Morphologie virale
Les virus de toutes formes et tailles sont constitués d’un noyau d’acide nucléique, d’un revêtement protéique externe ou capside, et parfois d’une enveloppe externe.
Objectifs d’apprentissage
Décrire la relation entre le génome viral, la capside et l’enveloppe
Principaux points à retenir
Points clés
- Les virus sont classés en quatre groupes en fonction de leur forme : filamenteux, isométrique (ou icosaédrique), enveloppé, et tête et queue.
- De nombreux virus s’attachent à leurs cellules hôtes pour faciliter la pénétration de la membrane cellulaire, permettant leur réplication à l’intérieur de la cellule.
- Les virus non enveloppés peuvent être plus résistants aux changements de température, de pH et à certains désinfectants que les virus enveloppés.
- Le noyau du virus contient le petit génome à simple ou double brin qui code les protéines que le virus ne peut obtenir de la cellule hôte.
Termes clés
- Capside : l’enveloppe protéique externe d’un virus
- Enveloppe : une structure d’enfermement ou une couverture, telle qu’une membrane
- filamenteux : ayant la forme de fils ou de filaments
- isométrique : De, ou étant un système géométrique de trois axes égaux situés à angle droit les uns par rapport aux autres (notamment en cristallographie)
Morphologie virale
Les virus sont acellulaires, c’est-à-dire que ce sont des entités biologiques qui n’ont pas de structure cellulaire. Ils sont donc dépourvus de la plupart des composants des cellules, tels que les organelles, les ribosomes et la membrane plasmique. Un virion est constitué d’un noyau d’acide nucléique, d’un revêtement protéique externe ou capside, et parfois d’une enveloppe externe faite de membranes protéiques et phospholipidiques dérivées de la cellule hôte. La capside est constituée de sous-unités protéiques appelées capsomères. Les virus peuvent également contenir des protéines supplémentaires, comme des enzymes. La différence la plus évidente entre les membres des familles virales est leur morphologie, qui est très diverse. Une caractéristique intéressante de la complexité virale est que la complexité de l’hôte et celle du virion ne sont pas corrélées. Certaines des structures de virions les plus complexes sont observées chez les bactériophages, des virus qui infectent les organismes vivants les plus simples : les bactéries.
Morphologie
Les virus ont de nombreuses formes et tailles, mais celles-ci sont cohérentes et distinctes pour chaque famille virale. En général, les formes des virus sont classées en quatre groupes : filamenteux, isométrique (ou icosaédrique), enveloppé, et tête et queue. Les virus filamenteux sont longs et cylindriques. De nombreux virus de plantes sont filamenteux, y compris le TMV (virus de la mosaïque du tabac). Les virus isométriques ont des formes à peu près sphériques, comme le poliovirus ou les herpèsvirus. Les virus enveloppés ont des membranes qui entourent les capsides. Les virus animaux, comme le VIH, sont souvent enveloppés. Les virus à tête et à queue infectent les bactéries. Ils ont une tête qui ressemble aux virus icosaédriques et une forme de queue comme les virus filamenteux.
De nombreux virus utilisent une sorte de glycoprotéine pour s’attacher à leurs cellules hôtes via des molécules sur la cellule appelées récepteurs viraux. Pour ces virus, l’attachement est une condition nécessaire à la pénétration ultérieure de la membrane cellulaire, leur permettant d’achever leur réplication à l’intérieur de la cellule. Les récepteurs utilisés par les virus sont des molécules qui se trouvent normalement à la surface des cellules et qui ont leurs propres fonctions physiologiques. Les virus ont simplement évolué pour faire usage de ces molécules pour leur propre réplication.
Exemple d’un virus se fixant à sa cellule hôte : Le virus KSHV se fixe sur le récepteur xCT à la surface des cellules humaines. Cette fixation permet la pénétration ultérieure de la membrane cellulaire et la réplication à l’intérieur de la cellule.
Dans l’ensemble, la forme du virion et la présence ou l’absence d’une enveloppe ne nous disent pas grand-chose sur la maladie que le virus peut causer ou sur les espèces qu’il peut infecter, mais elles restent des moyens utiles pour commencer la classification des virus. Parmi les virions les plus complexes connus, le bactériophage T4, qui infecte la bactérie Escherichia coli, possède une structure de queue que le virus utilise pour se fixer aux cellules hôtes et une structure de tête qui abrite son ADN. L’adénovirus, un virus animal non enveloppé qui provoque des maladies respiratoires chez l’homme, utilise des pointes de glycoprotéine dépassant de ses capsomères pour se fixer aux cellules hôtes. Les virus non enveloppés comprennent également ceux qui causent la polio (poliovirus), les verrues plantaires (papillomavirus) et l’hépatite A (virus de l’hépatite A).
Exemples de formes de virus : Les virus peuvent être de forme complexe ou relativement simple. Cette figure montre trois virions relativement complexes : le bactériophage T4, avec son groupe de tête contenant de l’ADN et ses fibres de queue qui s’attachent aux cellules hôtes ; l’adénovirus, qui utilise des pointes de sa capside pour se lier aux cellules hôtes ; et le VIH, qui utilise des glycoprotéines intégrées dans son enveloppe pour se lier aux cellules hôtes.
Les virions enveloppés comme le VIH sont constitués d’acide nucléique et de protéines de capside entourés d’une enveloppe à bicouche phospholipidique et de ses protéines associées. Les glycoprotéines incorporées dans l’enveloppe virale servent à se fixer aux cellules hôtes. D’autres protéines d’enveloppe comprennent les protéines de la matrice qui stabilisent l’enveloppe et jouent souvent un rôle dans l’assemblage des virions de la progéniture. La varicelle, la grippe et les oreillons sont des exemples de maladies causées par des virus à enveloppe. En raison de la fragilité de l’enveloppe, les virus non enveloppés sont plus résistants aux changements de température, de pH et à certains désinfectants que les virus enveloppés.
Types d’acide nucléique
Contrairement à presque tous les organismes vivants qui utilisent l’ADN comme matériel génétique, les virus peuvent utiliser l’ADN ou l’ARN. Le noyau du virus contient le génome ou le contenu génétique total du virus. Les génomes viraux ont tendance à être petits et ne contiennent que les gènes qui codent les protéines que le virus ne peut obtenir de la cellule hôte. Ce matériel génétique peut être simple ou double brin. Il peut également être linéaire ou circulaire. Si la plupart des virus contiennent un seul acide nucléique, d’autres ont des génomes qui en comportent plusieurs, appelés segments.
Dans les virus à ADN, l’ADN viral ordonne aux protéines de réplication de la cellule hôte de synthétiser de nouvelles copies du génome viral et de transcrire et traduire ce génome en protéines virales. Les virus à ADN provoquent des maladies humaines, comme la varicelle, l’hépatite B et certaines maladies vénériennes, comme l’herpès et les verrues génitales.
Les virus à ARN ne contiennent que de l’ARN comme matériel génétique. Pour répliquer leurs génomes dans la cellule hôte, les virus à ARN codent des enzymes qui peuvent répliquer l’ARN en ADN, ce qui ne peut être fait par la cellule hôte. Ces enzymes ARN polymérases sont plus susceptibles de faire des erreurs de copie que les ADN polymérases et, par conséquent, font souvent des erreurs pendant la transcription. C’est pourquoi les mutations sont plus fréquentes dans les virus à ARN que dans les virus à ADN. Cela les amène à changer et à s’adapter plus rapidement à leur hôte. Les maladies humaines causées par les virus à ARN comprennent l’hépatite C, la rougeole et la rage.