RÉPLICATION VIRALE: CARACTÉRISTIQUES, CYCLE DE RÉPLICATION VIRALE, EXEMPLE (VIH) - LA BIOLOGIE - 2025

La réplication virale est la façon dont les différents types de virus se multiplient au sein des cellules envahissantes. Ces entités ADN ou ARN ont de nombreuses stratégies différentes pour recruter des structures au sein de la cellule et les utiliser pour produire des copies d'elles-mêmes.

La "fonction" biologique de tout type de réplication virale est de générer de nouveaux génomes et protéines viraux en quantités suffisantes pour assurer la propagation du génome viral qui a envahi la cellule.

Étapes de la réplication virale (Source: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Tous les virus connus à ce jour ont besoin d'enzymes cellulaires pour leur multiplication, car ils ne possèdent pas leurs propres enzymes qui leur permettent de se répliquer et de se reproduire seuls.

Les molécules virales sont capables d'envahir pratiquement tous les types de cellules de la biosphère.

Pour cette raison, l'humanité a consacré une grande quantité de ressources et d'efforts pour comprendre non seulement le fonctionnement des virus, mais aussi la réplication virale, car ce processus est essentiel au contrôle adéquat de toutes les maladies qui sont le produit d'une infection de origine virale.

Les virus doivent atteindre l'intérieur des cellules et, pour ce faire, ils doivent mettre en place des mécanismes spécialisés pour «contourner» les défenses endogènes de leurs hôtes. Une fois à l'intérieur des individus «colonisateurs», ils doivent pouvoir entrer dans leurs cellules et répliquer leur génome et leurs protéines.

caractéristiques

La réplication virale présente des variations importantes dans chaque espèce de virus; De plus, une même espèce peut héberger différents sérotypes, «quasi-espèces» et virus avec de grandes modifications dans leur séquence génomique.

Le génome des virus peut être composé d'acides nucléiques tels que l'ADN, l'ARN ou les deux, à bande simple ou double. Lesdites molécules peuvent également être de forme circulaire et linéaire, telles que des «épingles à cheveux» (épingle à cheveux), entre autres.

En raison de la grande variation de la structure des virus, il existe une grande diversité de stratégies et de mécanismes pour effectuer la réplication. Cependant, certaines étapes plus ou moins générales sont partagées entre toutes les espèces.

Cycle de réplication virale

Source de l'image: aucun auteur lisible par machine fourni. Guaguaguagua supposé (sur la base des revendications de droits d'auteur)

Généralement, le cycle général de réplication virale comprend 6 ou 7 étapes, qui sont:

1- Adsorption ou liaison à la cellule, 2- Pénétration ou entrée dans la cellule

3- Libération du génome

4- Réplication du génome

5- Assemblage

6- Mûri

7- Lyse ou libération par bourgeonnement

Adsorption ou liaison à la cellule

Les virus ont actuellement dans leur structure une protéine ou molécule connue sous le nom d'antirécepteur, qui se lie à une ou plusieurs macromolécules sur la membrane externe de la cellule dans laquelle ils souhaitent entrer. Ces molécules sont généralement des glycoprotéines ou des lipides.

Les glycoprotéines ou lipides sur la membrane externe de la cellule "cible" sont connus comme récepteurs, et les virus adhèrent ou se lient de manière covalente à ces récepteurs en utilisant leur protéine ou molécule anti-récepteur.

Pénétration ou entrée dans la cellule

Une fois qu'un virus se lie à la membrane externe de la cellule par la jonction récepteur-antirécepteur, il peut entrer dans la cellule par trois mécanismes: l'endocytose, la fusion avec la membrane cellulaire ou la translocation.

Lorsque l'entrée se produit par endocytose, la cellule crée une petite fente dans une région spécifique de la membrane, là où le virus est attaché. La cellule forme alors une sorte de vésicule autour de la particule virale, qui est internalisée et, une fois à l'intérieur, se désintègre, libérant le virus dans le cytosol.

L'endocytose est peut-être le mécanisme d'entrée le plus courant pour les virus, car les cellules internalisent constamment les vésicules en réponse à différents stimuli internes et externes et à des fins fonctionnelles différentes.

La fusion avec la membrane cellulaire est un mécanisme qui ne peut être mis en œuvre que par des virus enveloppés d'un revêtement protecteur appelé capside. Au cours de ce processus, les composants de la capside fusionnent avec la membrane cellulaire et l'intérieur de la capside est libéré dans le cytosol.

La translocation a rarement été documentée et n'est pas entièrement comprise. Cependant, il est connu que le virus adhère à une macromolécule réceptrice à la surface de la membrane et s'intériorise en s'intercalant entre les composants de la membrane cellulaire.

Libération du génome

Ce processus est le moins compris et peut-être le moins étudié dans le domaine de la réplication virale. Pendant ce temps, la capside est retirée, exposant le génome du virus avec ses nucléoprotéines associées.

On a émis l'hypothèse que l'enveloppe du génome du virus est fusionnée avec la vésicule endocytosée. De plus, on pense que cette étape de réplication est déclenchée par un facteur interne à la cellule tel que le pH ou un changement de concentration d'électrolyte, etc.

Réplication du génome viral

Les processus de réplication du génome viral sont très variables entre chaque espèce de virus; en fait, les virus sont classés en 7 classes différentes selon le type d'acide nucléique qui compose leur génome.

En règle générale, la plupart des virus à ADN se répliquent dans le noyau des cellules qu'ils envahissent, tandis que la plupart des virus à ARN se répliquent dans le cytosol.

Certains virus à ADN monocaténaire (monocaténaire) pénètrent dans le noyau cellulaire et servent de brins «matrice» pour la synthèse et la multiplication de molécules d'ADN plus monocaténaires.

D'autres virus à ARN double bande synthétisent leur génome à travers des segments et une fois tous les segments synthétisés, ils s'assemblent dans le cytosol de la cellule hôte. Certains génomes contiennent dans leur génome la séquence génétique qui a l'information pour coder une ARN polymérase.

Une fois que l'ARN polymérase est traduite, la réplication de multiples copies du génome viral commence. Cette enzyme peut générer des ARN messagers pour produire les protéines qui donneront naissance à la capside du virus et à d'autres de ses composants.

Assemblée

Une fois que plusieurs copies du génome du virus et tous les composants de la capside ont été synthétisés, tous sont dirigés vers un site spécifique de la cellule tel que le noyau ou le cytoplasme, où ils sont assemblés sous forme de virus matures.

De nombreux auteurs ne reconnaissent pas l'assemblage, la maturation et la lyse comme des processus séparés dans le cycle de vie des virus, car souvent ces processus se produisent consécutivement lorsque la concentration des parties et du génome du virus à l'intérieur de la cellule c'est très élevé.

Mûri

Au cours de cette phase, le virus devient "infectieux"; c'est-à-dire que les protéines de capside arrivent à maturité ou des changements conformationnels se produisent qui transforment la structure initiale en particules capables d'infecter d'autres cellules.

Certains virus mûrissent leurs structures à l'intérieur des cellules qu'ils infectent, d'autres ne le font qu'après avoir causé la lyse cellulaire.

Lyse ou libération par bourgeonnement

Dans la plupart des virus, la libération se produit par lyse ou bourgeonnement. Lors de la lyse, la cellule se décompose et libère tout son contenu dans l'environnement extracellulaire, permettant aux virus assemblés et matures de voyager librement pour trouver une autre cellule à infecter.

La libération par bourgeonnement est spécifique aux virus qui possèdent une enveloppe lipidique et protéique. Celles-ci traversent la membrane plasmique formant une sorte de vésicules intracellulaires.

Exemple de réplication virale (VIH)

Cycle de réplication virale du virus VIH. Source: Jmarchn

Le virus de l'immunodéficience humaine, mieux connu sous le nom de VIH, est l'un des virus qui a causé le plus grand nombre de décès humains au monde. C'est un virus à ARN qui affecte directement un type de globules blancs appelés lymphocytes CD4.

La fixation du virus se fait par la reconnaissance et l'union des protéines de la capside du virus avec les protéines de la membrane cellulaire des lymphocytes CD4. Par la suite, la capside fusionne avec la membrane cellulaire et le contenu du virus est vidé à l'intérieur.

Dans le cytoplasme, l'ARN est transcrit en sens inverse et forme deux bandes d'ADN complémentaires. La molécule d'ADN double bande s'intègre dans le génome de la cellule hôte, en l'occurrence le lymphocyte CD4.

Dans le cadre de l'information génétique de la cellule, l'ADN d'origine virale est transcrit et traduit comme tout brin d'ADN génomique du lymphocyte.

Une fois que tous les composants du virus ont été produits dans le cytosol, les particules virales sont assemblées et expulsées dans l'environnement extracellulaire par bourgeonnement. Plusieurs centaines de milliers de bosses se forment et, une fois libérées, donnent naissance à des particules de VIH matures.

Références

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