Pr MM ENNAJI Laboratoire de virologie Faculté des Sciences et Techniques Université Hassan II-Mohammedia

1. Pr MM ENNAJI Laboratoire de virologie Faculté des Sciences et Techniques Université Hassan II-Mohammedia

2. PROPRIETES GENARELES DES VIRUS • Les plus petit agents infectieux(20-300nm) • Un seul acide nucléique(DNA ou RNA). • Acide nucléique entouré d’une capsule de protéine(unité infectieuse entiére =virion) • Réplication exclusivement à l’intérieur des cellules vivantes . • acide nucléique viral contient l’information pour programmer la machinerie de synthèse de la cellule-hote. • Enveloppe protéique est antigénique

3. Structure Générale • Acide nucléique • Capside • Enveloppe Nucléocapside= ac.nucléique+capside Unités de structure Protéine de base servant à la construction de la capside

4. Capsomères • Unités morphologiques de la capside visible au microscope électronique Virion • Particule virale infectieuse complète (peut être identique à la nucléocapside). Particule défective • Particule virale qui est fonctionnellement déficiente en regard de la réplication, elle peut interférer avec la réplication d’un virus normal.

5. Structure des virus

6. Origine des virus

7. METHODES D’ETUDES DES VIRUS- TAXONOMIE VIRALE I - Méthodes d’études des virus I-1 Virus et cellules I-2 La purification des virus I-3 L’étude morphologique des particules virales I-4 L’étude des composants viraux I-4-1 Etude des protéines I-4-2 Etude des acides nucléiques II- Taxonomie virale

8. I- METHODES D’ETUDES DES VIRUS I-1 Virus et cellules - pratique des cultures cellulaires. - Les cultures cellulaires issues de tissus normaux. - les lignées continues. - Virus non-cultivables. I- 2 La purification des virus - Libération des particules virales - Clarification des extraits cellulaires - La purification

9. I-3 L’étude morphologique des particules virales - Microscopie électronique - la diffraction des rayons X I-4 L’étude des composants viraux I-4-1 Etude des protéines - Etude biochimique Ultracentrifugation Electrophorése - Etude des protéines antigéniques I-4-2 Etude des acides nucléiques - Microscopie électronique - Etude biochimique Ultracentrifugation Enzymes de restriction Hybridation

10. II-TAXONOMIE VIRALE

17. NOMENCLATURE DES VIRUS - suffixes: 1. Ordre (le Taxon le plus élevé) : - virales 2. Familles - viridae 3. Sous-familles - virinae 4. Genres - virus Ces noms sont écrits : - capitale et italique pour les familles : ± ex : PARAMYXOVIRIDAE - en italique sans capitale pour les sous-familles et genres.

18. Rétroviridae_ • Picornaviridae • Caliciviredae • Réoviridae • Birnaviridae • Togaviridae • Flaviviridae • Coronoviridae • Buyaviridae • Arenaviridae • Rhadoviridae • Filoviridae • Paramyxoviridae • Orthomyxoviridae

19. Hepadnaviridae • Herpesviridae • Poxviridae, Iridoviridae • Parvoviridae • Papoviridae • Adenoviridae

20. TMV Adénovirus Poliovirus Coronavirus

21. Classification des virus

22. Structuresvirales 1- Types de structures: 2types de base :  Forme en bâtonnet ou filamentaire  Forme icosaédrique Des différences sont à la base de ces structures:  Interactions périodiques et régulières entre la capside et l’Ac nucléique Forme filamenteuse  des liens moins restrictifs entre la coquille et l’Ac nucléique condensé Forme icosaédrique

23. 2- Principes de Structure virale • 3 propriétés de l’organisation virale à la base de la structure: • Mode d’assemblage des protéines de structure. • Mode de sous assemblage rencontré chez les particules plus • complexes. • Incorporation spécifique de l’Ac nucléique virale mais • indépendante de sa séquence de nucléotides. • 3- Symétrie des particules virales • 3-1 Symétrie hélicoïdale: • Définie selon le nombre d’unités par tour (µ) et la longueur axiale par unité (p) : P: µ x p

24. 3-2- Symétrie icosaédrique • La plupart des particules virales contenant ce type de symétrie montrent un • système économique puisqu’ils utilisent la plus petite unité protéique à • répétition de façon à former une coquille de dimensions fixes. • Un icosaèdre se compose d’un nombre définie d’unités qui sont reliés • chacune aux autres par 2, 3 et 5 axes de rotation. • 3-3-Symétrie combinée • 4- Entrée du virus et la décapsidation • 4-1- Virus enveloppés • Fusion à l’aide dune glycoprotéine de surface qui se lie à la membrane • cytoplasmique. • Cette fusion est activée par un faible pH et par un mécanisme d’endocytose • suite à une fixation au récepteur.

25. 4-2- Virus non enveloppés • Endocytose  décapsidation dans un endosome : mécanisme pas connu • Ex : Adénovirus. • 5- les membranes virales : Structure et bourgeonnement des virions • La plupart des virus enveloppés sortent de la cellule par bourgeonnement à travers la surface cellulaire • Le bourgeonnement = interaction transmembranaire entre les glycoprotéines de membrane et les composants viraux dans le cytoplasme, suivi d’un pincement de la surface cellulaire. • 6- Composition des membranes virales • 6-1- Rôle de la membrane virale: • Attachement du virus au récepteur cellulaire. • Activité de fusion avec la membrane cellulaire pour l’entrée de la nucléocapside. • Bourgeonnement viral par un mécanisme non lytique.

26. 6-2- Protéines virales membranaires • A- Mécanisme cellulaire • Les protéines virales d’enveloppe sont synthétisées sur les plyribosomes liés aux • membranes. • Ces protéines sont synthétisées par l’extension d’un peptide amino-terminal = • Peptide signal qui dirige la translocation de la nouvelle chaîne polypetidique à • travers la membrane du RE vers la lumière. • Dans la lumière du RE, des chaînes oligosaccharidiques sont attachées aux proteines émergentes. • Ces glycoproteines virales passent du RE  Appareil de Golgi  surface cellulaire. • B- Structure des glycoprotéines virales • * Glycoprotéines virales attachées à la couche bilipidique par un peptide d’ancrage. • * Glycoprotéines fortement imbriquées dans la couche bilipidique.

27. C- Fonctions de ces glycoprotéines • Fixation au récepteur • Activité de fusion et entrée du virus • Endocytose • Reconnaissance immune et le structure Agénique

28. Multiplicationvirale& Particules défectives 1-Initiation de l’infection: Pour se multiplier un virus doit d’abord infecter une cellule • la susceptibilité définit la capacité d’une cellule ou d’un animal à être infecté. • La maladie est la conséquence de l’infection de cellules cibles par les virus produits dans les cellules susceptibles dans la voie d’entrée. • Une infection productive , c-à-d avec la production de particules virales infectieuses, apparaît dans les cellules permissives. • L’infection peut-être abortive que la cellule susceptible ne produit pas de particules infectieuses, elle est non permissive ( expression incomplète des gènes ou particules défectives).

29. 1-Initiation de l’infection: • pour infecter une cellule, un virus doit d’abord passer par plusieurs étapes: • 1-1- Attachement • Fixation spécifique d’une protéine virale avec un récepteur de la surface cellulaire. • La protéine virale impliquée est distribuée tout autour de la structure virale. • Un virus complexe peut avoir plus d’une protéine capable de se fixer à un récepteur. • Une telle protéine peut posséder plusieurs domaines capables de se fixer à différents • récepteurs  la susceptibilité d’une cellule a virus dépend en partie de la présence ou • l’absence d’un récepteur. • Cette fixation peut être annulée dans le cas de l’Infuenza par l’action de la neuraminidase

30. 1-2 Pénétration • -C’est une étape nécessitant de l’énergie. • - 3 mécanismes : • * Translocation du virion à travers la membrane cellulaire; • * Pinocytose des particules virales dans les vacuoles cytoplasmiques; • * Fusion de la membrane cellulaire avec la membrane virale. • Virus non enveloppé pénètre par les 2 premiers mécanismes, • 1-3- Décapsidation • - Par des enzymes cellulaires (Papova, Adeno, Herpés) • - Une portion de la capside seulement est dégradée chez les Rotavirus • Chezles Poxvirus 1ére étape : manteau externe enlevé par des enzyme • cellulaires; • 2éme étape : produits viraux agissant sur le relâchement • du DNA de la nucléocapside

31. 2- Stratégies de la multiplication • 2-1-Organisation du génome viral: • RNA ou DNA • Monopartie: tous les gènes sur un chromosome • Multi-partie: gènes distribués sur plusieurs chromosome • RNA simple ou double brin • DNA linéaire ou circulaire • 2-2- Virus à ARN: • A- RNA simple brin : 3 groupes • 1ergroupe: Picorona et Togavirus • Picorna : * Le génome sert de RNA messager (+) • * Le RNA se lie aux ribosomes et est traduit totalement • => le produit de la traduction est alors clivé

32. * Le génome sert de gabarit pour la synthèse de RN complémentaire(-) • par une polymérase; • * Ce brin (-) sert de gabarit pour la synthèse de RNA génomique. • Togavirus:*Une portion du RNA génomique est dipponible pour la traduction • de la première partie des protéines virales; • * Ces protéines sont impliquées dans la transcription du RNA(+) en RNA(-); • * Ce RNA(-) sert de gabarit pour 2 types de RNA; • * Petits RNAs correspondant à la partie qui n’a pas été traduite => • polyproteine qui sera clivée; • * Grands RNAs qui seront incorporés dans les nouveaux virions produits.

33. 2éme groupe : Orthomyxovirus, Paramyxovirus, Bunyavirus, Arénavirus et Rhabdovirus • * Le génome sert de gabarit pour la transciption et la traduction; • * Le génome doit être transcrit en mRNA. La cellule ne possède pas la transcriptase, le virus doit l’apporter avec lui; • * Transcription monocistronique du RNA (–) et mRNA (+) pour chaque protéine; • * La réplication du RNA viral se fait à partir de ce RNA (-) => nouveau RNA (+) • 3éme groupe : Rétrovirus • * Génome viral est monopartie mais diploïde puisque les 2 chaînes sont partiellement reliées à une autre macromolécule non encore déterminée; • * Le RNA sert de gabarit pour la synthèse de DNA à l’aide d’une enzyme viral: La transcriptase reverse + un mélange de RNA de transfert cellulaire qui lui sert de « Primer » démarreur; • * Liaison du t RNA transcriptase inverse au RNA génomique => synthèse de cDNA a RNA le long des 2 bouts du RNA de façon à former un DNA circulaire à simple brin lié au RNA linéaire;

34. * Digestion du RNA génomique du complexe RNA-DNA * Synthèse d’un DNA complémentaire à la copie de DNA déjà faite; * Le DNA double brin va au noyai et s’intègre au DNA cellulaire; * Lorsque le DNA viral est transcrit par la cellule RNA pleine longueur mRNA plus courts => polyprotéines  clivage en protéines virales

35. B- RNA double brin : • * Génome de réovirus est transcrit à l’intérieur de la capside partiellement digérée par une polymérase incluse dans le virion; • * Le 10 mRNA (+) ont deux fonctions: • Sont traduits en messages monoscitroniques  protéines virales; • Chaque RNA de chacune des 10 éspéces s’assemble en une particule précurseur qui sert de gabarit pour la synthése d’un brin complémentaire. • 2-2- Virus à DNA : 4 groupes • 1er groupe:Papovavirus, Adénovirus, Herpès virus: • * Transcrit dans le noyau • * Utilise les enzymes de la cellule pour produire du mRNA; • * 2 cycles de transcription pour Papova, 3 pour Herpèset Adénovirus-> 1 protéine.

36. 2éme groupe:Poxvirus • * Transcription initiale dans le cytoplasme; • * Le DNA viral présent au noyau; • * Le reste peu connu. • 3éme groupe:Parvoirus • * Synthèse d’un cDNA au DNA génomique dans le noyau; • * Transcription du génome en mRNA. • 4éme groupe:Hépatite B • * Le DNA viral est converti en une molécule DNA superenouée par une polymérase de virion; • * Transcrit en 2 classes de RNA: • mRNA spécifiques aux protéines; • RNA génomique, transcrit par une transcriptse inverse, en DNA génomique.

37. 3- Assemblage, maturation et Sortie du virion 2 stratégies: 3-1- virus non enveloppés: * Assemblage intracellulaire et maturation * Protéines virales inhibent le métabolisme cellulaire -> Désintégration de la cellule -> sortie du virion. 3-2- virus enveloppés: Les protéines vont aller vers la membrane, Le génome viral code pour des protéines virales qui se fixent s’adhérer a coté externe sur la membrane cellulaire, puis la capside vient s’adhérer a la membrane; Le virion sort par bourgeonnement. 4- Génération des particules défectives

38. 4- Génération des particules défectives • Particule défective : Génome viral ayant perdu des fonctions dans un ou • plusieurs gènes nécessaires à une réplication virale autonome. • 5 types: • 4-1- Génome défectif dépendant d’un virus « helper » • * Ce qui inclut les particules défectives interférentes (DI). • * Mutants de délétion subgénomique • * Requiert l’infection simultanée par un autre virus qui possède les fonctions manquantes. • * En plus, inhibe la réplication du virus helper. • 4-2- Génome viral défectif intégré • * Virus lysogéiques qui s’intègrent dans le DNA bactérien par transduction restreinte ou généralisé et apportent de nouvelles propriétés à la cellule bactérienne.

39. * Ces virus défectifs intégrés jouent un rôle important dans l’évolution de leur cellule hôte; • * Ces phages défectifs peuvent être induits par la mytomycine C, les UV ou d’autres agents. • * Aussi avec des rétrovirus qui ont acquis des gènes onc cellulaires. • 4-3- Virus satellites : • * Parasites ultimes; • * Sont des produits de gènes de virus souvent non reliés; • * Sont défectifs et interférent dans la réplication du virus Helper; • * Ne sont pas générés par des délétions du virus Helper; • * Présents chez les bactéries, les plantes, les plantes et les humains. • 4-4- Pseudovirions : • * Virions qui contiennent un Ac nucléique cellulaire au lieu du génome viral

40. 4-5- Génome défectif conditionnel: * Mutants qui sont défectifs sous certaines conditions (mutants conditionnels); Ex : Mutants températures-sensibles * Peuvent interférer avec le virus de type sauvage

41. Pathogenèse virale- Épidémiologie • 1- Pathogenèse virale • * Dépend de l’hôte , de sa génétique et de ses mécanismes de défense • antivirale. • * Dépend du virus, de sa structure et de sa stratégie de réplication. • 1-1 Entrée virale chez l’hôte • * La plupart des virus entrent à travers des barrières mucosales( tractus respiratoire et gastro-intestinal); • * Le site d’entrée, l’organe cible et la réplication primaire peut se faire au niveau de la muqueuse alors que le passage par voie sanguine est nécessaire pour atteindre l’organe cible; • * Il existe des mécanismes de contrôle viral au niveau des muqueuses: enzymes protéolytiques, cellules immunes locales, Ac…..

42. 1-2- Réplication primaire • * Plusieurs virus se répliquent au site d ‘entrée avant d’envahir l’hôte • de façon systémique; • * Lors d’une infection à Poliovirus: réplication primaire dans les • follicules lymphoïdes du système gastro-intestinal avant d’envahir • l’hôte; • * Les bases cellulaires de la régulation de la réplication primaire ne • sont pas connues. • 1-3-Dissémination virale • Les virus vont se déssiminer de différentes facons selon le site d’entrée et l’organe cible impliqué • A- Nerveux :Ex: La rage • Après inoculation à la peau, le virus entre dans un neurone moteur périphérique par liaison avec le récepteur Acétylcholine de la plaque motrice --> montée rétrograde --> ganglion spinal --> cerveau.

43. B- LymphatiqueEx : Réovirus • Par les plaques de Peyers. • C- Voie sanguine • Associé au cellules Ex: rubéole • libre dans le plasma Ex: Entérovirus • Cette capacité de dissémination est sous le contrôle de gènes viraux. • 1-4- Le tropisme cellulaire et les récepteurs • * Tropisme cellulaire médié par le présence de récepteurs spécifiques; • * Plusieurs récepteurs chimiquement ou structuralement différents existent sur • des cellules différents pour le même virus; • * Le récepteur viral peut varier selon le cycle cellulaire ou selon l’état • physiologique de l’hôte.

44. 1-5- Cytopathogénicité * L’expression de la virulence virale et la destruction de la cellule infectée; * Le mécanisme de la destruction cellulaire n’est pas clair; * Le virus réduit ou bloque la synthèse de DNA, RNA et protéines cellulaires. 1-6- Mécanisme de réponses antivirales de l’hôte * Gène de l’hôte: un gène qui contrôle la susceptibilité au MHV -> s’exprime au niveau du macrophage; * Age: infection au SNC chez les souris plus âgées par le HSV ( relié à la maturation des macrophages); * Immunité humorale et cellulaire: - Développement de l’immunité antivirale dépend de l’interaction du virus avec les macrophages portant l’Ag CMH et la production de lymphokines; L’apparition de protéines virales à la surface d’une cellule infectée => stimulation du SI; Concept général: chaque protéine virale joue un rôle précis dans la stimulation ou la suppression d’un ou des mécanismes immunologiques;

45. CTL, NK => lyse immune des cellules infectées • Acjouent un rôle dans la protection =>Vaccins • Dans certains cas, la réponse immune ne protége pas l’hôte mais est responsable des symptômes • Ex: Complexe immun, Auto Ac, Exacerbation de la maladie après Vaccination; • * Production d’interféron: Production virale • Activité NK • 1-7- Persistance virale, latence, maladie à virus lent: • Normalement, les infections virales se controlent par elles même, certains virus peuvent persister ou devenir latnes. • A- Infection persistante: • Lorsque le virus est continuellement excité et peut être après la phase aïgue de la • maladie

46. B-Infection latente: • Le virus demeure sous forme cachée et réapparaît seulement en association avec la récurrence des symptômes. • C- infection a virus lents • La période d’incubation est très longue avec l’apparition des symptômes cliniques. • 2- Épidémiologie • C’est la science de la cause, de la distribution, de la fréquence et de la transmission des virus qui causent la maladie. • 2-1 Outils: • A- sérologiques • Présence d’Ac spécifiques dans une population • B- Moléculaire • Par analyse des Ac nucléiques par des Ac Mc ==> différencie des souches de virus • très semblables.

47. C- Écologique: • La transmission du virus dépend de l’interaction du virus avec son hôte et cette interaction est modifiée par le comportement de l’hôte et son environnement. • 2-1-Modes de transmission viral • A- Directhumain- humain • Diffusion par gouttelettes de salive, urine, fécal-oral, eau, relations sexuelles, mains… • B- indirecthumain- humain • A l’aide de porteur sain qui existe sporadiquement du virus a l’aide d’un arthropode. • C- ZoonosesTransmission animal à humain • Aérosol, contact, morsure.

48. Production des virus Les virus se répliquent seulement dans des cellules vivantes

49. Inhibition du métabolisme cellulaire Production de corps d’inclusions Transformation Morphologique par des virus oncogènes Apparition d’hémagglutinines Antigènes fixant le complément Adsorption des globules rouges aux cellules infectées Interférence par un virus Non-cytopathique

50. Composition chimique des virus