REPRODUCTION DES VIRUS: PHASES ET CARACTÉRISTIQUES - LA BIOLOGIE - 2025

La reproduction de virus ou réplication virale est l'événement par lequel une particule virale se multiplie de plusieurs ordres de grandeur, en détournant la machinerie enzymatique de la cellule hôte. Comme les virus ne sont pas constitués de cellules, ils ne peuvent pas se reproduire indépendamment, ce qui nécessite strictement un hôte cellulaire pour le faire.

Il existe deux alternatives générales par lesquelles un virus peut se reproduire: le cycle lytique ou le cycle lysogène. Les deux processus ont été largement étudiés dans les virus qui infectent les bactéries ou les bactériophages.

Cycle de reproduction des virus.

1-Fixation

2-Penetration

3-Unfolding

4-Synthesis (4a-Transcription, 4b-Translation, 4c-Genome Replication)

5-Assembly

6-Release

Source: Franciscosp2

Le cycle lytique culmine avec la rupture de la cellule hôte, tandis que dans le cycle lysogène, la cellule continue à vivre avec le matériel génétique du virus à l'intérieur.

Dans le cas de la voie lytique, le virus trouve la cellule potentielle à infecter et s'y attache via des récepteurs qu'il reconnaît à la surface cellulaire. Il injecte ensuite son ADN dans le cytoplasme, où la production de composants structurels commencera. Ces morceaux d'acides nucléiques et de protéines sont assemblés et libérés, après quoi ils peuvent infecter de nouveaux hôtes.

Le cycle lysogène commence de manière similaire, à l'exception du fait que l'ADN du virus subira un processus de recombinaison et sera intégré dans le chromosome de son hôte. Le virus reste latent à l'intérieur de la cellule, jusqu'à ce que l'action d'une lumière chimique ou UV déclenche le cycle lytique.

Qu'est-ce qu'un virus?

Avant d'expliquer en quoi consiste la reproduction des virus, il faut être clair sur plusieurs aspects liés à la biologie de ces entités. Les virus ne sont pas des cellules, mais plutôt des structures simples composées d'acides nucléiques et de certaines protéines.

L'ensemble complet et développé de la particule virale infectieuse est appelé virion.

Contrairement aux êtres organiques composés de cellules, les virus n'ont pas de métabolisme ou n'échangent pas de substances de manière contrôlée avec l'environnement extérieur. Mais ce qu'ils peuvent faire, c'est se reproduire à l'intérieur de systèmes biologiques qui présentent ces fonctions: c'est-à-dire dans des cellules vivantes.

Pour cette raison, les virus sont considérés comme des parasites cellulaires obligatoires, car ils ne peuvent pas achever leur reproduction sans la cellule vivante. Ses hôtes peuvent être des vertébrés, des invertébrés, des plantes, des protistes, des bactéries, etc., selon le virus étudié.

Pour se reproduire, les virus doivent détourner la machinerie enzymatique de leur hôte. Cet aspect a des conséquences lors du développement de médicaments pour stopper l'infection virale, car affecter la reproduction du virus peut interférer avec la reproduction des cellules de l'hôte. Nous allons explorer comment ce processus se déroule ci-dessous.

Comment les virus se multiplient-ils?

Comme nous l'avons mentionné, les virus sont des particules biologiques de nature très simple. Par conséquent, l'acide nucléique (ADN ou ARN) qu'ils possèdent contient les informations nécessaires à la production de quelques protéines et enzymes pour construire le virion.

Dans une seule cellule hôte, un virion peut produire des milliers de particules virales similaires à la première, en utilisant la machinerie métabolique de son hôte.

Malgré le fait que les virus et leurs hôtes sont très variables, le cycle de reproduction est globalement similaire. Ci-dessous, nous généraliserons le processus et décrirons étape par étape la reproduction des bactériophages, virus qui infectent les bactéries. Ensuite, nous mentionnerons certaines des particularités des virus qui infectent les animaux.

Multiplication des virus bactériens (bactériophages)

Les bactériophages peuvent se reproduire de deux manières alternatives: le cycle lytique ou le cycle lysogène. Comme son nom l'indique, la dernière étape de la lyse implique la lyse (et donc la mort) de la cellule hôte. En revanche, le cycle lysogène implique la reproduction virale avec la cellule vivante.

-Cycle lithique

Le processus lytique des bactériophages T (T2, T4 et T6) de la célèbre bactérie E. coli est connu en détail. Les processus que nous décrirons ci-dessous sont basés sur ces modèles d'étude.

Il se produit en cinq étapes distinctes: fixation, pénétration, biosynthèse, maturation et libération.

Fixation

Cette étape est également appelée adsorption de virus. La première chose qui doit arriver pour qu'un virus se multiplie est la rencontre entre la particule virale et la cellule hôte. Cette collision se produit au hasard.

Le virus se lie à un récepteur complémentaire qu'il reconnaît à la surface cellulaire; dans ce cas, dans la paroi cellulaire bactérienne. Cette liaison est une interaction chimique où des liaisons faibles se produisent entre le virus et le récepteur.

Pénétration

Une fois que le virus reconnaît le receveur, il procède à l'injection de son matériel génétique. Le bactériophage libère une enzyme qui endommage une partie de la paroi cellulaire. Dans ce contexte, la particule virale fonctionne comme une seringue hypodermique chargée d'injecter de l'ADN.

Biosynthèse

Lorsque l'ADN a atteint le cytoplasme de la cellule de l'hôte, la biosynthèse du matériel génétique et des protéines de l'organisme en question commence. La synthèse des protéines hôtes est arrêtée par une série d'étapes orchestrées par le virus.

L'envahisseur parvient à séquestrer à la fois les nucléotides libres de l'hôte, les ribosomes et les acides aminés, ainsi que les enzymes nécessaires pour copier l'ADN du virus.

Maturation

Lorsque tous les éléments constitutifs des virus sont synthétisés, le processus d'assemblage ou de maturation commence. L'assemblage des composants des particules virales se produit spontanément, éliminant le besoin d'autres gènes pour aider le processus.

Libération

À la fin du processus d'assemblage, les virus doivent être libérés dans l'environnement extracellulaire. Alors que nous expliquons le cycle lytique, cette dernière étape implique la lyse de la cellule qui a aidé tout le processus.

La lyse implique la rupture de la membrane plasmique et de la paroi cellulaire. La dégradation de ce dernier composant se produit par l'action de l'enzyme lysozyme, qui est synthétisée au sein de la cellule au cours du processus décrit.

De cette manière, les particules virales nouvellement synthétisées sont libérées. Ceux-ci peuvent infecter les cellules voisines et répéter le cycle.

-Cycle lyogénique

Tous les virus ne pénètrent pas dans les cellules hôtes et ne les détruisent pas au détriment de leur propre reproduction. Un autre mode de multiplication est appelé le cycle lysogène. Les virus capables de se reproduire de cette manière sont appelés températs.

Bien que certains virus puissent se reproduire par la voie lytique décrite dans la section précédente, ils peuvent également se reproduire sans détruire la cellule et y rester latents ou inactifs.

Pour vous le décrire, nous utiliserons comme organisme modèle le bactériophage lambda (λ), bactériophage lysogène qui a fait l'objet d'une étude approfondie.

Les étapes par lesquelles le cycle lysogénique se produit sont: la pénétration dans l'hôte, la formation d'un ADN circulaire à partir de la molécule d'ADN linéaire et la recombinaison avec l'ADN de l'hôte.

Intégration de l'ADN viral dans l'ADN de l'hôte

Les étapes initiales se déroulent de manière très similaire au cycle précédent, à l'exception que l'ADN du virus est intégré dans l'ADN de la cellule hôte, par un processus de recombinaison.

Dans cet état, le virus est latent dans la cellule et l'ADN viral se réplique avec l'ADN de l'hôte.

Alternance entre cycle lytique et lysogène

D'autre part, une variété d'événements stochastiques peuvent conduire au changement du cycle lysogène au cycle lytique. Parmi ces événements, il y a l'exposition aux rayons UV ou à certains produits chimiques qui conduisent à l'excision de l'ADN du phage et au déclenchement de la lyse.

Conséquences de la lysogénie

Il y a des conséquences importantes de la lysogénie, à savoir: (i) les cellules lysogènes sont immunisées contre les infections ultérieures du même bactériophage, mais pas contre un virus différent; (ii) les cellules peuvent acquérir de nouvelles caractéristiques en intégrant le matériel génétique du phage, comme la production de certaines toxines et (iii) le processus de transduction spécialisé est autorisé.

Multiplication des virus animaux

D'une manière générale, les virus animaux suivent un schéma de multiplication assez similaire à celui décrit dans les virus qui infectent les bactéries. Cependant, il existe des différences frappantes dans les deux processus.

Le plus évident est le mécanisme d'entrée des cellules, en raison des différences qui existent au niveau structurel entre les cellules eucaryotes et procaryotes. Dans les cellules animales, les récepteurs sont constitués de protéines et de glycoprotéines ancrées dans la membrane plasmique.

Le virus VIH en est un exemple. Pour entrer dans la cellule, le virus reconnaît un récepteur appelé CCR5. Certains individus ont une délétion (c'est-à-dire qu'il manque des portions d'ADN) de 32 paires de bases dans le gène qui code pour le récepteur cellulaire qui détruit la protéine et confère une résistance au virus redouté.

De nombreux envahisseurs profitent des récepteurs qui interviennent dans le processus d'endocytose pour pénétrer dans la cellule, par la formation de vésicules. Les virus couverts par une membrane peuvent pénétrer dans la cellule en fusionnant les membranes lipidiques.

Une fois que le virus a pénétré, la synthèse des particules virales est quelque peu variable. Les cellules animales ont une machinerie enzymatique différente de celle des bactéries.

Références

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