Biologie pour les Non-majeurs I

Comme vous l’avez appris, les virus sont souvent très spécifiques quant aux hôtes et aux cellules de l’hôte qu’ils infecteront. Cette caractéristique d’un virus le rend spécifique à une ou plusieurs espèces de vie sur Terre. D’un autre côté, il existe tellement de types de virus différents sur Terre que presque chaque organisme vivant a son propre ensemble de virus qui tente d’infecter ses cellules. Même les cellules les plus petites et les plus simples, les bactéries procaryotes, peuvent être attaquées par des types spécifiques de virus. Les virus qui ciblent les bactéries sont appelés bactériophages.

Un bactériophage a des cycles lytique et lysogénique. Dans le cycle lytique, le phage réplique et lyse la cellule hôte. Dans le cycle lysogénique, l’ADN du phage est incorporé dans le génome de l’hôte, où il est transmis aux générations suivantes. Lorsque l’ADN du phage est incorporé dans le génome de la cellule hôte, on parle de prophage. Les facteurs de stress environnementaux tels que la famine ou l’exposition à des produits chimiques toxiques peuvent entraîner l’excision du prophage et entrer dans le cycle lytique.

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Virus animaux

Les virus animaux, contrairement aux virus des plantes et des bactéries, n’ont pas besoin de pénétrer dans une paroi cellulaire pour accéder à la cellule hôte. Les virus animaux non enveloppés ou « nus » peuvent pénétrer dans les cellules de deux manières différentes. Comme une protéine de la capside virale se lie à son récepteur sur la cellule hôte, le virus peut être pris à l’intérieur de la cellule via une vésicule pendant le processus cellulaire normal d’endocytose médiée par le récepteur. Une méthode alternative de pénétration cellulaire utilisée par les virus non enveloppés consiste à ce que les protéines de capside subissent des changements de forme après s’être attachées au récepteur, créant des canaux dans la membrane de la cellule hôte. Le génome viral est ensuite « injecté » dans la cellule hôte par ces canaux d’une manière analogue à celle utilisée par de nombreux bactériophages. Les virus enveloppés ont également deux façons d’entrer dans les cellules après s’être liés à leurs récepteurs: l’endocytose médiée par les récepteurs ou la fusion. De nombreux virus enveloppés pénètrent dans la cellule par endocytose médiée par les récepteurs d’une manière similaire à certains virus non enveloppés. D’autre part, la fusion ne se produit qu’avec des virions enveloppés. Ces virus, qui incluent le VIH entre autres, utilisent des protéines de fusion spéciales dans leurs enveloppes pour faire fusionner l’enveloppe avec la membrane plasmique de la cellule, libérant ainsi le génome et la capside du virus dans le cytoplasme cellulaire.

Après avoir fabriqué leurs protéines et copié leurs génomes, les virus animaux complètent l’assemblage de nouveaux virions et sortent de la cellule. Comme nous l’avons déjà discuté en utilisant l’exemple du VIH, les virus animaux enveloppés peuvent bourgeonner de la membrane cellulaire lorsqu’ils s’assemblent, prenant un morceau de la membrane plasmique de la cellule au cours du processus. D’autre part, les descendants viraux non enveloppés, tels que les rhinovirus, s’accumulent dans les cellules infectées jusqu’à ce qu’il y ait un signal de lyse ou d’apoptose, et tous les virions sont libérés ensemble.

Les virus animaux sont associés à diverses maladies humaines. Certains d’entre eux suivent le schéma classique de la maladie aiguë, où les symptômes s’aggravent de plus en plus pendant une courte période suivie de l’élimination du virus du corps par le système immunitaire et de la récupération éventuelle de l’infection. Des exemples de maladies virales aiguës sont le rhume et la grippe. D’autres virus provoquent des infections chroniques à long terme, comme le virus responsable de l’hépatite C, tandis que d’autres, comme le virus de l’herpès simplex, ne provoquent que des symptômes intermittents. D’autres virus encore, tels que les herpèsvirus humains 6 et 7, qui dans certains cas peuvent causer la maladie infantile mineure roséole, provoquent souvent avec succès des infections productives sans provoquer aucun symptôme chez l’hôte, et nous disons donc que ces patients ont une infection asymptomatique.

Dans les infections à l’hépatite C, le virus se développe et se reproduit dans les cellules hépatiques, provoquant de faibles niveaux de lésions hépatiques. Les dommages sont si faibles que les personnes infectées ignorent souvent qu’elles sont infectées, et de nombreuses infections ne sont détectées que par des analyses de sang de routine sur des patients présentant des facteurs de risque tels que la consommation de drogues par voie intraveineuse. D’autre part, étant donné que de nombreux symptômes de maladies virales sont causés par des réponses immunitaires, l’absence de symptômes indique une faible réponse immunitaire au virus. Cela permet au virus d’échapper à l’élimination par le système immunitaire et de persister chez les individus pendant des années, tout en produisant de faibles niveaux de virions descendants dans ce qu’on appelle une maladie virale chronique. L’infection chronique du foie par ce virus entraîne beaucoup plus de risques de développer un cancer du foie, parfois jusqu’à 30 ans après l’infection initiale.

Comme déjà discuté, le virus de l’herpès simplex peut rester dans un état de latence dans le tissu nerveux pendant des mois, voire des années. Comme le virus « se cache » dans les tissus et produit peu ou pas de protéines virales, il n’y a rien contre lequel la réponse immunitaire puisse agir, et l’immunité au virus diminue lentement. Dans certaines conditions, y compris divers types de stress physique et psychologique, le virus de l’herpès simplex latent peut être réactivé et subir un cycle de réplication lytique dans la peau, provoquant les lésions associées à la maladie. Une fois que les virions sont produits dans la peau et que les protéines virales sont synthétisées, la réponse immunitaire est à nouveau stimulée et résout les lésions cutanées en quelques jours en détruisant les virus dans la peau. À la suite de ce type de cycle réplicatif, les apparitions de boutons de fièvre et d’épidémies d’herpès génital ne se produisent que par intermittence, même si les virus restent dans le tissu nerveux à vie. Les infections latentes sont également courantes avec d’autres herpèsvirus, y compris le virus varicelle-zona qui cause la varicelle. Après une infection à la varicelle dans l’enfance, le virus varicelle-zona peut rester latent pendant de nombreuses années et se réactiver chez l’adulte pour provoquer la maladie douloureuse appelée « zona” (figure 2).

Figure 2. (a) La varicelle-zona, le virus qui cause la varicelle, a une capside icosaédrique enveloppée visible dans cette micrographie électronique de transmission. Son génome d’ADN double brin s’incorpore dans l’ADN de l’hôte et peut se réactiver après latence sous forme de zona (b), présentant souvent une éruption cutanée. (crédit a: modification des travaux du Dr Erskine Palmer, B. G. Martin, CDC; crédit b: modification des travaux de « rosmary » /Flickr; données sur les barres d’échelle de Matt Russell)

Figure 3. Le VPH, ou virus du papillome humain (crédit: modification des travaux du NCI, NIH; données à l’échelle de Matt Russell)

Certains virus infectant les animaux, y compris le virus de l’hépatite C discuté ci-dessus, sont connus sous le nom de virus oncogènes: Ils ont la capacité de causer le cancer. Ces virus interfèrent avec la régulation normale du cycle cellulaire hôte soit en introduisant des gènes qui stimulent la croissance cellulaire non régulée (oncogènes), soit en interférant avec l’expression de gènes qui inhibent la croissance cellulaire. Les virus oncogènes peuvent être des virus à ADN ou à ARN.

Les cancers connus pour être associés à des infections virales comprennent le cancer du col utérin causé par le virus du papillome humain (VPH), le cancer du foie causé par le virus de l’hépatite B, la leucémie à lymphocytes T et plusieurs types de lymphomes.

Le VPH, ou virus du papillome humain (comme on le voit sur la figure 3), a une capside icosaédrique nue visible dans cette micrographie électronique de transmission et un génome d’ADN double brin qui est incorporé dans l’ADN de l’hôte. Le virus, qui est transmis sexuellement, est oncogène et peut entraîner un cancer du col de l’utérus.

Virus végétaux

Les virus végétaux, comme les autres virus, contiennent un noyau d’ADN ou d’ARN. Vous avez déjà appris l’un d’entre eux, le virus de la mosaïque du tabac. Comme les plantes ont une paroi cellulaire pour protéger leurs cellules, ces virus n’utilisent pas l’endocytose médiée par les récepteurs pour pénétrer dans les cellules hôtes comme on le voit avec les virus animaux. Pour que de nombreux virus végétaux soient transférés d’une plante à l’autre, il faut que certaines cellules des plantes soient endommagées pour permettre au virus d’entrer dans un nouvel hôte. Ces dommages sont souvent causés par les intempéries, les insectes, les animaux, le feu ou les activités humaines telles que l’agriculture ou l’aménagement paysager. De plus, la progéniture des plantes peut hériter de maladies virales des plantes parentes. Les virus végétaux peuvent être transmis par divers vecteurs, par contact avec la sève d’une plante infectée, par des organismes vivants tels que les insectes et les nématodes, et par le pollen. Lorsque les virus des plantes sont transférés entre différentes plantes, on parle de transmission horizontale, et lorsqu’ils sont hérités d’un parent, on parle de transmission verticale.

Les symptômes des maladies virales varient selon le virus et son hôte (voir le tableau ci-dessous). Un symptôme courant est l’hyperplasie, la prolifération anormale des cellules qui provoque l’apparition de tumeurs végétales appelées galles. D’autres virus induisent une hypoplasie, ou une diminution de la croissance cellulaire, dans les feuilles des plantes, provoquant l’apparition de zones minces et jaunes. D’autres virus affectent la plante en tuant directement les cellules végétales, un processus connu sous le nom de nécrose cellulaire. Les autres symptômes des virus végétaux comprennent des feuilles malformées, des stries noires sur les tiges des plantes, une croissance altérée des tiges, des feuilles ou des fruits et des taches annulaires, qui sont des zones de décoloration circulaires ou linéaires trouvées dans une feuille.

Les virus végétaux peuvent perturber gravement la croissance et le développement des cultures, affectant de manière significative notre approvisionnement alimentaire. Ils sont responsables de la qualité et de la quantité médiocres des cultures à l’échelle mondiale et peuvent entraîner d’énormes pertes économiques chaque année. D’autres virus peuvent endommager les plantes utilisées dans l’aménagement paysager. Certains virus qui infectent les plantes alimentaires agricoles incluent le nom de la plante qu’ils infectent, tels que le virus de la flétrissure tachetée de la tomate, le virus de la mosaïque commune du haricot et le virus de la mosaïque du concombre. Dans les plantes utilisées pour l’aménagement paysager, deux des virus les plus courants sont la tache de l’anneau de pivoine et le virus de la mosaïque de la rose. Il y a beaucoup trop de virus végétaux pour en discuter en détail, mais les symptômes du virus de la mosaïque commune du haricot entraînent une diminution de la production de haricots et un retard de croissance et des plantes improductives. Chez la rose ornementale, la maladie de la mosaïque de la rose provoque des lignes jaunes ondulées et des taches colorées sur les feuilles de la plante.

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