INFECTIOUS DISEASE

VIDEO LECTURE

 

VIROLOGIE - CHAPITRE TROIS

Stratégies de Réplication des virus à ADN

Dr Margaret Hunt
University of South Carolina School of Medicine
Columbia SC 
USA

Dr Dorian McIlroy
Université de Nantes
France

 

 READING:
Murray et al., Microbiology
 6th Ed

Rappel - Généralités

Les génomes viraux contiennent de l’information qui:

• assure la réplication du génome viral

• assure l'empaquetage du génome viral dans des particules composées de protéines virales

• modifie la structure et / ou la fonction de la cellule hôte afin de favoriser la réplication virale

Stratégies de réplication virale

Le terme "stratégie" de réplication virale fait référence à la manière dont chaque virus effectue les opérations décrites ci-dessus. Puisqu’un virus est un parasite intracellulaire, il doit opérer à l’intérieur des limites imposées par la cellule hôte, ou réussir à contourner ces limitations.

Stratégies de réplication de virus à ADN

Généralités

• Tout virus doit obligatoirement synthétiser des ARN messagers (ARNm) qui peuvent être traduits en protéine par les ribosomes de la cellule hôte.

• Tout virus doit répliquer son génome.

• Les enzymes de l'hôte impliquées dans la synthèse de l'ARNm et dans la réplication de l'ADN sont nucléaires (à l'exception de celles de la mitochondrie). Ainsi, si un virus "veut" exploiter ces enzymes, il doit pénétrer dans le noyau.
  
  
  

Famille Parvoviridae

Les Parvoviridae sont dotés d'une capside icosaédrique nue, de très petite taille (diamètre de 18 à 25nm; parvum=petit), qui entoure un génome en ADN simple brin. La réplication de l'ADN génomique a lieu dans le noyau.

Un grand nombre de Parvoviridae humains sont des virus satellites qui sont dépendants d'une co-infection par un autre virus à ADN – soit un Adenovirus, soit un Herpesvirus – pour compléter leur cycle de réplication. Ces Dependovirus (aussi dénommés "Adeno-Associated viruses" ou AAV) ont été développé en tant vecteurs de thérapie génique. En revanche, les bocavirus, qui provoquent des infections respiratoires, et le parvovirus humain B-19 sont capables de se répliquer sans l'aide d'un virus auxiliaire.

Le parvovirus B-19 se réplique chez des cellules qui sont en train de se diviser – principalement les cellules progénitrices des érythrocytes dans la moelle osseuse – et provoque la "cinquième maladie", erythema infectiosum. La pathologie de cette maladie est généralement bénigne, mais la perturbation de l’érythropoïèse qui en résulte peut provoquer une anémie aiguë chez des patients atteints de différents types d’anémie hémolytiques sévères.

Attachement, entrée et décapsidation
Le parvovirus B-19 se fixe sur l'antigène P des érythrocytes, qui est également présent à la surface des précurseurs des globules rouges. La fixation du virion sur l'antigène P est suivi de son endocytose provoqué par l'intégrine 51, qui est exprimée par les précurseur des érythrocytes, mais pas par les hématies. L'utilisation de cet intégrine comme co-récepteur pour l'entrée du virus garantit que le parvovirus B-19 ne rentre pas dans les hématies, qui sont incapables d'assurer la réplication du virus, vu qu'elles sont dépourvues de noyau.

Après l'entrée, l'endolysosome est perturbé par la protéine mineure de capside, VP1, et la particule virale échappe dans le cytoplasme. Les virions sont ensuite acheminés vers le noyau par le réseau de microtubules. Ils sont suffisamment petits pour passer à travers les pores nucléaires, et la décapsidation a lieu à l'intérieur du noyau.

Expression des gènes viraux, et réplication de l'ADN viral
L'ADN génomique simple brin est d'abord pris en charge par des enzymes de la cellule hôte, qui en synthétisant le brin complémentaire transforment le génome viral en and double brin.

Les séquences répétées inversées (ITR) aux extremités du génome se replient sur elles-mêmes, de façon à ce que le groupement OH à l'extremité 3' de l'ADN génomique du virus puisse servir comme amorce pour la synthèse du brin complémentaire d'ADN.

La forme double-brin de l'ADN viral comprend un promoteur qui dirige la transcription des gènes viraux par l'ARN polymérase de la cellule hôte. L'épissage alternatif génère les différents ARNm du virus, codant pour les deux protéines de capside (VP1 et VP2), et la protéine non-structurale NS1. Ces trois protéines sont synthétisées dans le cytoplasme, puis importées dans le noyau.

La protéine NS1 est essentielle pour la réplication du génome viral – mais elle n'est pas une polymérase à ADN. La fonction de la protéine NS1 est de se fixer spécifiquement à l'ADN viral double brin, et de diriger la machinerie cellulaire de réplication de l'ADN vers le génome viral. Cette activité de la protéine NS1 n'est possible que chez des cellules qui expriment tous les facteurs cellulaires nécessaires pour la synthèse de l'ADN. Par conséquent, le parvovirus B-19 ne peut se répliquer que chez des cellules qui sont déjà engagées dans le cycle cellulaire.

La réplication de l'ADN viral produit de multiples copies brin (+) et brin (-) de l'ADN viral. Les deux types d'ADN viral simple brin peuvent être:

• convertis en ADN double brin, qui servira ensuite de matrice pour la transcription des ARNm viraux, et pour la réplication de l'ADN viral
• incorporés dans des virions

Assemblage et Libération
Les particules virales sont assemblées dans le noyau, et libérées par lyse cellulaire.

A retenir à propos de la stratégie de réplication des Parvoviridae

Ce sont les virus à ADN avec le génome le plus petit

La cellule hôte fournit la totalité de la machinerie enzymatique pour la transcription et la maturation des ARNm viraux, et pour la réplication de l'ADN viral.

Les Parvoviridae sont capables de se répliquer de façon autonome SEULEMENT chez des cellules qui sont activement en train de se diviser (telles que les cellules progénitrices des érythrocytes). Dans tout autre cas, la co-infection par un autre virus à ADN (Adenovirus ou Herpesvirus) est nécessaire.

Les Virus Associés aux Adenovirus (AAV) sont développés en tant que vecteur de thérapie génique

 

Famille Papillomaviridae

La famille des Papillomaviridae était autrefois regroupés avec la famille Polyomaviridae dans la famille Papovaviridae (PApillomavirus, POlyomavirus, et le virus simien VAcuolisant 40) à cause de l’homologie de structure de leurs capsides. Cependant, il est maintenant clair que les deux groupes de virus déploient des stratégies de réplication suffisamment différentes pour justifier leur séparation en deux familles distinctes.
 

Les Papillomaviridae (Figure 1) sont difficilement cultivables, et les détails de leur cycle de réplication ne seront pas présentés ici. Par contre l’impact des Papillomaviridae sur la santé est traité dans le chapitre sur les virus oncogènes à ADN. 

Famille Polyomaviridae

Il s'agit notamment des virus polyoma, SV40, BK, et JC. Ils sont tous des virus icosaédriques non enveloppés de petite taille (diamètre ~ 40 nm), qui se répliquent dans le noyau. Ils emploient tous une stratégie semblable pour assurer la réplication de leur ADN génomique. En fonction de la cellule hôte, ils peuvent soit transformer la cellule (aller ici) soit compléter un cycle de réplication productif (dit cycle lytique) qui aboutit à la lyse de la cellule infectée et la libération de nouvelles particules virales.

Cycle de réplication

Attachement, entrée et décapsidation
Les protéines de capside virale interagissent avec les récepteurs glycosidiques à la surface cellulaire et l’entrée s’effectue vraisemblablement par endocytose. Les particules virales sont transportées vers le noyau et la décapsidation a lieu à l’entrée du noyau. L’ADN (et les histones associées) entre dans le noyau, probablement à travers le pore nucléaire. Aucune protéine virale ne rentre dans le noyau de la cellule infectée.

Production d'ARNm et des protéines virales

L'expression des gènes des Polyomaviridae est divisée en phases précoces et tardives.

Les gènes précoces codent pour les enzymes et les protéines régulatrices nécessaires pour démarrer la réplication de l’ADN virale, et l’expression des gènes tardifs.
Les gènes tardifs codent pour les protéines de structure et les protéines nécessaires pour l'assemblage du virus mature.

 

Figure 3 Expression des gènes précoces chez le virus SV40
Remarque: ---- indique les régions du transcrit primaire qui sont éliminées lors de l’épissage alternatif des ARNm. D’après Fiers et al., Nature 273:113
 

 
Figure 4. Expression des gènes tardifs
Remarque: ---- indique les régions du transcrit primaire qui sont éliminées lors de l’épissage alternatif des ARNm. Les flèches larges indiquent les régions traduites en protéines
D’après Fiers et al., Nature 273:113
 

 

Phase précoce du cycle de réplication

Expression des gènes précoces (figure 3)

Dès l’entrée de l’ADN viral dans le noyau, le promoteur précoce est reconnu par ARN polymérase II de l'hôte, grâce à un enhanceur fort dans le génome du SV40. La modification post-transcriptionnelle d'ARN (l’ajout de la coiffe 5’, la méthylation, la polyadénylation, l’épissage, etc) est effectuée par les enzymes de l’hôte. La transcrit précoce primaire subit un épissage alternatif, ce qui produit deux ARNm distinctes, codant pour les antigènes "petit t" (tAg) et "grand t" (TAg). Les protéines tAg et TAg commencent par la même séquence N-terminale, mais leurs domaines C-terminaux sont différents.

Les ARNm matures sont exportés vers le cytoplasme, puis traduits.

Note: L’utilisation d’un seul transcrit primaire pour coder plus d’une protéine est un phénomène observé chez plusieurs virus (et chez la cellule hôte).

Phase tardive du cycle de réplication

Par définition, la phase tardive commence avec l'apparition de la réplication du génome viral.

Réplication de l'ADN viral

La réplication de l'ADN du virus SV40/polyoma s’effectue dans le noyau, et implique l'ADN polymérase de la cellule hôte. Cela pose deux problèmes au virus SV40 :

• Une cellule quiescente n’exprime pas toutes les enzymes nécessaires à la réplication de l’ADN – le virus doit donc induire l’entrée de la cellule infectée dans le cycle cellulaire.

• La fonction normale de l’ADN polymérase cellulaire est de répliquer l’ADN cellulaire, pas l’ADN viral. Il faut donc cibler l’ADN polymérase vers l’origine de réplication du génome viral.

L’antigène T résout ces deux problèmes. D’une part, la protéine Tag stimule l’entrée de la cellule infectée dans le cycle cellulaire en se fixant sur les protéines cellulaires p53 et p105Rb. Cette activité de la protéine Tag joue ainsi un rôle dans la transformation cellulaire et la formation de tumeurs.

D’autre part, l’antigène T se fixe sur l’origine de réplication du génome viral, et induit une modification dans la structure de l’ADN. L’antigène T recrute ensuite la protéine cellulaire RpA, et ensemble Tag et RpA déroulent les deux brins de l’ADN viral et forment un site d’initiation de réplication de l’ADN qui est reconnu par l’ADN polymérase (et d’autres enzymes et co-facteurs) cellulaire.

La réplication de l'ADN est bidirectionnelle (il ya deux fourches de réplication par génome d'ADN circulaire ; la réplication implique des fragments d'Okazaki, l'ADN ligase, etc.). Le processus de réplication de l'ADN est très similaire à celui qui se produit dans la cellule hôte - ce qui n'est guère surprenant, vu que le virus se sert principalement de la machinerie moléculaire de l'hôte.
Des histones se complexent avec l'ADN nouvellement synthétisé.

Expression des gènes tardifs (figure 4)

Les ARNm tardifs sont transcrits après la réplication de l'ADN (une grande quantité d'ADN viral nouvellement synthétisé est maintenant disponible en tant que matrice). Les ARNm précoces sont encore transcrits, mais à un rythme beaucoup plus faible.
L’antigène T est impliqué dans le contrôle de l’augmentation de transcription à partir du promoteur tardif et la diminution de la transcription du promoteur précoce.
Les protéines VP1, 2 et 3 sont traduites à partir du même transcrit primaire qui subit un épissage alternatif (figure 5). Il en résulte que le cadre de lecture de VP1 est différent de celui de VP2 et de VP3. Ainsi, une région de l'ADN peut coder pour les deux séquences d'acides aminés différentes selon quel cadre de lecture est utilisé. C'est à nouveau un moyen employé par les virus pour encoder plus d’une protéine sur une courte séquence unique d'ADN.

Assemblage et libération

Les ARNm VP1, 2 et 3 sont traduits dans le cytoplasme, les protéines sont transportées vers le noyau, et assemblent capsides avec l'ADN (histones et cellulaires) à l'intérieur de la capside. Un grand nombre de capsides s'accumulent dans le noyau formant un corps d'inclusion. Les virions sont libérés par lyse cellulaire. La lyse semble être déclenchée par la protéine VP4, qui est traduite à partir des ARNm VP2 et VP3 par l’utilisation d’un codon d’initiation en aval de l’AUG utilisé pour démarrer la traduction de la protéine VP3.
 

Figure 7b Structure des Adénovirus

Cycle de Réplication

Attachement, entrée et décapsidation

Les Adenoviridae infectent généralement les cellules épithéliales. Les domaines globulaires des fibres de la capside (pIV) se fixent à des récepteurs à la surface cellulaire, et l’internalisation du virus est déclenchée ensuite par l’interaction entre des motifs RGD des pentons à la base des fibres (pIII) avec les intégrines cellulaires. Les intégrines sont considérés comme des co-récepteurs des adénovirus. L’acidification de l'endolysosome modifie la structure de la particule virale, et permet la libération de la protéine pVI de la capside, qui déstabilise l'endolysosome menant au transfert de la capside virale dans le cytoplasme. Dans le cytoplasme, la capside est activement transportée vers le noyau par le réseau des microtubules via une interaction entre la protéine hexon pII et la dynéine. La decapsidation a lieu à l'entrée des pores nucléaires, et l’ADN viral rentre ensuite dans le noyau (figure 9).
 

 

Phase précoce

Expression des gènes précoces

La transcription des gènes précoces des Adenoviridae fait intervenir l’ARN polymérase de la cellule hôte et permet la transcription des ARNm à partir de différentes régions du génome virale. Les deux brins peuvent être transcrits (figure 10). L’utilisation de plusieurs promoteurs différents aboutit à un contrôle plus flexible de l’expression des gènes précoces. Les ARNm viraux sont pris en charge par les systèmes cellulaires responsables de l’ajout d’une coiffe 5’ et d’une séquence polyA en 3’. Dans certains cas, les ARNm sont également d'épissés. Ils sont ensuite exportés vers le cytoplasme et traduits.
Les protéines précoces sont celles qui:

• sont nécessaires à la transcription des gènes viraux. En particulier, la protéine E1A est nécessaire pour la transcription des autres gènes précoces. La protéine E1A est la première protéine virale exprimée par la cellule infectée. Ainsi le gène E1A est considéré comme un gène "immédiat précoce" tandis que les autres gènes précoces sont parfois appelés gènes "précoces retardés".

• sont nécessaires à la synthèse de l'ADN viral (y compris une polymérase à ADN virale).

• modifient l'expression de gènes de la cellule hôte. Cela comprend les gènes dont les produits interférent avec la réponse anti-virale de l'hôte et / ou interférent avec la régulation du cycle cellulaire. En particulier, la protéine E1A interagit avec la protéine cellulaire p105-Rb, tandis que la protéine E1B se fixe sur protéine cellulaire P53, et l’inactive.
   

 

 

Phase tardive

Réplication de l'ADN

Les Adenoviridae codent pour leur propre polymérase à ADN (qui fait partie des protéines précoces). L'ADN est répliqué par un mécanisme de déplacement de brin (figure 11). Il n'y a pas de fragments d'Okazaki, et les deux brins sont synthétisés de façon continue.

Les polymérases à ADN ne peuvent pas initier la synthèse de novo, ils doivent prolonger une amorce. Dans le cas de l'adénovirus, la protéine la protéine virale de terminaison (TP) agit comme une amorce. Il se trouve ainsi liée de manière covalente à l'extrémité 5 'de tous les brins d'ADN d'adénovirus.
 

 Figure 12 Apprêtement d’un transcrit viral primaire

Transcription tardive

La transcription tardive suit la réplication de l’ADN, mais la façon dont elle est induite n'est pas bien comprise. Les ARNm tardifs codent principalement pour des protéines de structure et ils sont transcrits à partir d’un seul et unique promoteur tardif majeur (figure 10). Le transcrit primaire généré à partir de ce promoteur est modifié afin de générer divers ARNm monocistroniques (figures 10 et 12):

Il existe deux types de clivage du transcrit primaire:

• pour générer différentes extrémités 3' qui sont ensuite polyadénylés

• pour enlever les introns

On ne sait pas précisément comment ce processus est contrôlé de telle sorte que les quantités correctes de chaque ARNm soient produits. Cependant, il semble que le virus produit plus d’ARNm et de protéines virales qu'il n'en faut pour l’assemblage des particules virales. Il est donc possible qu’un contrôle de la quantité précise de chaque ARNm synthétisé ne soit pas nécessaire.


 

Assemblage

L’assemblage de particules d'adénovirus s’effectue dans le noyau. L’ADN pénètre dans les particules après la formation de capsides immatures. Les capsides sont alors soumis à un processus de maturation, et ensuite les cellules infectées sont lysées et les virions s'échappent.

En parallèle, les protéines de structure produites en excès s'accumulent dans le noyau, où ils forment des corps d'inclusion.

 Figure 13A Structure d’un Herpesvirus

Figure 13B Virus Herpès Simplex visualisé en microscopie électronique. © Dr Linda Stannard, Université de Cape Town, Afrique du Sud. Utilisé avec permission.

Famille Herpesviridae

Figure 14B Schématique de la fusion d’un Herpesvirus avec la membrane plasmique.

Cycle de Réplication

Attachement, entrée et décapsidation

Beaucoup d’Herpesviridae, dont le virus de l'herpès simplex 1 (HSV-1), peuvent fusionner directement avec la membrane plasmique de la cellule, ce qui permet à la capside d’entrer dans le cytoplasme de la cellule infectée (figure 14). Une telle fusion avec la membrane plasmique a des implications à la fois pour le virus et la cellule hôte. Parmi celles-ci:

• Puisque la protéine de fusion est active à pH neutre, si elle est insérée dans la membrane de la cellule hôte pendant le cycle de réplication du virus, la cellule infectée peut potentiellement fusionner avec d'autres cellules et former des syncytia.
• la membrane virale laisse une "empreinte" dans la membrane plasmique de la cellule (car les glycoprotéines de l’enveloppe virale se trouveront insérées dans la membrane plasmique de la cellule infectée), ce qui est un indice que la cellule est infectée (figure 14b)

Après l’entrée, la capside est transportée vers le noyau. L'ADN viral quitte la capside via une structure spécialisée située sur l’un des sommets de la capside virale, le portail viral, qui est orientée spécifiquement vers les pores nucléaires. Une fois rentrée dans le noyau, l’ADN viral, sous forme linéaire à l’intérieur de la particule virale, se circularise.
 

Production d'ARNm et des protéines virales

Les gènes du HSV-1 sont transcrits en trois vagues, dites α, β et γ. Les gènes α et β sont des gènes précoces, car ils sont transcrits avant la réplication de l’ADN viral, tandis que les gènes γ sont des gènes tardifs.
 

Phase précoce

La transcription des gènes précoces du HSV-1 est dépendante d’une polymérase à ARN de la cellule hôte. Toutefois, une protéine de tégument du virion (VP16), qui est importée dans le noyau lors de l’infection, joue un rôle essentiel dans l’initiation de la transcription des gènes α. La protéine VP16 ne se fixe pas directement sur l’ADN viral, mais elle se fixe sur les protéines Oct-1 cellulaires qui sont recrutées aux promoteurs α dans le génome viral. Ainsi, la protéine VP16 permet le recrutement de l'ARN polymérase de l'hôte aux promoteurs α.

Les gènes α sont les premiers gènes viraux transcrits, et pour cette raison les transcrits α sont parfois désignés des transcrits «très précoces » (Immediate-Early genes). Les enzymes de modification des ARN prennent en charge les transcrits α, les transformant en ARNm, qui sont exportés dans le cytoplasme, puis traduits en protéines α. Les protéines α sont importées dans le noyau où elles permettent l’activation des promoteurs β, qui seront utilisés, encore une fois, par l'ARN polymérase de l'hôte (figure 15).

Les ARNm β sont également des transcrits précoces car ils sont produits avant la réplication de l'ADN viral. Parfois le terme gènes «précoce» fait référence uniquement aux gènes β, parce que l’on utilise le terme « très précoce » pour décrire les gènes α. Les protéines β sont impliquées dans la régulation de l'expression des gènes viraux. Elles diminuent l'expression des gènes α et elles sont nécessaires pour l'expression des gènes γ. Elles sont également impliquées dans divers aspects de la synthèse de l'ADN. Par exemple, les protéines suivantes se trouvent parmi les protéines  β:

• L’ADN polymérase virale
• Des protéines de liaison d'ADN
• La thymidine-kinase virale
• La Ribonucléotide réductase

La thymidine kinase et la ribonucléotide reductase permettent la production de désoxynucléotides tri-phosphate (dNTP) qui sont les substrats pour la synthèse de l’ADN. Les dNTPs sont présentes en quantité très faible dans des cellules quiescentes, ce qui rendrait la réplication de l’ADN virale peu efficace, voire impossible. Les Herpesviridae contournent donc cette limitation de la cellule hôte en produisant la thymidine kinase et la ribonucléotide reductase.

Puisque ces protéines β sont d'origine virale et ne sont pas des enzymes de l'hôte, ce sont des maillons potentiellement faibles dans le cycle de réplication des Herpesviridae, qui peuvent être ciblés par la chimiothérapie antiviral.
 

Figure 16 Structures génomiques possibles chez les Herpesviridae

Phase tardive

Réplication de l'ADN viral

Les Herpesviridae codent pour plusieurs protéines, en plus de l'ADN polymérase, qui sont nécessaires à la réplication de l'ADN viral. Le mécanisme précis de la réplication de l'ADN ne sera pas présenté ici, mais elle aboutit à la formation de longues concatémères (des répétitions en tandem du génome liées tête-à-queue) qui sont clivés en molécules d’ADN à la taille d’un seul génome lorsque l'ADN est empaqueté dans le virion (figure 16). De plus, la réplication de l'ADN viral est accompagnée d’un fort taux de recombinaison.

Le génome de plusieurs Herpesviridae (par exemple le HSV-1) montre une structure caractéristique, dans laquelle deux parties du génome peuvent s’inverser l’un par rapport à l'autre (figure 16). Chez d’autres Herpesviridae l’ADN n’est pas organisé de cette façon, et la signification fonctionnelle de cette structure génomique n’est pas claire.

Transcription tardive:

Par définition, la transcription tardive survient après la réplication de l'ADN. Les ARNm γ sont transcrits, exportés, puis ils sont traduits dans le cytoplasme. Les protéines γ sont pour la plupart, des protéines structurelles.

Au cours du stade tardif, l'expression des gènes β diminue, probablement dû à la régulation de la transcription des gènes β par l'une des protéines γ.

Les gènes α, β, et γ sont éparpillés un peu partout dans le génome viral – chez les Herpesviridae il n'y a donc pas d'organisation apparente du génome en blocs de transcription précoce ou tardive.
 

Figure 17B Virus Herpès Simplex à l’intérieur et à l’extérieur d’un lymphocyte infecté © Dennis Kunkel Microscopy, Inc., utilisée avec permission
 

Assemblage

L’assemblage des capsides se produit dans le noyau. Initialement, les protéines de capside s’associent avec des protéines de charpente virale. Ensemble, les protéines de capside et les protéines de charpente forment une structure sphérique, mais qui est pleine, et non pas creuse. Les protéines de charpente sont alors dégradées par une protéase virale, afin de produire des capsides vides. L'ADN est alors transféré dans la capside.

Les capsides remplies d’ADN étant trop grosses pour sortir par des pores nucléaires, les capsides des Herpesviridae quittent le noyau par un autre moyen. Les capsides acquièrent une enveloppe en sortant du noyau par bourgeonnement à travers les zones de la membrane nucléaire interne où des protéines membranaires virales sont insérées (figure 17). Les protéines de tégument s’accumulent également à la face interne de la membrane nucléaire interne. L'enveloppe virale fusionne ensuite avec la membrane nucléaire externe, et la nucléocapside nue est livrée dans le cytoplasme, où il acquiert un tégument plus mature. Elle est alors enveloppée une deuxième fois par bourgeonnement dans des vésicules dérivées du Golgi, et finalement libérée lors de la fusion de ces vésicules de sécrétion avec la membrane plasmique.

La protéine VP16, essentielle pour la transcription des ARNm α au prochain tour d'infection fait partie des protéines de tégument, incorporées dans le virion entre la capside et l’enveloppe virale.

Pendant l’assemblage des Herpesviridae, des protéines de structure produites en excès s'accumulent dans le noyau, et forment souvent des corps d'inclusion, responsables en partie de l'effet cytopathogène du virus.
 

A retenir à propos de la stratégie de réplication des Herpesviridae

Expression des gènes en trois vagues – ARNm α (très précoce), β(précoce), et γ (tardif)

Les gènes α, β, et γ ne sont pas organisés en blocs dans le génome du virus

La majorité des étapes du cycle de réplication sont effectuées par des protéines virales

De ce fait, les protéines virales impliquées dans la réplication de l’ADN virale représentent des cibles pharmacologiques

Les virus à ADN cytoplasmique

Les Poxviridae sont importants pour plusieurs raisons :

• Certains Poxviridae, comme le virus de la variole (figure 19), ou le virus de la vaccine (utilisé en tant que vaccin contre la variole), ont joué un rôle important dans l’histoire de la santé publique.
• Les Poxviridae sont des armes biologiques agents potentiels
• Les Poxviridae sont exploités dans le développement de nouveaux vaccins (par l’utilisation des virus de la vaccine recombinants)
• Certains Poxviridae infectent encore l’Homme (molluscum contagiosum (figure 20), et les virus « orf », la variole du singe (monkey pox virus), et la vaccine).
• La plupart de nos connaissances viennent de l’observation du virus de la vaccine, qui est le Poxvirus le plus étudié.
   

Les Poxviridae se répliquent intégralement dans le cytoplasme. De ce fait, les Poxviridae doivent fournir leur propre machinerie enzymatique pour la synthèse des ARNm et pour la réplication de l’ADN viral.

Attachement et Entrée

Le virus se fixe sur des récepteurs à la surface de la cellule hôte, puis rentre soit par endocytose, soit directement par fusion avec la membrane plasmique. L’enveloppe est perdue, et le reste de la particule virale rentre alors dans le cytoplasme.

Phase Précoce

Transcription Précoce

Après l’entrée du virus, un nombre limité d’ARNm « très précoces » sont transcrits. Evidemment, une transcriptase à ARN dépendante de l’ADN est nécessaire pour transcrire ces ARNm. Par contre, les polymérases de l’hôte se trouvent à l’intérieur du noyau, ce qui oblige les Poxviridae à utiliser une polymérase à ARN dépendante de l’ADN virale. Cette enzyme doit être active directement après l’entrée du virus. Elle doit donc être incorporée dans la particule virale afin de rentrer dans la cellule hôte ensemble avec l’ADN viral. L’ADN génomique purifié d’un Poxvirus n’est pas infectieux, car en l’absence d’une polymérase à ARN virale aucun ARNm viral, ni protéine virale ne peut être produit.

Les ARNm des Poxviridae sont coiffés, methylés et polyadenylés, de la même façon que des ARNm de la cellule hôte. Ces modifications sont également effectuées par les enzymes virales qui, comme la polymérase à ARN virale, sont incorporées dans la particule virale. Jusqu’à présent, aucun ARNm épissé n’a été décrit chez les Poxviridae – ce qui n’est guère étonnant, vu que la « spliceosome » (machinérie d’épissage) se trouve dans le noyau, tandis que les ARNm des Poxviridae sont transcrits dans le cytoplasme.

L’un des ARNm « très précoces » code pour une enzyme de décapsidation qui rend la totalité de l’ADN viral disponible à l’ARN polymérase, et permet la transcription de tous les gènes « précoces ». L’achèvement de la décapsidation par une enzyme qui doit être produite de novo chez la cellule infectée est un caractère unique des Poxviridae.
Les protéines précoces sont impliquées dans la réplication de l’ADN viral, la transcription et la modification de l’ARN. Un petit nombre de protéines de structure figurent également parmi les gènes précoces.
 

Phase Tardive

Réplication de l’ADN

Chez les Poxviridae, la réplication de l’ADN dépend entièrement des enzymes virales. Son mécanisme est inhabituel, et ne sera pas présenté ici. La réplication de l’ADN se fait uniquement à l’intérieur des « usines » de production de virus, qui concentrent les protéines et l’ADN viraux. L’ADN viral n’est pas libéré dans le cytoplasme de la cellule.

Transcription et traduction tardives

Le processus est complexe. Certains protéines tardives sont produites pendant toute la phase tardive, tandis que d’autres sont exprimées uniquement au début de la phase tardive. De plus, la production de certaines protéines précoces se termine dès que la réplication de l’ADN viral se déclenche, tandis que l’expression d’autres protéines précoces continue pendant la phase tardive.
La gestion de l’expression des gènes pendant le cycle de réplication des Poxviridae ne peut donc pas se résumer simplement à un choix entre l’expression précoce et tardive. Etant donné la taille et la complexité des génomes des Poxviridae, la complexité du contrôle de l’expression des gènes chez ces virus n’est guère étonnante.
 

Assemblage et Libération

L’assemblage des particules virales a lieu dans le cytoplasme. Les particules virales immatures acquièrent une enveloppe dans le cytoplasme – c’est-à-dire en l’absence de bourgeonnement à travers une membrane cellulaire. Le mécanisme impliqué dans ce processus n’est pas précisément compris, mais il semble que la capside virale est en quelque sorte « enrobée » par des membranes cellulaires. Un modèle plus ancien, proposant que des lipides formant l’enveloppe étaient synthétisées de novo par le virus à partir de lipides n’est pas exacte.

Les particules enveloppées viennent à maturation progressivement, et le plus souvent sont libérées par la désintégration de la cellule infectée. La libération par bourgeonnement est également possible, et dans ce cas, les particules bourgeonnées possèdent une double enveloppe. Le mécanisme de libération des particules virales dépend de la nature de la cellule hôte, et les deux types de particule virale mature sont infectieux.
 

 

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