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Structure et classification des virus

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Ce document traite de la morphologie générale des virus, des acides nucléiques, de la capside, de l'enveloppe et des exemples de virus à structure complexe. Il aborde également la classification des virus selon différents critères.

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Frage
Quelle est la taille des plus gros virus infectant l'homme, les Poxvirus ?
Antwort
Les Poxvirus mesurent environ 400 nm de diamètre.
Frage
Quelle est la taille des plus petits virus connus, les Parvovirus ?
Antwort
Les Parvovirus ont une taille d'environ 20 nm.
Frage
Quelle est la taille des Poliovirus ?
Antwort
Les Poliovirus mesurent 27 nm de diamètre.
Frage
Quelle est la taille des virus de l'herpès ?
Antwort
Les virus de l'herpès ont un diamètre de 150 à 200 nm.
Frage
Quelle est la taille du virus Mpox ?
Antwort
Le virus Mpox mesure 250 par 300 nm.
Frage
Quel est le constituant principal du génome viral ?
Antwort
L'acide nucléique (ADN ou ARN) est le principal constituant du génome.
Frage
La taille des acides nucléiques est donnée en nombre de paires de base ou en nombre de bases ?
Antwort
Oui, la taille des acides nucléiques est exprimée en nombre de paires de base ou en nombre de bases.
Frage
Quelles sont les deux types de structure des acides nucléiques viraux ?
Antwort
La structure peut être monocaténaire (simple brin) ou bicaténaire (double brin).
Frage
Quelle est la topologie des génomes viraux ?
Antwort
La topologie peut être linéaire ou circulaire.
Frage
Quels sont les plus petits génomes à ADN pour le virus de l'hépatite B et les Parvoviridae ?
Antwort
Le virus de l'hépatite B a un génome de 3,2 kpb et les Parvoviridae de 5,7 kb.
Frage
Quel virus possède un des plus grands génomes à ADN d'environ 235 kbp ?
Antwort
Le cytomégalovirus humain a un des plus grands génomes de 235 kbp.
Frage
Quelle est la capacité de codage du virus de l'hépatite B et du virus de l'herpès simplex ?
Antwort
Le virus de l'hépatite B code 4 gènes et le virus de l'herpès simplex plus de 80 gènes.
Frage
Quel est le pourcentage de GC dans le génome viral ?
Antwort
Le pourcentage de GC varie de 32 à 75%.
Frage
Quel est le pourcentage de GC dans le génome des cellules de mammifère ?
Antwort
Le pourcentage de GC est d'environ 42%.
Frage
Quels virus à ADN ont leur génome associé à des histones cellulaires ?
Antwort
Les Polyomaviridae et les Papillomaviridae ont des génomes associés à des histones cellulaires.
Frage
Quels virus à ADN ont des protéines virales associées à leur génome, formant le nucléotide ou core ?
Antwort
Les Orthoherpesviridae ont des protéines virales associées à leur ADN, formant le nucléotide ou core.
Frage
Quel virus à ADN a un génome monocaténaire ?
Antwort
Le génome des Parvoviridae est monocaténaire.
Frage
Quel virus a un génome circulaire et partiellement bicaténaire ?
Antwort
Le génome du virus de l'hépatite B est circulaire et partiellement bicaténaire.
Frage
Qu'est-ce qui caractérise les génomes des Papillomaviridae et des Polyomaviridae ?
Antwort
Leur génome est bicaténaire, circulaire et se présente sous une forme torsadée.
Frage
Quelle spécificité a l'ADN des Adénovirus ?
Antwort
L'ADN est linéaire, double brin, non segmenté avec des séquences répétitives terminales inversées et une protéine terminale TP.
Frage
Quelle est la particularité du génome des Herpesvirus ?
Antwort
L'ADN est bicaténaire, linéaire, avec deux régions uniques (UL et US) et est circularisable grâce à des séquences répétitives inversées.
Frage
Quelle est la taille des petits génomes à ARN, comme les entérovirus ?
Antwort
Les génomes des entérovirus font 7000 nucléotides.
Frage
Quelle est la taille des gros génomes à ARN, comme les Coronaviridae ?
Antwort
Les génomes des Coronaviridae peuvent atteindre 30 kb.
Frage
Quelle est la structure habituelle des ARN viraux ?
Antwort
Les ARN viraux sont généralement monocaténaires et linéaires.
Frage
Quelle famille virale présente des génomes à ARN bicaténaires ?
Antwort
Les Sedoreoviridae ont des génomes à ARN bicaténaires.
Frage
Quelles sont les familles de virus à ARN monocaténaire linéaire ?
Antwort
Les Picornaviridae, Coronaviridae et Togaviridae ont des ARN monocaténaires linéaires.
Frage
Quelles sont les familles de virus à ARN monocaténaire segmenté ?
Antwort
Les Orthomyxoviridae et Bunyaviridae ont des ARN monocaténaires segmentés.
Frage
Quelle famille de virus possède des ARN bicaténaires segmentés ?
Antwort
Les Sedoreoviridae possèdent des ARN bicaténaires segmentés.
Frage
Combien de fragments subgénomiques ont les Sedoreoviridae et les Orthomyxoviridae ?
Antwort
Les Sedoreoviridae ont 10-11 fragments et les Orthomyxoviridae 7-8 fragments.
Frage
Comment la segmentation du génome favorise-t-elle la variabilité génétique ?
Antwort
Elle favorise les recombinaisons génétiques, permettant une grande variabilité antigénique.
Frage
Quel virus de la famille des Retroviridae a un génome diploïde ?
Antwort
Le VIH possède un génome diploïde, avec deux molécules d'ARN identiques.
Frage
Quelle est la particularité du génome du virus de l'hépatite D ?
Antwort
C'est un ARN monocaténaire circulaire, avec appariements pour une forme pseudo-bicaténaire.
Frage
Comment distingue-t-on les ARN viraux à polarité positive et négative ?
Antwort
Les ARN de polarité positive sont directement traduisibles, ceux de polarité négative doivent être transcrits en ARNm.
Frage
Quelles sont les caractéristiques particulières que peuvent présenter certains ARN viraux ?
Antwort
Coiffe en 5' terminale, séquence poly-A en 3', ou protéine liée de manière covalente à l'extrémité 5'.
Frage
Quel est le rôle principal de la capside ?
Antwort
Elle protège le génome viral du milieu extérieur et intervient dans l'attachement pour les virus nus.
Frage
La capside est-elle une structure résistante et stable ?
Antwort
Oui, c'est une structure protéique relativement résistante et très stable.
Frage
Comment la capside se forme-t-elle malgré la capacité de codage limitée du génome viral ?
Antwort
Elle se forme par polymérisation d'une seule ou d'un petit nombre de sous-unités protéiques (principe d'auto-assemblage).
Frage
Quelles sont les deux principales catégories de capside ?
Antwort
Capside tubulaire à symétrie hélicoïdale et capside icosaédrique à symétrie cubique.
Frage
Le virus de la mosaïque du tabac est un exemple de capside à structure __________.
Antwort
Hélicoïdale, formant un bâtonnet rigide et creux.
Frage
Combien de sous-unités protègent l'ARN du virus de la mosaïque du tabac ?
Antwort
2130 unités de structures protéiques toutes identiques.

Structure Générale des Virus

Les virus sont des agents infectieux qui se distinguent par leur structure unique. Le virion est la particule virale mature et infectieuse.

  • Éléments Constants:
    • Génome: un seul type d'acide nucléique (ADN ou ARN), à la différence des cellules qui ont toujours de l'ADN.
    • Capside: une coque protéique qui entoure le génome.
  • Nucléocapside: L'ensemble du génome et de la capside.
  • Enveloppe: Un organe facultatif entourant la nucléocapside pour certains virus.
  • Core: Pour certains virus, l'acide nucléique est associé à des protéines à l'intérieur de la capside.
  • Virus Nu: Génome + Capside (ex: Poliovirus).
  • Virus Enveloppé: Génome + Capside + Enveloppe (ex: Virus de la rougeole).
    Attention: Si un virus enveloppé perd son enveloppe, il cesse d'être infectieux; il ne devient pas un virus nu.

Formes et Tailles des Virus

  • Les virus présentent des formes variées:
    • Sphériques/Icosaédriques: Contours hexagonaux, mais peuvent apparaître sphériques à faible grossissement (ex: Papillomaviridae, Adénoviridae).
    • Bâtonnets/Hélicoïdaux: Capside cylindrique en hélice (ex: Virus de la mosaïque du tabac).
    • Complexes/Pléomorphes: Formes multiples dues à l'enveloppe (ex: Herpesvirus (icosaédrique), virus de la grippe (hélicoïdal)).
    • Formes spécifiques: En obus (Rhabdovirus - rage), en filament (Filovirus - Ebola).
    • Très Complexes: Poxvirus (parallélépipédique) ou bactériophages (tête, queue, pattes).
  • Taille: Varie de 20 nm (Parvovirus) à 1100 nm (Mimivirus/Pithovirus). Les Poxvirus (400 nm) sont parmi les plus grands virus infectant l'homme.

Les Acides Nucléiques (Génomes Viraux)

L'information génétique virale est confinée dans un acide nucléique. Les génomes viraux sont très variés et compacts, avec souvent un chevauchement des gènes.

Génomes à ADN

  • Taille: Très variable, de 3.2 kpb (Hépatite B) à 235 kpb (Cytomégalovirus humain).
  • Structure: Le plus souvent bicaténaire et linéaire en double hélice.
  • Exceptions:
    • Parvoviridae: monocaténaire.
    • Hepadnaviridae (Hépatite B): circulaire et partiellement bicaténaire.
    • Papillomaviridae et Polyomaviridae: bicaténaire et circulaire, torsadé.
  • Particularités:
    • Adénovirus: ADN linéaire double-brin avec des séquences répétitives inversées terminales (ITR) et une protéine terminale TP.
    • Herpesvirus: ADN bicaténaire linéaire avec des régions uniques (UL\mathsf{U}_{\mathsf{L}} et US\mathsf{U}_{\mathsf{S}}) pouvant être orientées dans les deux sens; circularisable.
  • Association à des protéines: Histones cellulaires (Polyomaviridae, Papillomaviridae) ou protéines virales (Orthoherpesviridae) formant un nucléoïde.

Génomes à ARN

  • Taille: De 7000 nucléotides (Entérovirus) à 30 kb (Coronaviridae). Moins variable que l'ADN.
  • Structure: Majoritairement monocaténaire et linéaire. Rares sont bicaténaires (Sedoreoviridae).
  • Génomes Segmentés: Orthomyxoviridae (7-8 fragments) et Sedoreoviridae (10-11 fragments). Favorise les recombinaisons génétiques.
  • Polarité:
    • Positive (+): Directement traduisible en protéines, comme les ARNm.
    • Négative (-): Doit être transcrit en ARNm avant traduction. Nécessite une ARN polymérase ARN dépendante virale (ex: virus de la rage, oreillons, grippe).
  • Particularités:
    • Rétroviridae (VIH): diploïde (deux molécules d'ARN monocaténaire identiques).
    • Hépatite D: ARN monocaténaire circulaire, pseudo bicaténaire.
    • Caractéristiques d'ARNm eucaryotes sur certains ARN viraux: Coiffe en 5' terminale, séquence poly-A en 3', protéine liée à l'extrémité 5'.

La Capside

La capside est une structure protéique essentielle et constante du virion.

  • Définition: Répétition d'unités structurales protéiques (parfois regroupées en capsomères).
  • Rôles:
    • Protection du génome.
    • Attachement à la cellule hôte pour les virus nus.
    • Transport intracellulaire du génome pour les virus à réplication nucléaire.
  • Composition: Formée par polymérisation d'une ou d'un petit nombre de sous-unités protéiques.
  • Auto-assemblage: Les sous-unités protéiques et l'acide nucléique s'assemblent spontanément pour minimiser l'énergie.
  • Types de Capside:
    • Tubulaire à symétrie hélicoïdale:
      • Ex: Virus de la mosaïque du tabac (bâtonnet rigide, ARN linéaire monocaténaire, 2130 unités protéiques identiques).
      • Les virus animaux à capside hélicoïdale sont souvent flexible, répliée dans une enveloppe, et la plupart sont des virus à ARN de polarité négative.
      • Le virus de la rage a une nucléocapside hélicoïdale condensée dans l'axe d'un cylindre en obus.
      • Le virus de la grippe a plusieurs nucléocapsides hélicoïdales (chaque segment de génome) dans une enveloppe.
    • Icosaédrique à symétrie cubique:
      • L'icosaèdre est un polyèdre à 20 faces triangulaires, 12 sommets, 30 arêtes, réputé pour sa résistance.
      • Composée de capsomères:
        • Pentons: 5 unités structurales, 12 par icosaèdre, situés aux sommets.
        • Hexons: 6 unités structurales, situés sur les faces et arêtes.
      • Le nombre de capsomères est un critère de classification (formule: N = 10T + 2, où T est le nombre de triangulation).
      • Ex: Adénovirus (252 capsomères), Papillomavirus (72 pentamères de L1).

L'Enveloppe

L'enveloppe est une structure facultative présente chez certains virus.

  • Nature: Structure lipidique, glucidique et protéique, avec une double origine virale et cellulaire.
  • Fragilité: Contrairement à la capside, l'enveloppe rend le virus plus fragile aux agents physico-chimiques (solvants lipidiques, détergents, variations de pH, chaleur - thermosensible).
  • Conséquences de la fragilité:
    • Épidémiologiques: Transmission par contact direct, ne persiste pas longtemps dans l'environnement. Les virus nus persistent plus longtemps.
    • Diagnostiques: Ne se trouvent pas dans le tube digestif; nécessitent des conditions de transport et de conservation strictes.
  • Formation: Par bourgeonnement de la cellule hôte. La capside se positionne sous une membrane cellulaire (membranaires de la cellule hôte) et emporte un bout de celle-ci, dans laquelle ont été insérées des glycoprotéines virales.
  • Origines des membranes cellulaires:
    • Membrane plasmique (ex: HIV, virus de la rage).
    • Membranes intracytoplasmiques (Appareil de Golgi, RE, vacuoles).
    • Membrane nucléaire (Herpesvirus, transitoire).
  • Polarisation de la sortie: Certains virus sortent par des pôles spécifiques de la cellule épithéliale (apical ou basolatéral).
  • Composition des enveloppes virales:
    • Constituants viraux: Glycoprotéines virales (ex: hémagglutinine, neuraminidase) insérées dans l'enveloppe sous forme de spicules (ou péplomères), permettant la reconnaissance cellulaire.
    • Constituants cellulaires: Bicouche lipidique et protéines de la cellule hôte.

Exemples de Virus à Structure Complexe

  • VIH (Rétroviridae):
    • Génome diploïde (2 ARNsb+).
    • Capside conique tronquée.
    • Enveloppe à spicules glycoprotéiques (gp41 et gp120).
    • Matrice entre enveloppe et capside.
  • Herpesvirus:
    • Grand ADN db.
    • Capside icosaédrique enveloppée (nombreuses glycoprotéines virales).
    • Tégument entre enveloppe et capside (protéines variées, phosphoprotéines).
  • Virus de la rage (Rhabdovirus):
    • ARNsb- non segmenté.
    • Nucléocapside hélicoïdale dans une enveloppe à spicules de glycoprotéines G.
    • Comprend le complexe polymérase (P et L).
    • Matrice sous l'enveloppe.
  • Poxvirus:
    • Grande taille, morphologie parallélépipédique.
    • Nucléocapside "lentille biconcave" (ADN db + nucl éoïde, entouré d'un core et d'une paroi en palissades).
    • Enveloppes complexes (non directement d'origine cellulaire, mais lipides réorganisés).
    • Peuvent persister sur surfaces (exception pour virus enveloppés).
  • Rotavirus (Sedoreoviridae):
    • ARN db, non enveloppés, très résistants.
    • Triple capside: VP2 (interne), VP6 (intermédiaire), VP7 et VP4 (externe).
    • Explique leur persistance dans l'environnement et le tube digestif.

Classification des Virus

La classification des virus évolue constamment et se base sur des critères spécifiques.

  • Critères d'A. Lwoff, R. Horne, P. Tournier (1962):
    1. Nature de l'acide nucléique.
    2. Symétrie de la capside.
    3. Présence ou absence d'une enveloppe.
    4. Nombre de capsomères (icosaédriques) ou diamètre (hélicoïdaux).
  • Classification Taxonomique (ICTV):
    • Ordre: suffixe "-virales" (ex: Mononegavirales).
    • Famille: suffixe "-viridae" (ex: Paramyxoviridae).
    • Sous-famille: suffixe "-virinae" (ex: Orthoparamyxovirinae).
    • Genre: suffixe "-virus" (ex: Morbillivirus).
    • Espèce: nom du virus (ex: Virus de la rougeole).
    • Note: Les noms de taxons (Ordre à Genre) sont en majuscules et italiques. Le nom de l'espèce est en minuscules et sans italique.
  • Évolution Récente: Ajout de niveaux taxons supérieurs (Domaine, Règne, Embranchement, Classe).
  • Classification de Baltimore:
    • Complémente la classification ICTV.
    • Classe les virus en 7 groupes selon le génome et la stratégie de réplication.
    • Prend en compte la présence d'une transcriptase inverse.
  • Arbovirus: Regroupement fonctionnel pour les virus transmis par arthropodes, bien que regroupant des familles très différentes.

Propriétés des Virus (Critères d'André Lwoff, 1953)

  • Un seul type d'acide nucléique (ADN ou ARN) pour le génome viral.
  • Réplication à partir de leur matériel génétique.
  • Parasitisme cellulaire obligatoire:
    • Absence de système enzymatique ou énergétique propre.
    • Détournement de la machinerie cellulaire de l'hôte.
    • Difficulté de la chimiothérapie antivirale (toxicité pour les cellules hôtes).
  • Structure définie: Différente des cellules ou bactéries, avec un type de symétrie caractéristique.

Morphologie Générale des Virus

Un virion, la particule virale mature et infectieuse, se compose de deux éléments constants : un génome (ADN ou ARN) et une capside protéique. L'ensemble formé par l'acide nucléique et la capside est appelé la nucléocapside. Certains virus possèdent également une enveloppe facultative autour de la nucléocapside.

Formes des Virus

Les virus présentent des formes variées, classées schématiquement en deux catégories principales avec des variantes plus complexes.

Formes Simples

  • Icosaédrique (quasi sphérique) : Au microscope électronique, ces virus apparaissent sphériques avec un contour hexagonal dû à leur capside icosaédrique (un polyèdre à 20 faces comme un ballon de football).

    • Exemples : Les Papillomaviridae (verrues), les Adenoviridae (infections respiratoires), les Picornaviridae (virus de la poliomyélite) et certains bactériophages.

  • Hélicoïdale (en bâtonnet) : Leur acide nucléique est entouré d'une capside cylindrique à structure hélicoïdale, formant des bâtonnets.

    • Exemple : Le virus de la mosaïque du tabac.

Formes Complexes

  • Sphériques, filamenteux ou pléomorphes : Ces virus ont une capside icosaédrique ou hélicoïdale entourée d'une enveloppe non rigide.

    • Exemple de symétrie icosaédrique enveloppée : Herpesvirus.

    • Exemple de symétrie hélicoïdale enveloppée : Virus de la grippe.

  • Enveloppe donnant une forme caractéristique :

    • En obus : cas des Rhabdovirus (virus de la rage). La nucléocapside hélicoïdale est condensée dans l'axe du virus.

    • En filament allongé : cas des Filovirus (virus Ebola).

  • Structures très complexes :

    • Poxvirus : Forme parallélépipédique aplatie (ex: Molluscum contagiosum, virus Mpox). La nucléocapside est en "lentille biconcave" entourée d'une zone palissadée et de plusieurs enveloppes successives.

    • Bactériophages : Possèdent une tête, une queue et des pattes pour s'ancrer et injecter leur génome dans la bactérie.

Taille des Virus

Les virus ont une taille intermédiaire entre celle des bactéries et des protéines, variant de 20 nm à 1100 nm.

  • Petits virus : Parvovirus (18 à 26 nm), Poliovirus (27 nm).

  • Grands virus : Poxvirus (jusqu'à 400 nm), Herpesvirus (150 à 200 nm), virus Mpox (250 par 300 nm).

  • Virus géants : Observables en microscopie optique, comme les Mimivirus (découverts en 2004) et les Pithovirus (découverts en 2014), dont la taille peut dépasser 1000 nm.

Les Acides Nucléiques

Le génome viral contient toute l'information génétique nécessaire à la réplication du virion. Il présente une grande diversité et une forte compression de l'information, souvent avec des gènes chevauchants.

Paramètres des Génomes Viraux

  • Nature : ADN ou ARN (contrairement aux cellules qui n'ont que de l'ADN).

  • Taille : Exprimée en nombre de bases ou paires de bases, elle détermine la capacité de codage.

  • Structure : Monocaténaire (simple brin), bicaténaire (double brin), ou fragmenté (subgénomique).

  • Topologie : Linéaire ou circulaire.

  • Composition en bases : Pourcentage GC, existence de séquences répétées, polyadénylées, bases anormales ou extrémités palindromiques.

Génomes à ADN

Leur taille est très variable et s'exprime en kilo paires de bases (kpb).

  • Taille : Très variable, de 3,2 kpb (virus de l'hépatite B) à 235 kpb (cytomégalovirus humain). En comparaison, un génome bactérien fait 1 à 5 millions de bases (Mb) et le génome humain 3,4 milliards de bases (Gb).

  • Capacité de codage : De 4 gènes (hépatite B) à plus de 80 (Herpes simplex).

  • Composition en bases : Le %GC varie de 32 à 75% chez les virus (vs 42% pour les mammifères).

  • Association avec des protéines :

    • Histones cellulaires : Polyomaviridae et Papillomaviridae (forment des minichromosomes).

    • Protéines virales : Orthoherpesviridae (forment le nucléocore ou core dans la capside).

  • Structure tridimensionnelle : Généralement bicaténaire et linéaire en double hélice.

    • Exceptions notables :

      • Parvoviridae : Génome monocaténaire.

      • Virus de l’hépatite B (Hepadnaviridae) : Circulaire et partiellement bicaténaire (une chaîne complète et une plus courte).

      • Papillomaviridae et Polyomaviridae : Bicaténaire et circulaire, sous forme torsadée.

  • Particularités :

    • Adénovirus : ADN linéaire double brin non segmenté (~35kpb), avec des répétitions terminales inversées (ITR) et une protéine terminale (TP) attachée.

    • Herpesvirus : ADN bicaténaire linéaire avec deux régions uniques (UL et US) pouvant s'inverser, et des séquences répétitives inversées terminales permettant la circularisation.

Génomes à ARN

Le virus peut être à ARN simple brin (monocaténaire), double brin (bicaténaire), segmenté, ou diploïde.

  • Taille : De 7000 nucléotides (entérovirus) à 30 kb (Coronaviridae). Moins de variabilité par rapport aux ADN.

  • Structure : Majoritairement monocaténaire et linéaire.

    • Bicaténaire : Certains Sedoreoviridae.

    • Fractionné/Segmenté : Sedoreoviridae (10-11 fragments), Orthomyxoviridae (7-8 fragments). Favorise les recombinaisons génétiques.

  • Polarité :

    • Positive (+) : Identique aux ARN messagers, directement traduisible en protéines (Ex: Picornaviridae, Coronaviridae, Togaviridae).

    • Négative (-) : Doit d'abord être transcrit en ARNm (Ex: Orthomyxoviridae, Bunyaviridae, virus de la rage, des oreillons, de la grippe). Nécessite une ARN polymérase ARN dépendante embarquée.

  • Particularités :

    • Retroviridae (Ex: VIH) : Génome diploïde (deux molécules d'ARN monocaténaires identiques, linéaires, liées par leur extrémité 5').

    • Virus de l'hépatite D : ARN monocaténaire circulaire avec des appariements internes (pseudo-bicaténaire), conférant une résistance aux nucléases.

    • Caractéristiques d'ARNm eucaryote : Présence d'une coiffe 7-méthylguanine en 5' et/ou d'une séquence poly-A en 3' (Ex: SARS-CoV-2).

    • Protéine liée de manière covalente à l'extrémité 5' de l'ARN (Picornaviridae).

La Capside

La capside est une coque protéique constante chez tous les virus. Elle protège le génome viral de l'environnement extérieur.

Généralités sur la Capside

  • Rôles :

    • Protection du génome.

    • Pour les virus nus, elle intervient dans l'attachement à la cellule hôte.

  • Structure : Robuste et stable, formée par la polymérisation d'une ou d'un petit nombre de sous-unités protéiques (dû à la capacité de codage limitée du génome).

  • Auto-assemblage : Les sous-unités protéiques et l'acide nucléique s'assemblent spontanément pour atteindre un état stable à énergie minimale, sans nécessiter d'énergie extérieure.

  • Critère de classification : La nature de la capside est un élément clé de la taxonomie virale.

Capsides Tubulaires à Symétrie Hélicoïdale

Ces capsides donnent aux virus une forme de bâtonnet.

  • Exemple Classique : Virus de la Mosaïque du Tabac (VMT) :

    • Bâtonnet rigide et creux de par .

    • Génome : ARN linéaire monocaténaire de de polarité positive.

    • La capside est formée de 2130 unités de protéines identiques (158 acides aminés chacune), s'enroulant en hélice, l'acide nucléique étant logé dans une encoche.

    • L'acide nucléique régule la longueur du bâtonnet.

  • Virus animaux à capside hélicoïdale : Toujours enveloppés, avec une nucléocapside souple et flexible repliée à l'intérieur de l'enveloppe.

    • Majoritairement des virus à ARN de polarité négative.

    • Exigent une ARN polymérase ARN dépendante (que la cellule eucaryote ne possède pas) qu'ils transportent dans le virion.

    • Exemples : Virus de la rage (nucléocapside hélicoïdale en ressort condensé à l'intérieur d'une enveloppe en obus), virus de la grippe (plusieurs nucléocapsides hélicoïdales segmentées dans une enveloppe).

Capsides Icosaédriques à Symétrie Cubique

Ces capsides sont des polyèdres à 20 faces, 12 sommets et 30 arêtes, réputées pour leur résistance.

  • Structure : Assemblage de capsomères.

    • Pentons : Groupements de 5 unités de structure, situés aux 12 sommets de l'icosaèdre.

    • Hexons : Groupements de 6 unités de structure, situés sur les faces et les arêtes.

  • Nombre de capsomères (formule) : Le nombre de capsomères est un critère de classification.

    • Nombre total de capsomères = , où est le nombre de triangles par face.

    • Nombre d'hexons = .

    • Toujours 12 pentons.

    • Exemples :

      • Réovirus : capsomères ($8012"datatype="inlinemath"></span>pentons).</p></li><li><p><em>Orthoherpesviridae</em>:<spandatalatex="T=16    162"datatype="inlinemath"></span>capsomeˋres(12" data-type="inline-math"></span> pentons).</p></li><li><p><em>Orthoherpesviridae</em> : <span data-latex="T=16 \implies 162" data-type="inline-math"></span> capsomères (15012"datatype="inlinemath"></span>pentons).</p></li><li><p><em>Adeˊnovirus</em>:<spandatalatex="T=25    252"datatype="inlinemath"></span>capsomeˋres(12" data-type="inline-math"></span> pentons).</p></li><li><p><em>Adénovirus</em> : <span data-latex="T=25 \implies 252" data-type="inline-math"></span> capsomères (240 pentons).

  • Exemples :

    • Adénovirus : Le plus gros virus nu à capside icosaédrique. Les pentons comportent une fibre pour la reconnaissance cellulaire.

    • Papillomavirus : Virus nus, capside formée de 72 pentamères de protéines L1, avec la protéine L2 sur la face interne protégeant un ADN double brin circulaire.

L'Enveloppe

L'enveloppe est une structure facultative présente autour de la nucléocapside chez certains virus, les rendant "enveloppés".

Composition et Fragilité

  • Composition : Macromoléculaire complexe (lipido-glucido-protéique), d'origine double (virale et cellulaire). Essentiellement une bicouche de phospholipides et des glycoprotéines virales.

  • Fragilité : Contrairement à une idée reçue, l'enveloppe n'est pas une protection supplémentaire ; elle rend le virus enveloppé plus fragile que les virus nus.

    • Très sensible aux actions physico-chimiques (solvants lipidiques, détergents, sels biliaires, variations de pH).

    • Thermosensible (nécessite des températures très basses pour la conservation en laboratoire).

Conséquences de la Fragilité de l'Enveloppe

  • Épidémiologiques : Transmission par contact direct rapproché (personne à personne) car ils survivent mal dans l'environnement (eau, terre, surfaces). Les virus nus persistent plus longtemps et se transmettent plus facilement.

  • Diagnostiques : Ne se trouvent pas dans le tube digestif ou les selles (détruits par pH acide et sels biliaires). Les prélèvements doivent être transportés rapidement à basse température () et conservés à pour maintenir l'infectiosité.

Formation de l'Enveloppe

L'enveloppe virale se forme par bourgeonnement de la cellule hôte.

  • Processus : La capside se positionne sous la membrane cellulaire (plasmatique ou intracellulaire) où des glycoprotéines virales ont été insérées. La capside "pousse" alors la membrane, emportant un fragment avec elle.

  • Origine des membranes :

    • Membrane plasmique : Virus de la grippe, VIH, virus de la rage.

    • Membranes intracytoplasmiques : Appareil de Golgi, réticulum endoplasmique (RE), vacuoles.

      • Membrane nucléaire (transitoire) : Herpesvirus.

      • Réticulum endoplasmique : Certains coronavirus, Flavivirus.

      • Appareil de Golgi : Autres coronavirus, Bunyavirus.

  • Polarité de sortie : Certains virus s'enveloppent et sortent par un pôle spécifique de la cellule (apical ou basolatéral).

Constituants de l'Enveloppe

  • Constituants viraux : Glycoprotéines codées par le génome viral, insérées lors du bourgeonnement. Elles peuvent avoir des activités biologiques spécifiques (hémagglutinine, neuraminidase, facteurs toxiques ou de fusion cellulaire). Elles forment souvent des projections appelées spicules (ou peplomères), visibles en microscopie électronique, et permettent la reconnaissance des cellules hôtes.

  • Constituants cellulaires : Bicouche lipidique et protéines d'origine cellulaire (CMH, GM1, CD55...).

Exemples de Virus à Structure Complexe

Virus du Chikungunya (Togaviridae) et Virus de la Rubéole (Matonaviridae)

  • Virus à ARN simple brin positif.

  • Capside icosaédrique entourée d'une enveloppe avec des spicules de glycoprotéines transmembranaires (E1, E2, E3).

  • Génome organisé en deux parties : protéines non-structurales (Nsp) et structurales (de capside et d'enveloppe).

VIH (Retroviridae)

  • Génome diploïde : deux molécules d'ARN positives identiques liées par leurs extrémités 5'.

  • Capside conique tronquée (pseudo-icosaédrique) protégeant le génome.

  • Enveloppe hérissée de spicules glycoprotéiques (trimères de gp120/gp41), permettant la fixation cellulaire.

  • Matrice de protéines sous l'enveloppe.

Herpesvirus

  • Génome de grande taille à ADN double brin.

  • Capside icosaédrique protégeant l'ADN, entourée d'une enveloppe avec de nombreuses glycoprotéines (gB, gD, gH/gL).

  • Entre la capside et l'enveloppe se trouve un tégument, un ensemble de protéines variées (phosphoprotéines) cruciales pour le cycle de multiplication.

Virus de la Rage (Rhabdoviridae)

  • Génome à ARN non segmenté de polarité négative.

  • Doit embarquer un complexe polymérase (phosphoprotéine P et polymérase L) pour fabriquer son ARN complémentaire.

  • Nucléocapside hélicoïdale contenue dans une enveloppe avec des spicules de glycoprotéines G.

  • Matrice structurant l'enveloppe.

Poxvirus

  • Très gros virus (ex: Mpox, Molluscum contagiosum).

  • Morphologie parallélépipédique avec des tubules à la surface.

  • Nucléocapside centrale en "lentille biconcave" (nucléoïde d'ADN double brin entouré d'un core), elle-même entourée par une zone palissadée et plusieurs enveloppes successives.

  • L'enveloppe est d'origine lipidique cellulaire mais réorganisée par le virus.

  • Exceptionnellement, les Poxvirus extra-cellulaires peuvent persister sur des surfaces inertes pendant plusieurs semaines, malgré leur statut de virus enveloppé.

Rotavirus (Sedoreoviridae)

  • Responsables de gastro-entérites infantiles.

  • Virus nus (non enveloppés) à ARN double brin segmenté.

  • Possèdent une triple capside icosaédrique (VP2, VP6, VP7/VP4), les rendant extrêmement résistants dans l'environnement et le tube digestif.

Classification des Virus

La classification virale est essentielle pour comprendre la diversité et les propriétés des virus.

Classification Lwoff, Horne, Tournier (1962)

Cette classification repose sur des critères objectifs et est en constante évolution.

  • Critères :

    1. Nature de l'acide nucléique (ADN ou ARN).

    2. Symétrie de la capside (hélicoïdale ou icosaédrique).

    3. Présence ou absence d'enveloppe.

    4. Nombre de capsomères (pour les capsides icosaédriques) ou diamètre (pour les capsides hélicoïdales).

  • Niveaux Taxonomiques :

    • Ordre (-virales) : Ex. Mononegavirales

    • Famille (-viridae) : Ex. Paramyxoviridae

    • Sous-famille (-virinae) : Ex. Paramyxovirinae

    • Genre (-virus) : Ex. Morbillivirus

    • Espèce : Ex. Virus de la rougeole

  • Règles d'écriture : Les noms des taxons sont en majuscules, en italique et sans abréviation. Le nom du virus est en minuscules et sans italique.

Classification Phylogénétique (récente)

Depuis fin 2018, l'ICTB (Comité International de Taxonomie des Virus) a ajouté des niveaux taxonomiques supérieurs pour une classification plus phylogénétique.

  • Niveaux (du plus haut au plus bas) : Domaine (-viria), Règne (-virae), Embranchement (Phylum) (-viricota), Classe (-viricetes), Ordre (-virales), Famille (-viridae), etc.

Classification de Baltimore (David Baltimore, Prix Nobel 1975)

Cette classification complète la précédente, se basant sur le génome et la stratégie de réplication des virus.

  • Critères : Type d'acide nucléique (ADN ou ARN) et présence ou absence de transcriptase inverse.

  • Groupes (7 au total) :

    1. Virus à ADN double brin.

    2. Virus à ADN simple brin.

    3. Virus à ARN bicaténaire.

    4. Virus à ARN de polarité positive (+ssRNA).

    5. Virus à ARN de polarité négative (-ssRNA).

    6. Virus à ARN de polarité positive (+ssRNA) avec une étape de transcription inverse (Ex: Retroviridae comme le VIH).

    7. Virus dont le génome est formé d'ADN double brin associé avec une étape de transcription inverse pour former un ARN intermédiaire (Ex: Hepadnaviridae, virus de l'hépatite B).

Regroupements Fonctionnels

Certains regroupements fonctionnels sont encore utilisés, comme celui des Arbovirus (Arthropod-borne viruses), qui regroupe des virus transmis par des arthropodes, même s'ils appartiennent à des familles virales très différentes (Ex: Flaviviridae, Togaviridae).

Points Clés à Retenir

  • La structure virale est composée d'un génome (ADN ou ARN) et d'une capside, formant la nucléocapside. Une enveloppe est facultative.

  • La capside est une structure protéique stable protégeant le génome, et sa symétrie (hélicoïdale ou icosaédrique) est un critère de classification.

  • L'enveloppe rend les virus plus fragiles aux conditions environnementales et aux agents chimiques.

  • La classification des virus se base sur des critères morphologiques (forme, taille, symétrie, enveloppe) et moléculaires (type et stratégie de réplication du génome).

  • La classification de Baltimore catégorise les virus en 7 groupes basés sur le génome et le mode de réplication.

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