus est appelée immunité à médiation cellulaire et implique des cellules immunitaires appelées cellules T . Les cellules du corps affichent constamment de courts fragments de leurs protéines à la surface de la cellule et, si une cellule T y reconnaît un fragment viral suspect, la cellule hôte est détruite par les cellules «tueuses T» et les cellules T spécifiques du virus prolifèrent. Des cellules telles que le macrophage sont des spécialistes de cette présentation antigénique . La production d' interféron est un important mécanisme de défense de l'hôte. Il s'agit d'une hormone produite par le corps lorsque des virus sont présents. Son rôle dans l'immunité est complexe ; il finit par empêcher les virus de se reproduire en tuant la cellule infectée et ses proches voisines.

Toutes les infections virales ne produisent pas une réponse immunitaire protectrice de cette manière. Le VIH échappe au système immunitaire en modifiant constamment la séquence d'acides aminés des protéines à la surface du virion. Ceci est connu sous le nom de "mutation d'échappement" car les épitopes viraux échappent à la reconnaissance par la réponse immunitaire de l'hôte. Ces virus persistants échappent au contrôle immunitaire par séquestration, blocage de la présentation de l' antigène , résistance aux cytokines , évasion des activités des cellules tueuses naturelles , évasion de l' apoptose et déplacement antigénique . D' autres virus , appelés « virus neurotropes » , sont disséminés par propagation neurale où le système immunitaire peut être incapable de les atteindre en raison d' un privilège immunitaire .

Prévention et traitement

Parce que les virus utilisent des voies métaboliques vitales au sein des cellules hôtes pour se répliquer, ils sont difficiles à éliminer sans utiliser des médicaments qui provoquent des effets toxiques sur les cellules hôtes en général. Les approches médicales les plus efficaces contre les maladies virales sont les vaccinations pour fournir une immunité contre les infections et les médicaments antiviraux qui interfèrent sélectivement avec la réplication virale.

Vaccins

La vaccination est un moyen peu coûteux et efficace de prévenir les infections virales. Les vaccins ont été utilisés pour prévenir les infections virales bien avant la découverte des virus réels. Leur utilisation a entraîné une baisse spectaculaire de la morbidité (maladie) et de la mortalité (décès) associées aux infections virales telles que la polio , la rougeole , les oreillons et la rubéole . Les infections à la variole ont été éradiquées. Des vaccins sont disponibles pour prévenir plus de treize infections virales chez l'homme, et d'autres sont utilisés pour prévenir les infections virales chez les animaux. Les vaccins peuvent être constitués de virus vivants atténués ou tués, de protéines virales ( antigènes ) ou d' ARN . Les vaccins vivants contiennent des formes affaiblies du virus, qui ne provoquent pas la maladie mais confèrent néanmoins une immunité. De tels virus sont appelés atténués. Les vaccins vivants peuvent être dangereux lorsqu'ils sont administrés à des personnes dont l'immunité est faible (qui sont décrites comme immunodéprimées ), car chez ces personnes, le virus affaibli peut provoquer la maladie d'origine. Les techniques de biotechnologie et de génie génétique sont utilisées pour produire des vaccins sous-unitaires. Ces vaccins n'utilisent que les protéines de capside du virus. Le vaccin contre l'hépatite B est un exemple de ce type de vaccin. Les vaccins sous-unitaires sont sans danger pour les patients immunodéprimés car ils ne peuvent pas provoquer la maladie. Le vaccin contre le virus de la fièvre jaune , une souche vivante atténuée appelée 17D, est probablement le vaccin le plus sûr et le plus efficace jamais généré.

Médicaments antiviraux

La structure de la base d'ADN guanosine et le médicament antiviral acyclovir

Les médicaments antiviraux sont souvent des analogues nucléosidiques (faux éléments constitutifs de l'ADN), que les virus incorporent par erreur dans leurs génomes lors de la réplication. Le cycle de vie du virus est alors interrompu car l'ADN nouvellement synthétisé est inactif. C'est parce que ces analogues ne possèdent pas les groupes hydroxyle , qui, avec les atomes de phosphore , se lient pour former la solide « épine dorsale » de la molécule d'ADN. C'est ce qu'on appelle la terminaison de la chaîne d' ADN . Des exemples d'analogues nucléosidiques sont l' aciclovir pour les infections par le virus Herpes simplex et la lamivudine pour les infections par le VIH et le virus de l'hépatite B. L'aciclovir est l'un des médicaments antiviraux les plus anciens et les plus prescrits. D'autres médicaments antiviraux utilisés ciblent différentes étapes du cycle de vie viral. Le VIH dépend d'une enzyme protéolytique appelée protéase du VIH-1 pour qu'il devienne totalement infectieux. Il existe une grande classe de médicaments appelés inhibiteurs de protéase qui inactivent cette enzyme. Il existe environ treize classes de médicaments antiviraux, chacune ciblant différents virus ou stades de réplication virale.

L'hépatite C est causée par un virus à ARN. Chez 80% des personnes infectées, la maladie est chronique, et sans traitement, elles sont infectées pour le reste de leur vie. Il existe des traitements efficaces qui utilisent des antiviraux à action directe . Le traitement des porteurs chroniques du virus de l'hépatite B en utilisant des stratégies similaires qui incluent la lamivudine et d'autres médicaments antiviraux ont été développés.

Infection chez d'autres espèces

Les virus infectent toute la vie cellulaire et, bien que les virus soient universels, chaque espèce cellulaire a sa propre gamme spécifique qui n'infecte souvent que cette espèce. Certains virus, appelés satellites , ne peuvent se répliquer qu'à l'intérieur de cellules qui ont déjà été infectées par un autre virus.

Virus animaux

Les virus sont des agents pathogènes importants du bétail. Des maladies telles que la fièvre aphteuse et la fièvre catarrhale du mouton sont causées par des virus. Les animaux de compagnie tels que les chats, les chiens et les chevaux, s'ils ne sont pas vaccinés, sont sensibles aux infections virales graves. Le parvovirus canin est causé par un petit virus à ADN et les infections sont souvent mortelles chez les chiots. Comme tous les invertébrés , l'abeille mellifère est sensible à de nombreuses infections virales. La plupart des virus coexistent sans danger chez leur hôte et ne provoquent aucun signe ou symptôme de maladie.

Virus végétaux

Poivrons infectés par le virus de la marbrure légère

Il existe de nombreux types de virus végétaux, mais souvent ils ne provoquent qu'une perte de rendement , et il n'est pas économiquement viable d'essayer de les contrôler. Les virus végétaux sont souvent propagés d'une plante à l'autre par des organismes, appelés vecteurs . Ce sont généralement des insectes, mais certains champignons, vers nématodes et organismes unicellulaires sont des vecteurs. Lorsque le contrôle des infections phytosanitaires est considéré comme économique, pour les fruits pérennes, par exemple, les efforts sont concentrés sur la destruction des vecteurs et l'élimination des hôtes alternatifs tels que les mauvaises herbes. Les virus végétaux ne peuvent pas infecter les humains et les autres animaux car ils ne peuvent se reproduire que dans les cellules végétales vivantes.

Originaire du Pérou, la pomme de terre est devenue une culture de base dans le monde entier. Le virus Y de la pomme de terre provoque des maladies chez les pommes de terre et les espèces apparentées, notamment les tomates et les poivrons. Dans les années 1980, ce virus a acquis une importance économique lorsqu'il s'est avéré difficile à contrôler dans les cultures de pommes de terre de semence. Transmis par les pucerons , ce virus peut réduire les rendements des cultures jusqu'à 80 pour cent, causant des pertes importantes de rendements de pommes de terre.

Les plantes ont des mécanismes de défense élaborés et efficaces contre les virus. L'un des plus efficaces est la présence de gènes dits de résistance (R). Chaque gène R confère une résistance à un virus particulier en déclenchant des zones localisées de mort cellulaire autour de la cellule infectée, qui peuvent souvent être observées à l'œil nu sous la forme de grandes taches. Cela empêche l'infection de se propager. L'interférence ARN est également une défense efficace chez les plantes. Lorsqu'elles sont infectées, les plantes produisent souvent des désinfectants naturels qui tuent les virus, tels que l'acide salicylique , l'oxyde nitrique et les molécules réactives de l'oxygène .

Les particules virales végétales ou particules pseudo-virales (VLP) ont des applications à la fois en biotechnologie et en nanotechnologie . Les capsides de la plupart des virus végétaux sont des structures simples et robustes et peuvent être produites en grandes quantités soit par infection de plantes, soit par expression dans une variété de systèmes hétérologues. Les particules virales végétales peuvent être modifiées génétiquement et chimiquement pour encapsuler des matières étrangères et peuvent être incorporées dans des structures supramoléculaires pour une utilisation en biotechnologie.

Virus bactériens

Une micrographie électronique montrant une partie d'une bactérie recouverte de virus
Micrographie électronique à transmission de plusieurs bactériophages attachés à une paroi cellulaire bactérienne

Les bactériophages sont un groupe de virus commun et diversifié et constituent l'entité biologique la plus abondante dans les environnements aquatiques. Il y a jusqu'à dix fois plus de ces virus dans les océans que de bactéries, atteignant des niveaux de 250 000 000 de bactériophages par millilitre d'eau de mer. Ces virus infectent des bactéries spécifiques en se liant à des molécules réceptrices de surface, puis en pénétrant dans la cellule. Dans un court laps de temps, dans certains cas, quelques minutes seulement, la polymérase bactérienne commence à traduire l'ARNm viral en protéine. Ces protéines deviennent soit de nouveaux virions dans la cellule, des protéines auxiliaires, qui aident à l'assemblage de nouveaux virions, soit des protéines impliquées dans la lyse cellulaire. Les enzymes virales contribuent à la rupture de la membrane cellulaire et, dans le cas du phage T4 , en un peu plus de vingt minutes après l'injection, plus de trois cents phages pourraient être libérés.

Le principal moyen pour les bactéries de se défendre contre les bactériophages est de produire des enzymes qui détruisent l'ADN étranger. Ces enzymes, appelées endonucléases de restriction , découpent l'ADN viral que les bactériophages injectent dans les cellules bactériennes. Les bactéries contiennent également un système qui utilise des séquences CRISPR pour conserver les fragments des génomes des virus avec lesquels les bactéries ont été en contact dans le passé, ce qui leur permet de bloquer la réplication du virus par une forme d' interférence ARN . Ce système génétique confère aux bactéries une immunité acquise contre les infections.

Virus archéens

Certains virus se répliquent au sein des archées : ce sont des virus à ADN aux formes inhabituelles et parfois uniques. Ces virus ont été étudiés plus en détail chez les archées thermophiles , en particulier les ordres Sulfolobales et Thermoproteales . Les défenses contre ces virus impliquent une interférence d'ARN provenant de séquences d' ADN répétitives dans les génomes archéens qui sont liés aux gènes des virus. La plupart des archées ont des systèmes CRISPR-Cas comme défense adaptative contre les virus. Ceux-ci permettent aux archées de conserver des sections d'ADN viral, qui sont ensuite utilisées pour cibler et éliminer les infections ultérieures par le virus en utilisant un processus similaire à l'interférence ARN.

Rôle dans les écosystèmes aquatiques

Les virus sont l'entité biologique la plus abondante dans les milieux aquatiques. Il y en a environ dix millions dans une cuillère à café d'eau de mer. La plupart de ces virus sont des bactériophages infectant des bactéries hétérotrophes et des cyanophages infectant des cyanobactéries et ils sont essentiels à la régulation des écosystèmes d'eau salée et d'eau douce. Les bactériophages sont inoffensifs pour les plantes et les animaux, et sont essentiels à la régulation des écosystèmes marins et d'eau douce sont d'importants agents de mortalité du phytoplancton , la base de la chaîne alimentaire dans les milieux aquatiques. Ils infectent et détruisent les bactéries dans les communautés microbiennes aquatiques et constituent l'un des mécanismes les plus importants de recyclage du carbone et du cycle des nutriments dans les environnements marins. Les molécules organiques libérées par les cellules bactériennes mortes stimulent la croissance de bactéries et d'algues fraîches, dans un processus connu sous le nom de shunt viral . En particulier, il a été démontré que la lyse des bactéries par les virus améliore le cycle de l'azote et stimule la croissance du phytoplancton. L'activité virale peut également affecter la pompe biologique , le processus par lequel le carbone est séquestré dans l'océan profond.

Les micro-organismes constituent plus de 90 % de la biomasse marine. On estime que les virus tuent environ 20 % de cette biomasse chaque jour et qu'il y a 10 à 15 fois plus de virus dans les océans que de bactéries et d'archées. Les virus sont également des agents majeurs responsables de la destruction du phytoplancton, notamment des proliférations d'algues nuisibles . Le nombre de virus dans les océans diminue davantage au large et plus profondément dans l'eau, où il y a moins d'organismes hôtes.

En Janvier 2018, les scientifiques ont rapporté que 800 millions de virus, principalement d'origine marine, sont déposées tous les jours de la Terre de l' atmosphère sur chaque mètre carré de la surface de la planète, à la suite d'un cours d' eau atmosphérique mondiale des virus, circulant au- dessus du système météorologique mais en dessous de l'altitude des voyages aériens habituels, distribuant des virus à travers la planète.

Comme tout organisme, les mammifères marins sont sensibles aux infections virales. En 1988 et 2002, des milliers de phoques communs ont été tués en Europe par le virus de la maladie de Carré phocine . De nombreux autres virus, dont les calicivirus , les herpèsvirus , les adénovirus et les parvovirus , circulent dans les populations de mammifères marins.

Rôle dans l'évolution

Les virus sont un moyen naturel important de transférer des gènes entre différentes espèces, ce qui augmente la diversité génétique et stimule l'évolution. On pense que les virus ont joué un rôle central dans l'évolution précoce, avant la diversification du dernier ancêtre commun universel en bactéries, archées et eucaryotes. Les virus sont encore l'un des plus grands réservoirs de diversité génétique inexplorée sur Terre.

Applications

Sciences de la vie et médecine

Scientifique étudiant le virus de la grippe H5N1

Les virus sont importants pour l'étude de la biologie moléculaire et cellulaire car ils fournissent des systèmes simples qui peuvent être utilisés pour manipuler et étudier les fonctions des cellules. L'étude et l'utilisation des virus ont fourni des informations précieuses sur certains aspects de la biologie cellulaire. Par exemple, les virus ont été utiles dans l'étude de la génétique et ont aidé à notre compréhension des mécanismes de base de la génétique moléculaire , tels que la réplication de l'ADN , la transcription , le traitement de l'ARN , la traduction , le transport des protéines et l' immunologie .

Les généticiens utilisent souvent des virus comme vecteurs pour introduire des gènes dans les cellules qu'ils étudient. Ceci est utile pour faire produire à la cellule une substance étrangère, ou pour étudier l'effet de l'introduction d'un nouveau gène dans le génome. De même, la virothérapie utilise des virus comme vecteurs pour traiter diverses maladies, car ils peuvent cibler spécifiquement les cellules et l'ADN. Il montre une utilisation prometteuse dans le traitement du cancer et en thérapie génique . Les scientifiques d'Europe de l'Est utilisent la phagothérapie comme alternative aux antibiotiques depuis un certain temps, et l'intérêt pour cette approche augmente, en raison du niveau élevé de résistance aux antibiotiques que l' on trouve actuellement chez certaines bactéries pathogènes. L'expression de protéines hétérologues par des virus est à la base de plusieurs procédés de fabrication qui sont actuellement utilisés pour la production de diverses protéines telles que les antigènes vaccinaux et les anticorps. Des procédés industriels ont été récemment développés à l'aide de vecteurs viraux et plusieurs protéines pharmaceutiques sont actuellement en essais précliniques et cliniques.

Virothérapie

La virothérapie implique l'utilisation de virus génétiquement modifiés pour traiter des maladies. Les virus ont été modifiés par les scientifiques pour se reproduire dans les cellules cancéreuses et les détruire sans infecter les cellules saines. Le talimogene laherparepvec (T-VEC), par exemple, est un virus herpès simplex modifié qui possède un gène nécessaire à la réplication des virus dans les cellules saines, supprimé et remplacé par un gène humain ( GM-CSF ) qui stimule l'immunité. Lorsque ce virus infecte les cellules cancéreuses, il les détruit et, ce faisant, la présence du gène GM-CSF attire les cellules dendritiques des tissus environnants du corps. Les cellules dendritiques traitent les cellules cancéreuses mortes et présentent des composants de celles-ci aux autres cellules du système immunitaire . Après avoir terminé des essais cliniques réussis , le virus a obtenu l'approbation pour le traitement du mélanome à la fin de 2015. Les virus qui ont été reprogrammés pour tuer les cellules cancéreuses sont appelés virus oncolytiques .

Science des matériaux et nanotechnologie

Les tendances actuelles en nanotechnologie promettent de faire un usage beaucoup plus polyvalent des virus. Du point de vue d'un scientifique des matériaux, les virus peuvent être considérés comme des nanoparticules organiques. Leur surface porte des outils spécifiques qui leur permettent de franchir les barrières de leurs cellules hôtes. La taille et la forme des virus ainsi que le nombre et la nature des groupes fonctionnels à leur surface sont définis avec précision. En tant que tels, les virus sont couramment utilisés en science des matériaux comme échafaudages pour des modifications de surface liées de manière covalente. Une qualité particulière des virus est qu'ils peuvent être adaptés par évolution dirigée. Les puissantes techniques développées par les sciences de la vie deviennent la base des approches d'ingénierie des nanomatériaux, ouvrant un large éventail d'applications bien au-delà de la biologie et de la médecine.

En raison de leur taille, de leur forme et de leurs structures chimiques bien définies, les virus ont été utilisés comme modèles pour organiser les matériaux à l'échelle nanométrique. Des exemples récents incluent des travaux au Naval Research Laboratory à Washington, DC, utilisant des particules du virus de la mosaïque du niébé (CPMV) pour amplifier les signaux dans des capteurs basés sur des puces à ADN . Dans cette application, les particules virales séparent les colorants fluorescents utilisés pour la signalisation afin d'empêcher la formation de dimères non fluorescents qui agissent comme des quenchers . Un autre exemple est l'utilisation du CPMV comme maquette à l'échelle nanométrique pour l'électronique moléculaire.

Virus synthétiques

De nombreux virus peuvent être synthétisés de novo ("from scratch"). Le premier virus synthétique a été créé en 2002. Bien qu'il s'agisse d'une idée fausse, ce n'est pas le virus lui-même qui est synthétisé, mais plutôt son génome à ADN (dans le cas d'un virus à ADN), ou une copie d' ADNc de son génome (dans le cas d' un virus à ADN). virus à ARN). Pour de nombreuses familles de virus, l'ADN ou l'ARN synthétique nu (une fois reconverti par voie enzymatique à partir de l'ADNc synthétique) est infectieux lorsqu'il est introduit dans une cellule. C'est-à-dire qu'ils contiennent toutes les informations nécessaires pour produire de nouveaux virus. Cette technologie est maintenant utilisée pour étudier de nouvelles stratégies vaccinales. La capacité de synthétiser des virus a des conséquences de grande envergure, puisque les virus ne peuvent plus être considérés comme éteints, tant que l'information sur leur séquence génomique est connue et que des cellules permissives sont disponibles. En juin 2021, les séquences complètes du génome de 11 464 virus différents, dont la variole, sont accessibles au public dans une base de données en ligne gérée par les National Institutes of Health .

Armes

La capacité des virus à provoquer des épidémies dévastatrices dans les sociétés humaines a fait craindre que les virus puissent être transformés en armes pour la guerre biologique . Une autre préoccupation a été soulevée par la recréation réussie du tristement célèbre virus de la grippe de 1918 dans un laboratoire. Le virus de la variole a dévasté de nombreuses sociétés à travers l'histoire avant son éradication. Il n'y a que deux centres dans le monde autorisés par l'OMS à conserver des stocks de virus de la variole : le State Research Center of Virology and Biotechnology VECTOR en Russie et les Centers for Disease Control and Prevention aux États-Unis. Il peut être utilisé comme une arme, car le vaccin contre la variole ayant parfois des effets secondaires graves, il n'est plus utilisé systématiquement dans aucun pays. Ainsi, une grande partie de la population humaine moderne n'a pratiquement aucune résistance établie à la variole et serait vulnérable au virus.

Voir également

Les références

Remarques

Bibliographie

  • Collier L, Balows A, Sussman M (1998). Mahy B, Collier LA (éd.). Microbiologie et infections microbiennes de Topley et Wilson . Virologie. 1 (neuvième éd.). ISBN 0-340-66316-2.
  • Dimmock NJ, Easton AJ, Leppard K (2007). Introduction à la virologie moderne (sixième éd.). Éditions Blackwell. ISBN 978-1-4051-3645-7.
  • Knipe DM, Howley PM, Griffin DE, Lamb RA, Martin MA, Roizman B, Straus SE (2007). Champs Virologie . Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-6060-7.

Krasner, Robert (2014). Le défi microbien : une perspective de santé publique . Burlington, Mass : Apprentissage de Jones & Bartlett. ISBN 978-1-4496-7375-8. OCLC  794228026 .</ref>

Liens externes

  • Médias liés aux virus sur Wikimedia Commons
  • Données relatives au virus sur Wikispecies
  • ViralZone Une ressource de l'Institut suisse de bioinformatique pour toutes les familles virales, fournissant des informations moléculaires et épidémiologiques générales