Noyau du virion et matériel génétique
La partie centrale de toute particule virale est son noyau, qui contient le matériel génétique. L'espace entourant l'appareil génétique à l'intérieur de la coque protéique forme le milieu interne du virus.
La règle fondamentale de la virologie est que les virus possèdent toujours exclusivement un seul type d'acide nucléique. Cela signifie qu'un virion peut être soit à ADN, soit à ARN, mais ne contient jamais les deux molécules simultanément.
L'organisation structurale des acides nucléiques chez les virus présente une grande diversité. Le matériel génétique peut se présenter sous forme de molécule monocaténaire ou bicaténaire. De plus, la forme spatiale de l'acide nucléique peut être linéaire ou circulaire. Par exemple, l'appareil génétique d'un virion peut être représenté par deux molécules d'ARN identiques, dont chacune contient un ensemble déterminé de gènes (dans certains cas, neuf gènes par molécule).
Structure et fonctions de la capside
Le matériel génétique du virion est entouré d'une coque protéique spécialisée appelée capside. Cette coque possède une structure complexe mais strictement ordonnée. Elle est formée d'une multitude de sous-unités structurales identiques et répétées appelées capsomères.
L'organisation spatiale des capsomères crée des structures dotées d'un degré de symétrie très élevé. Grâce à cette architecture régulière, les particules virales possèdent une capacité unique de cristallisation. On distingue deux types principaux de symétrie spatiale des capsides virales :
- Symétrie hélicoïdale.
- Symétrie icosaédrique.
La capside remplit des fonctions d'une importance critique pour la survie du virus. Premièrement, elle sert de barrière physique et chimique fiable. L'enveloppe protéique protège l'ADN ou l'ARN viral vulnérable contre les effets nocifs du rayonnement ultraviolet ainsi que contre la dégradation par les enzymes nucléases présentes dans l'environnement. Deuxièmement, la capside joue un rôle clé dans les phases initiales du processus infectieux, en assurant la fixation (ou adsorption) de la particule virale à la surface de la cellule hôte.
Enveloppe virale : particularité des virus complexes
Outre la capside protéique de base, certains virus hautement organisés possèdent une membrane externe supplémentaire : l'enveloppe virale (péplos). La présence de cette structure est caractéristique de pathogènes dangereux tels que le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus de la grippe, divers virus de l'herpès et d'autres virions complexes.
L'enveloppe virale est une membrane lipoprotéique. Un fait crucial est son origine : le virus ne synthétise pas la bicouche lipidique par lui-même, mais l'emprunte à la membrane plasmique de la cellule hôte infectée (par exemple lors du bourgeonnement à partir du lymphocyte).
Des structures virales spécifiques — des glycoprotéines — s'insèrent dans cette membrane bicouche lipidique empruntée. Visuellement, elles ressemblent souvent à des excroissances en forme de champignon ou à des spicules à la surface du virion. Ces structures réceptrices sont d'une importance critique pour la reconnaissance des cellules cibles et la pénétration ultérieure en leur sein.
Composition enzymatique du virion
Certains virions transportent sous leurs enveloppes non seulement de l'information génétique, mais aussi un ensemble prêt à l'emploi d'enzymes spécialisées nécessaires au démarrage du cycle vital à l'intérieur de la cellule infectée. La composition enzymatique du noyau peut inclure :
- La transcriptase inverse (rétrotranscriptase). C'est une enzyme unique qui catalyse le processus de transcription inverse, c'est-à-dire la synthèse d'ADN viral sur une matrice d'ARN viral. Ce processus est enclenché dès que le contenu du virion pénètre dans le citoplasme de la cellule hôte.
- La protéase. Une enzyme qui participe au clivage de longs précurseurs protéiques en protéines virales fonctionnelles.
- L'intégrase. Une enzyme qui assure l'insertion (l'intégration) de l'ADN viral fraîchement synthétisé dans les chromosomes de la cellule infectée.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
À quels récepteurs cellulaires spécifiques les glycoprotéines du virus de l'immunodéficience humaine se lient-elles ?
Les glycoprotéines du virus de l'immunodéficience humaine se lient aux récepteurs cellulaires spécifiques CD4.
- CD4 — le récepteur principal à la surface des cellules cibles, auquel se lie spécifiquement la glycoprotéine virale gp120.
- Le corécepteur chimiokinique CCR5 — utilisé par le virus comme corécepteur pour la reconnaissance et l'entrée à la surface des lymphocytes.
- Les sous-unités β du récepteur des lymphocytes T — les protéines virales gp120 et gp160 s'y associent, ce qui entraîne un effet cytotoxique et des lésions de la membrane.
Par quels mécanismes un virion complexe peut-il pénétrer dans la cellule hôte après l'adsorption ?
Un virion complexe doté d'une enveloppe peut pénétrer dans la cellule hôte par fusion de l'enveloppe virale avec la membrane plasmique de la cellule.
Ce processus est décrit pour le virus de l'immunodéficience humaine :
- le mécanisme consiste en la fusion de l'enveloppe virale avec le plasmalemme de la cellule cible ;
- il en résulte la libération dans le cytoplasme de l'ARN génomique du virus et des enzymes, en particulier la transcriptase inverse.
Pour les virus nus simples, l'endocytose réceptrice et la formation de pores sont décrites séparément dans la littérature ; les mécanismes de fusion ne leur sont pas caractéristiques.
Questions des cours et des examens
Un virion peut-il contenir de l'ADN et de l'ARN en même temps ?
Non. Une propriété fondamentale des virus est la présence d'un seul type d'acide nucléique, soit l'ADN, soit l'ARN.
Quelle est l'origine de l'enveloppe virale ?
L'enveloppe virale (membrane lipoprotéique) se forme à partir de fragments de la membrane plasmique de la cellule hôte au moment de la sortie du virion hors de la cellule.
À quoi sert la transcriptase inverse pour le virus ?
Cette enzyme est nécessaire au processus de transcription inverse, c'est-à-dire à la création d'une molécule d'ADN à partir de l'ARN viral à l'intérieur de la cellule infectée.
Grâce à quoi les virus sont-ils capables de cristalliser ?
La capacité de cristallisation est due à l'architecture spatiale régulière de la capside, constituée de sous-unités identiques répétées (capsomères) à symétrie hélicoïdale ou icosaédrique.
À étudier également sur le sujet
- Mécanisme d'adsorption du virus à la surface de la cellule hôte
- Rôle des glycoprotéines de l'enveloppe virale dans l'interaction réceptrice
- Symétrie hélicoïdale et icosaédrique des capsides : exemples de virus
- Le processus de transcription inverse et le fonctionnement de la transcriptase inverse
- Fonctions de l'intégrase et de la protéase dans le cycle vital des virus hautement organisés
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