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Chapitre 5.
VIROLOGIE
- Structure et Multiplication Virales

Objectifs :

  • Connaître la structure des virus
  • Connaître le cycle viral et les principaux modes de contamination humaine
  • Connaître le risque alimentaire lié aux principales familles de virus

DEFINITION :

Les virus sont :
les plus petits agents transmissibles "conventionnels". Ils diffèrent des autres microorganismes par leur structure qui ne leur permet pas d'avoir une vie autonome, ils sont donc des parasites intracellulaires obligatoires.

I - Structure virale

  • La structure d'un virus est différente de celle d'une cellule.

  • Le virus est une particule infracellulaire, plus simple et plus rudimentaire dans ses fonctions.

La structure d'un virus comporte :

  • un génome
  • une capside
  • une enveloppe

  • Le génome viral est formé d'un ADN ou ARN, jamais les deux.
  • Ces acides nucléiques peuvent être utilisés directement dans la synthèse des protéines.
Pour exprimer son génome, le virus utilise les structures de la cellule infectée, ses ressources énergétiques et son stock d'acides aminés.

1 - Le génome viral

  • structure destinée à entourer et protéger le génome.
  • elle est constituée de molécules protéiques (capsomères) assemblées selon des modèles plus ou moins complexes.
La structure la plus fréquente est une structure tridimensionnelle avec 20 facettes (protomères) carrées
--> icosaèdre

2 - La capside

Principales structures de la capside

http://www.cours-examens.org/images/An_2013/Etudes_superieures/TC_Biologie/Cours/Microbio/Chapitre%2016.pdf

Virus avec apparence sphérique

Le protomère est enroulé en spirale hélicoïdale et forme un tube dans lequel se trouve le matériel génétique

Principales structures de la capside

http://www.cours-examens.org/images/An_2013/Etudes_superieures/TC_Biologie/Cours/Microbio/Chapitre%2016.pdf

https://parlonssciences.ca/ressources-pedagogiques/documents-dinformation/les-virus

Le protomère est enroulé en spirale hélicoïdale et forme un tube dans lequel se trouve le matériel génétique.

Le protomère est enroulé en spirale hélicoïdale et forme un tube dans lequel se trouve le matériel génétique

Principales structures de la capside

http://www.cours-examens.org/images/An_2013/Etudes_superieures/TC_Biologie/Cours/Microbio/Chapitre%2016.pdf

https://parlonssciences.ca/ressources-pedagogiques/documents-dinformation/les-virus

Virus avec apparence sphérique

Principales structures de la capside

http://www.cours-examens.org/images/An_2013/Etudes_superieures/TC_Biologie/Cours/Microbio/Chapitre%2016.pdf

https://parlonssciences.ca/ressources-pedagogiques/documents-dinformation/les-virus

Principales structures de la capside

http://www.cours-examens.org/images/An_2013/Etudes_superieures/TC_Biologie/Cours/Microbio/Chapitre%2016.pdf

https://parlonssciences.ca/ressources-pedagogiques/documents-dinformation/les-virus

  • structure inconstante, essentiellement constituée de lipides
  • donne à certains virus davantage de résistance et/ou de pouvoir infectant
  • origine incertaine (résidus du cytoplasme ou de la membrane des cellules infectées)
La déstruction de cette enveloppe par des substances désinfectantes (ex : éther) ou les détergents peut diminuer, voire annuler, le pouvoir pathogène de certains virus.

3 - L'enveloppe

Un virus enveloppé de la famille des virus de la grippe vu en microscopie électronique par transmission : huit capsides en hélice sont enfermées dans une enveloppe virale (diamètre total d'environ 80 à 120 nm)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Enveloppe_virale#/media/Fichier:Influenza_virus_particle_8430_lores-Beschriftung-fr.jpg

II - Multiplication (cycle) virale

Le cycle viral survient exclusivement à l'intérieur des cellules infectées.

Cycle de vie d'un virus

L'aptitude du virus à s'ttacher à la membrane cellulaire et à pénétrer dans la cellule dépend de la complémentarité entre une ou plusieurs molécules de la capside ou de l'enveloppe virale et des molécules de la membrane cellulaire.

  • Le virus se décompose dans un processus complexe de désassemblage.
  • Les molécules de la capside se détachent et permettent aux molécules d'acide nucléique d'entrer en contact direct avec les structures du cytoplasme cellulaire.

  • Cette étape utilise l'appreil de réplication de la cellule (enzymes nécessaires à la liaison des bases azotées selon le modèle de l'acide nucléique)
  • Synthèse de protéines de la capside virale
  • Le métabolisme cellulaire est gravement perturbé

  • Réassemblage des molécules protéiques de la capside autour des génomes nouvellement synthétisés
  • Formation de nouvelles particules virales

  • La cellule hôte est détruite et les virus nouvellement formés sortent dans le milieu extracellulaire.
  • Entre cette libération et une nouvelle infection : aucune activité métabolique ni multiplication.

  • Ces particules virales libres, fragiles, incapables de vie mais capables d'infecter les cellules sont appelées virions.

Plus le temps écoulé entre la libération de virions et le moment où ils entrent dans un autre organisme est long, moins il y a de virions viables --> risque de propagation de la maladie est limité.

Exemples: virus de la grippe, virus de l'hépatite B et VIH.

  • Certains virus ont la capacité d'intégrer leur génome dans celui de la cellule hôte --> la cellule n'est pas détruite mais son activité est perturbée
  • Certaines de cellules infectées peuvent se transformer en cellules cancéreuses --> tumeurs.

Ce sont des virus oncogènes.

III - Etapes de l'infection virale

1 - Accès au virus à l'organisme
  • le réservoir naturel de virus est toujours un être vivant
  • les virions peuvent être plus ou moins résistants dans le milieu externe

2 - Multiplication et dissémination
  • la porte d'entrée est généralement muqueuse, le plus souvent respiratoire ou digestive
  • la propagation virale dans l'organisme se fait par voie lymphatique, sanguine, nerveuse ou de proche en proche
  • la multiplication est strictement intracellulaire

3 - Elimination vers l'extérieur

se fait par les mêmes voies que la contamination : respiratoire (toux, éternument, crachats...), digestive (selles), etc.

IV - Classification des virus

La classification de Baltimore (reprise et complétée par le Comité Internationale de Taxonomie Virale) fait figure de classification officielle.

Elle distingue les virus d'après leur génome :

  • Virus à ADN (simple ou double brin) : Herpesviridae (herpès), Poxviridae (variole, vaccine), Adenoviridae (virus de l'hépatite B, bacteriophages) ;
  • Virus à ARN : rotavirus, virus des hépatites A, C et E, rhinovirus, polio virus, virus Norwalk, retrovirus (VIH), Paramyxoviridae (virus de la grippe), coronavirus ;
  • Virus à transcriptase inverse : capable de transcrire un simple brin d'ARN en double brin d'ADN. Ex : VIH, virus de l'hépatite B.

Classification selon la présence ou l'absence d'une enveloppe :

  • Virus nus
  • Virus à enveloppe

Classification selon l'organe colonisé :

  • Virus respiratoires
  • Virus digestifs
  • Virus hépatiques...

V - Défense antivirale

Invasion virale --> modifications cellulaires --> réaction inflammatoire

La réaction inflammatoire induite par l'agression virale concerne :

  • la porte d'entrée : épithélium, peau, molécules de défense de surface (ex: interféron)
  • les tissus par activation des cellules de la famille des macrophages --> capacités virocides (ex : cytokines)
  • le système immunitaire avec une réaction humorale (anticorps ou action cytolytique et/ou cytotoxique) --> dommages des tissus concernés

BACTERIOPHAGES

VI - Principales viroses humaines et animales

1 - ROTAVIRUS

  • Les rotavirus sont les principaux responsables de gastro-entérites virales (50 %) avec une prédominance chez les enfants à bas âge.
  • Ce sont des virus nus à ARN.

Il existe plusieurs sérogroupages :
  • groupe A et B (épidémies surtout en Asie)
  • groupe C (Europe et Amérique)

  • Le virus est éliminé de l'organisme infecté par les selles pendant 1 à 2 jours --> contamination de l'eau, des surfaces et des aliments (résistent pendant plusieurs mois).
  • Contamination fécale-orale ou alimentaire --> diarrhée liquide et vomissements.
  • Risque de déshydratation et de décès (1 million/an dans le monde).
  • Hydratation (traitement) et allaitement (prévention).

2 - ENTEROVIRUS

  • Ce sont des virus nus à ARN.

2.1. Virus coxsakie

  • Famille : Picornaviridae
  • Il en existe 2 groupes : A et B --> épidémies estivales de gastro-entérietes (groupe B) mais aussi des méningites, pneumonies, myélites, péricardites ou de la maladie "pied-main-bouche"
  • Transmission par voie alimentaire et hydrique.

2.2. Poliovirus

  • Responsable de la poliomyélite
  • Transmission par voie alimentaire et hydrique
  • Le virus à une affinité particulière avec le tissu nerveux de la corne antérieure de la moelle épinière (neurones moteurs)
  • Incubation 10-15 jours --> paralysies pures --> définitives --> lourds handicaps
  • Prévention par vaccination.

2.3. Echovirus

  • Virus ubiquistes
  • Responsable de diarrhées infantiles, méningites, myocardites, conjonctivites...
  • Contamination par voie digestive et fécale-orale
  • Elimination prend plusieurs semaines --> contamination interhumaine fréquente

3 - PETITS VIRUS RONDS

  • Ce sont des virus nus, agent de gastro-entérites (épidémies brutales)

3.1. virus Norwalk

  • Famille : Calicivirus
  • Transmission par voie alimentaire et hydrique, contamination fécale-orale, par des insectes
  • Diarrhée avec nausées et vomissements
  • Elimination en 48 h

3.2. virus Sapporo

  • Responsable de gastro-entérites dans les collectivités d'enfants

3.3. Astrovirus

  • Diarrhées bénignes
  • Réservoir : mollusques bivalves

4 - CORONAVIRUS

  • responsable de quelques cas de gastro-entérite chez l'enfant
  • deux sérotypes sont pathogènbes pour l'Homme (40 et 41)

  • Ce sont des virus à ARN et à enveloppe, "en couronne"
  • agents de gastro-entérites à tout âge, plus rarement d'entérocolites nécrosantes chez les nouveaux-nés

5 - ADENOVIRUS

6 - VIRUS DES HEPATITES

6.1. virus de l'hépatite A

  • Famille : Picornavirus, virus nu à ARN.
  • maladie endémique, contamination par l'eau ou l'alimentation
  • 20-40 % des hépatites aiguës cliniquement apparentes
  • plus fréquente chez l'enfant et l'adulte jeune

Le tableau clinique :

  • Phase 1 : phase pré-ictérique (environ 2 semaines)
De la contamination à l'apparition de l'ictère : nausées, vomissements, malaises, inconfort abdominal, fièvre et/ou syndrome pseudo-grippal.

  • Phase 2 : phase ictérique (2-6 semaines)
L'ictère est cutané et muqueux (des conjonctives, urines foncées, selles décolorées; hépatomégalie; éruption citanée (rare)

  • Phase 3 : phase de convalescence (jusqu'à 6 mois)
Récupération totale des fonctions hépatiques

Rarement : hépatite fulminante avec insuffisance hépatique, coma et mort.
  • Manifestations : encéphalopathie et hémorrhagiques
  • Mortalité : 80 % mais guérison sans séquelles est possible
  • Pas de passage à la chronicité
  • Formes anictériques ou cliniquement inapparente sont possibles.

Examens complémentaires :
  • Elévation des transaminases : 10-20 fois la normale
    • SGOT (Sérum Glutamooxaloacetate Transférase) = 0-35 UI
    • SGPT (Sérum Glutamate Pyruvate Transaminase) = 1-30 UI
  • Elévation de la bilirubine (normale : 0,1-1 mg/100 mL)
  • Dosage des anticorps sériques anti-HAV (IgM)

Traitement :
  • Pas de traitement spécifique
  • Prévention par vaccination ou par séroprophylaxie (utilisation préventive d'un sérum contenant des anticorps spécifiques, les propriétés protectrices immédiates mais temporaires)
  • Hygiène : éviter l'eau contaminée et lavage des mains.

6.2. virus de l'hépatite E

  • Famille : Calicivirus, virus nu à ARN, découvert en 1990.
  • Transmission hydrique, contamination fécale-orale
  • Fréquent en Afrique et dans les pays en voie de développement
  • 2 % de cas d'hépatite fulminante dans la population touchée et 20 % chez la femme enceinte
  • Pas d'évolution vers la chronicité
  • Traitement : mesures d'hygiène

6.3. virus de l'hépatite B

  • virus à ADN avec réverse transcriptase
  • Tansmission de la mère à l'enfant par contact sanguin lors de l'accouchement
  • Incubation 60-150 jours
  • Infection active (réplication virale) : Ag HBe dans le sang

Diagnostic clinique, biologie et évolution :
  • Infection aiguë : asymptomatique ou comme l'hépatite A, 3 % hépatite chronique
  • Signes : éruptions cutanées, douleurs articulaires ou musculaires...
  • Le bilan biologique = hépatite A à l'exception des marqueurs viraux et des anticorps
  • Dosage : Ag HBs (10-11 j de la contamination) -- Ag HBe et HBc (12 j de la contamination) -- Ac anti-HBc et anti-HBe (14-15 j de la contamination) -- Ac anti HBs (3ème semaine).
  • Hépatite fulminate : 1 % des cas, porteurs chroniques : 5-6 %

Prévention :
  • les règles d'hygiène : rapports sexuels protégés, matériel médical à usage unique...)
  • une séroprophylaxie par sérum immun spécifique administré moins de 48 h après le contact
  • la vaccination pour les professions "à risques", les toxicomanes, les personnes à partenaires sexuels multiples...

6.4. virus de l'hépatite D

  • virus "incomplet", se multiplie uniquement en présence du HBV --> infection couplée

6.5. virus de l'hépatite C

  • découvert en 1988, hépatites post-transfusionnelles
  • transmission sexuelle possible
  • incubation 30-90 jours
  • phase ictérique chez 20 % des patients
  • Passage à la chronicité : >50 %, 20 % de cirrhose et 5 % de cancer hépatique primitif
  • Diagnostic par dosage des Ac anti-HCV (3 mois après la contamination)
  • Traitement préventif : règles d'hygiène

7 - VIRUS DE LA RUBEOLE

  • Famille : Togaviridae, virus à ARN doté dd'une structure centrale (core) et d'une enveloppe avec des spicules
  • Réservoir : l'Homme, transmission directe par voie aérienne ou transplacentaire
  • Rubéole acquise après la naissance : maladie éruptive sans gravité (fièvre, adénopathies) --> immunité définitive
  • Rubéole congénitale : infection de la femme pendant les 20 premières semaines de grossesse --> avortement spontané, malformations foetales, retard de développement

Diagnostic :
  • si séropositive avant la grossesse : pas de risque foetal
  • si sérologie initiale négative : 2 prélèvements.
    • Si le 1er est négatif et le deuxième est positif --> infection --> IVG à envisager.
  • si sérologie avant la grossesse est inconnue : 2 prélèvements.
    • Si le 1er est positif --> immunité ancienne, donc pas de risque. Si le 1er est négatif : voir le point précédent.

Toutes les femmes en âge de procréer devraint avoir été vaccinées contre la rubéole (obligatoire).

Une femme adulte non vaccinée et séronégative doit être vaccinée et placée sous contraception pour éviter tout rique de grossesse avent l'installation d'une immunité correcte.

8 - VIRUS DES OREILLONS

  • Famille : Paramyoxovirus, virus à ARN avec une enveloppe lipidique
  • Réservoir : l'Homme, transmission directe par voie aérienne
  • Tropisme pour les épithéliums glandulaires te le tissu nerveux
  • Incubation : 3 semaines
  • Signes cliniques : parotidite bilatérale (oreillons), orchite --> stérilité!, pancréatite --> diabète insulinodépendant du type I
  • Vaccin : ROR

9 - VIH

voir Activité sur le VIH

VII - Quelques zoonoses virales

1 - FIEVRE APHTEUSE

  • C'est une maladie très contagieuse provoquée par un picornavirus à tropisme épithélial
  • Ce sont des virus nus à ARN, beaucoup de sérotypes
  • Elle touche les animaux à sabot fendu (bovins, porcs, chèvres, moutons, cervidés), rats, éléphants
  • Elle peut occasionnellement toucher l'Homme.

  • Endémique dans de nombreux pays africains et en Asie
  • Vaccination systématique en Argentine et Paraguay
  • Le porc est l'animal qui excrète les plus grandes quantités de virus par voie respiratoire
  • La morbidité peut atteindre 100 % dans un élevage mais la mortalité est faible

Manifestation de la maladie chez les animaux :
fièvre, apparition d'aphtes dans la bouche avec hypersalivation, lésions cutanées (sur les pieds), atteinte testiculaire chez les mâles.

Contamination :
  • par voie respiratoire
  • par contact direct
  • par aliments contaminés comme lait non pasteurisé, mais jamais par la viande

Manifestation de la maladie chez l'Homme :
fièvre, apparition d'aphtes dans la bouche, mains et pieds, céphalées, anorexie.

La guérison est spontanée et pas de séquelles.

2 - GRIPPE AVIAIRE

  • Maladie provoquée par un virus à ARN de la famile Orthomyxovirus
  • Ce sont des virus à enveloppe (phospholipides avec deux hétéroprotéines : l'hémagglutinine (H) et la neuramidase (N) --> pouvoir pathogène.
  • Il existe actuellement 3 types de virus (A, B et C), 16 types de H et 9 types de N

  • La variation est due aux :
    • glissements anitigéniques : modifications limitées (mutations ponctuelles)
    • sauts antigéniques : modifications majeures liées à une infection par 2 virus différents qui permet des échanges d'ARN

  • Symptômes chez les poules : écoulements nasaux, troubles respiratoires ou nerveux, crête gonflée et caroncule (petite excroissance généralement rouge) près des yeux. Certaines poules peuvent aussi avoir des diarrhées.
  • Manifestations chez l'Homme : pneumonie de gravité variable
  • Préventions : hygiène, élimination des carcasses d'oiseaux morts, dépistage des oiseaux malades, éviter la contamination des élevages, médicaments antiviraux (Tamiflu).

3 - PESTE PORCINE

  • Infection par un virus à ARN enveloppé de la famille Flavivirus (proche du virus de l'hépatite C)
  • La plus grave maladie infectieuse des suidés après la fièvre aphteuse
  • Elle n'est pas transmissible à l'Homme
  • Contamination : par contact direct, par des aliments non désinfectés, par sécrétion des animaux malades

  • Le virus résiste au froid et à la température jusqu'à 56°C
  • La maladie peut se présenter sous trois formes :
    • suraiguë : mort de l'animal dans les 48 h san symptômes particuliers ;
    • aiguë : avec fièvre, conjonctivite, troubles digestifs. La mort survient en 5-15 jours ;
    • chronique : avec les mêmes signes mais atténués, pouvant durer des semaines ou des mois.
  • Prévention : surveillance, abattage, quarantaine.