2.4.1. Ouverture
En 1852, le botaniste russe D.I. Ivanovsky fut le premier à obtenir un extrait infectieux de plants de tabac touchés par la maladie de la mosaïque. Lorsqu'un tel extrait était passé à travers un filtre de rétention, le liquide filtré conservait toujours ses propriétés infectieuses. En 1898, le Néerlandais Beijerinck invente le nouveau mot « virus » (du latin signifiant « poison ») pour décrire le caractère infectieux de certains fluides végétaux filtrés. Bien que des succès significatifs aient été obtenus dans l'obtention d'échantillons de virus hautement purifiés et qu'il ait été établi que nature chimique Il s'agit de nucléoprotéines (composés complexes constitués d'acides nucléiques), les particules elles-mêmes étaient encore insaisissables et mystérieuses car trop petites pour être vues à la lumière. C’est pourquoi les virus ont été parmi les premières structures biologiques examinées au microscope électronique immédiatement après leur invention dans les années trente du 20e siècle.
2.4.2. Propriétés des virus
Les virus ont les propriétés suivantes.
Ci-dessous, nous examinerons ces propriétés plus en détail.
Dimensions
Les virus sont les plus petits organismes vivants dont la taille varie de 20 à 300 nm ; en moyenne, ils sont cinquante fois plus petits. Ils ne sont pas visibles au microscope optique et traversent des filtres qui ne laissent pas passer les bactéries.
Origine
Les chercheurs se demandent souvent : les virus sont-ils vivants ? Si l’on considère comme vivante toute structure possédant du matériel génétique (ADN ou ARN) et capable de s’auto-reproduire, alors la réponse doit être affirmative : oui, les virus sont vivants. Si la présence d’une structure cellulaire est considérée comme le signe de la présence d’êtres vivants, alors la réponse sera négative : les virus ne sont pas vivants. Il faut ajouter qu’en dehors de la cellule hôte, les virus sont incapables de se reproduire.
Pour une compréhension plus complète des virus, il est nécessaire de connaître leur origine dans le processus d’évolution. Il existe une hypothèse, bien que non prouvée, selon laquelle les virus sont du matériel génétique qui s'est autrefois « échappé » des cellules procaryotes et eucaryotes et a conservé la capacité de se reproduire lorsqu'il est renvoyé dans l'environnement cellulaire. En dehors de la cellule, les virus sont dans un état totalement inerte, mais ils disposent d'un ensemble d'instructions (code génétique) nécessaires pour rentrer dans la cellule et, en la subordonnant à leurs instructions, l'obligent à produire de nombreuses copies identiques à lui-même (le virus ). Par conséquent, il est logique de supposer qu'au cours du processus d'évolution, les virus sont apparus plus tard que les cellules.
Structure
La structure des virus est très simple. Ils sont constitués des structures suivantes :
- noyaux– le matériel génétique, représenté soit par l'ADN, soit par l'ARN ; L'ADN ou l'ARN peuvent être simple brin ou double brin ;
- capside– coque protéique protectrice entourant le noyau ;
- nucléocapside– structure complexe formée par le noyau et la capside ;
- coquille– certains virus, comme les virus du VIH et de la grippe, possèdent une couche lipoprotéique supplémentaire dérivée de la membrane plasmique de la cellule hôte ;
- capsomères– des sous-unités répétitives identiques, à partir desquelles les capsides sont souvent construites.
Riz. 2.16. Représentation schématique transversale du virus.
La forme générale de la capside est caractérisée par un haut degré de symétrie, déterminant la capacité des virus à cristalliser. Cela permet de les étudier à la fois par cristallographie aux rayons X et par microscopie électronique. Une fois que les sous-unités virales sont formées dans la cellule hôte, elles peuvent immédiatement s’auto-assembler en une particule virale complète. Un diagramme simplifié de la structure du virus est présenté sur la figure. 2.16.
Riz. 2.17. A. Icosaèdre. B. Micrographie électronique du virus de l'herpès simplex obtenue par contraste négatif (ce n'est pas la préparation elle-même qui est colorée, mais son fond). Remarquez avec quelle clarté les détails de la structure du virus sont visibles. Les capsomères individuels sont visibles exactement là où le colorant a pénétré entre eux.
La structure de la capside est caractérisée par certains types de symétrie, notamment polyédrique et hélicoïdale. Un polyèdre est un polyèdre. La forme polyédrique la plus courante chez les virus est l’icosaèdre, qui possède 20 faces triangulaires, 12 coins et 30 arêtes. Sur la fig. 2.17, Et nous voyons un icosaèdre régulier, et sur la Fig. 2.17, B – virus de l'herpès, dans une particule dont 162 capsomères sont organisés en icosaèdre.
Riz. 2.18. A. La structure du virus de la mosaïque du tabac (TMV) ; la symétrie hélicoïdale de la capside est visible. Seule une partie du virus en forme de bâtonnet est représentée. Le chiffre est basé sur les résultats d’analyses structurelles aux rayons X, de données biochimiques et d’études au microscope électronique. B. Micrographie électronique du virus de la mosaïque du tabac obtenue par contraste négatif (x 800 000). La capside (coquille) est formée de 2 130 capsomères protéiques identiques. B. Un plant de tabac infecté par le TMV. Faites attention aux taches caractéristiques aux endroits où le tissu foliaire est en train de mourir.
Une illustration visuelle de la symétrie spirale peut être vue sur la Fig. 2.18, B Virus de la mosaïque du tabac (TMV) contenant de l'ARN. La capside de ce virus est formée de 2130 capsomères protéiques identiques. Le TMV a été le premier virus isolé sous sa forme pure. Lorsqu'elles sont infectées par ce virus, des taches jaunes apparaissent sur les feuilles d'une plante malade - ce qu'on appelle la mosaïque des feuilles (Fig. 2.18, B). Les virus se propagent très rapidement, soit mécaniquement lorsque des plantes ou des parties de plantes malades entrent en contact avec des plantes saines, soit par voie aérienne par la fumée des cigarettes fabriquées à partir de feuilles infectées.
Riz. 2.19. A. Structure du bactériophage T2. B. Micrographie électronique d'un bactériophage obtenue par contraste négatif.
Les virus qui attaquent les bactéries forment un groupe appelé bactériophages ou simplement des phages. Certains bactériophages ont une tête icosaédrique clairement définie et une queue à symétrie spirale (Fig. 2.19). Sur la fig. 2.20 et 2.21 fournissent des représentations schématiques de certains virus, illustrant leurs tailles relatives et leur structure générale.
Riz. 2.20. Plusieurs images schématiques simplifiées de virus, reflétant les différences de symétrie et de taille. Le phage T2 est représenté avec les filaments de queue que le phage libère avant d'infecter une cellule ; au phage ? il n'y a pas de filaments du processus caudal.
Riz. 2.21. La structure du virus de l'immunodéficience humaine (VIH), un rétrovirus. La capside en forme de cône est constituée de capsomères disposés en spirale. Le devant de la capside est découpé pour exposer deux copies des génomes d’ARN. Sous l’action d’une enzyme appelée transcriptase inverse, l’information codée dans ces brins d’ARN simple brin est transcrite en brins d’ADN double brin correspondants. La capside est entourée d'une coque protéique ancrée dans une bicouche lipidique, une enveloppe dérivée de la membrane plasmique de la cellule hôte. Cette enveloppe contient des glycoprotéines virales qui, en se liant spécifiquement aux récepteurs des lymphocytes T, assurent la pénétration du virus dans la cellule hôte.
Ils sont partout : dans l’air, l’eau, le sol et à la surface des objets. Ils sont si petits que tous leurs types ne peuvent pas être vus avec un microscope ordinaire. Ce sont des virus, des formations naturelles étonnantes, mal comprises et avec des taux de survie étonnants.
Rencontre : toxique et dangereux
Le virus porte bien son nom, s’il est traduit du latin : poison. Auparavant, ce mot était utilisé sans discernement pour tous les agents pathogènes. Mais à la fin du XIXe siècle, la situation change.
Il y a deux siècles, le scientifique russe Ivanovsky, lors d'expériences sur des feuilles de tabac affectées par une maladie spécifique, a découvert que si le contenu bactérien est séparé du jus pressé à l'aide d'un filtre, le biomatériau obtenu conserve toujours la capacité d'infecter des plantes saines. Ensuite, les scientifiques ont commencé à isoler de nouveaux types d'agents agressifs par filtration, par exemple la fièvre aphteuse ou le virus de la fièvre jaune. Petit à petit, le mot « filtré » a disparu, et à ce stade Dans le développement de la science, ce qui cause la plupart des maladies dans le monde est généralement appelé virus.
Ni vivant ni mort
Cette question fait toujours l'objet d'un débat scientifique. Le fait est que depuis que la structure des virus (principalement celui qui provoque la mosaïque du tabac) et leurs comportements ont été étudiés, des détails importants sont apparus qui nous font réfléchir : est-il plus probablement vivant que mort, ou vice versa ?
Arguments pour :
- structure moléculaire ;
- contenir un génome ;
- à l'intérieur des cellules, ils se comportent de manière très active.
Arguments contre :
- à l'extérieur de la cavité cellulaire, ils sont complètement inertes ;
- Ils ne synthétisent pas eux-mêmes les protéines et ne sont donc pas capables de partager du matériel génétique sans la présence d’une cellule hôte.
Caractéristiques structurelles
La structure des virus responsables de nombreuses maladies varie en détail, mais présente de nombreuses caractéristiques communes. Tout d’abord, la forme extracellulaire du virus est appelée virion. Il est composé des éléments suivants :
- un noyau qui contient de 1 à 3 molécules d'acide nucléique ;
- capside - une enveloppe constituée de protéines qui protège l'acide des influences;
- coquille constituée de composés protéiques-lipidiques (pas toujours disponibles).
L'acide nucléique est le code génétique du virus. Il est intéressant de noter que l’acide désoxyribonucléique et l’acide ribonucléique ne se trouvent jamais ensemble. Alors que les micro-organismes, dont personne ne doute de la « vivacité », par exemple la chlamydia, contiennent les deux acides. Quant à l'information génétique, elle peut être limitée à 1 à 3 gènes et contient parfois jusqu'à 100 unités.
Les virions ont emprunté une coquille supplémentaire à l'organisme occupé, modifiant ainsi la structure de la cellule. Un virus possédant une telle addition s'intéresse à la membrane cytoplasmique ou nucléaire afin de former une couche protectrice secondaire à partir de ses fragments. De plus, une telle coquille n'est caractéristique que de spécimens relativement gros, comme l'herpès ou le virus de la grippe.
Les composants des virions remplissent non seulement les fonctions de protection et de stockage d'informations, mais sont également responsables de la reproduction virale et des mutations nécessaires.
Virus en forme
Les caractéristiques structurelles des virus sont telles que leur classification dépend de la forme de la capside.
Les virus les plus simples ont une structure qui se distingue par la présence d'un type de molécules protéiques dans les capsides. Ce sont des virus dits nus, c’est-à-dire totalement dépourvus d’enveloppe.
Mais il existe des virions recouverts de capsomères - il s'agit d'une combinaison de plusieurs molécules qui forment une certaine forme géométrique. La structure des virus, ainsi que leurs capsomères, joue un rôle rôle important dans l'identification d'un agent agressif. La forme varie considérablement : tête avec queue, rectangle (variole), boule (grippe), bâton (mosaïque du tabac), fil (maladies des tubercules de pomme de terre), polyèdre (poliomyélite), en forme de balle (rage).
Nanotaille
Les virus sont si petits que la plupart d’entre eux ne peuvent être examinés en détail qu’au microscope électronique. Quelles que soient la forme et la structure du virus, les bactéries seront toujours plus grosses (environ 50 fois). La taille des virions varie de petite (20-30 nm) à grande (400 nm).
Occupation cellulaire
L’invasion virale d’une cellule ne peut être comparée à aucune autre – dans la nature, un mécanisme similaire n’est trouvé nulle part ailleurs. En dehors de la cellule, le virion est dans un état dormant et cristallisé. Mais dès qu'il pénètre dans la cavité souhaitée, des actions actives commencent.
- Adsorption. Autrement dit, il s’agit de l’attachement de virions (parfois des centaines) aux parois d’une cellule sélectionnée.
- Viropexie. Processus d'immersion directe dans une cellule, se produisant via le site d'attachement du virus. Un point intéressant : la cellule n’empêche en rien l’invasion, car la particule virale, ou plutôt sa protéine, est identifiée par la cellule comme « la sienne ».
- Redoublement. L'invasion infectieuse commence lorsque les virus se multiplient dans une cellule. Ils synthétisent de nouvelles molécules semblables à elles, formant de nombreuses capsides.
- Sortie. Au moment de la sursaturation, la structure cellulaire est perturbée, les virus ne sont plus retenus et éclatent pour infecter de nouvelles cellules. Ce processus peut se produire de plusieurs manières.
Étonnamment, des micro-organismes des centaines de fois plus petits qu'une cellule détruisent rapidement et en toute confiance son travail, affectant de manière destructrice les processus métaboliques et détruisant souvent la victime.
Types d'intrusions de virus
Une telle classification dépend de la nature de la destruction cellulaire, ainsi que de la durée du séjour de l'agent agressif. A cet égard, on distingue trois types d'infection :
- destructeur: ce type d'infection est dit lytique, dans lequel les virus éclatent en masse de l'espace cellulaire et, détruisant tout sur leur passage, s'efforcent de conquérir de nouvelles cellules ;
- persistant ou persistant : caractérisé par l'écoulement progressif des masses virales vers l'extérieur sans perturber le fonctionnement de la cellule ;
- caché: le type latent se distingue par l'intégration du génome viral dans les chromosomes cellulaires et plus tard, lors de la division, la cellule transmet le virus à ses structures filles.
En conclusion, il convient de noter l’étonnante variété de ces substances microscopiques, ce qui explique la différence dans les symptômes observés. Il existe des virus à ADN - herpès, variole, et contenant également de l'ARN - fièvre aphteuse, plusieurs bactériophages. Ces virions contiennent entre autres des lipides.
Autres options : les virus délipidés comme les adénovirus et la grande majorité des bactériophages.
Il est encourageant de constater que tôt ou tard, le monde scientifique apprendra à subjuguer ces formes de vie et à les mettre au profit de l’humanité.
Contenu de l'article
VIRUS, les plus petits agents pathogènes des maladies infectieuses. Traduit du latin virus signifie « poison, début empoisonné ». Jusqu'à la fin du 19ème siècle. le terme « virus » était utilisé en médecine pour désigner tout agent infectieux provoquant une maladie. Ce mot a acquis son sens moderne après 1892, lorsque le botaniste russe D.I. Ivanovsky a établi la « filtrabilité » de l'agent causal de la mosaïque du tabac (mosaïque du tabac). Il a montré que la sève cellulaire des plantes infectées par cette maladie, passée à travers des filtres spéciaux qui retiennent les bactéries, conserve la capacité de provoquer la même maladie chez plantes saines. Cinq ans plus tard, un autre agent filtrable - l'agent causal de la fièvre aphteuse chez les bovins - a été découvert par le bactériologiste allemand F. Loeffler. En 1898, le botaniste hollandais M. Beijerinck répéta ces expériences dans une version élargie et confirma les conclusions d'Ivanovsky. Il a qualifié le « principe toxique filtrable » qui provoque la mosaïque du tabac de « virus filtrable ». Ce terme est utilisé depuis de nombreuses années et a été progressivement réduit à un seul mot : « virus ».
En 1901, le chirurgien militaire américain W. Reed et ses collègues établissent que l'agent causal de la fièvre jaune est également un virus filtrable. La fièvre jaune a été la première maladie humaine identifiée comme virale, mais il a fallu encore 26 ans pour que son origine virale soit définitivement prouvée.
Propriétés et origine des virus.
Il est généralement admis que les virus sont nés de l'isolement (autonomisation) d'éléments génétiques individuels de la cellule, qui ont en outre reçu la capacité de se transmettre d'un organisme à l'autre. Dans une cellule normale, des mouvements de plusieurs types de structures génétiques se produisent, par exemple la matrice ou l'information, l'ARN (ARNm), les transposons, les introns et les plasmides. Ces éléments mobiles pourraient avoir été les prédécesseurs, ou les ancêtres, des virus.
Les virus sont-ils des organismes vivants ?
RÉPLICATION DES VIRUS
L’information génétique codée dans un seul gène peut généralement être considérée comme des instructions permettant de produire une protéine spécifique dans une cellule. Une telle instruction n’est perçue par la cellule que si elle est envoyée sous forme d’ARNm. Par conséquent, les cellules dont le matériel génétique est représenté par l’ADN doivent « réécrire » (transcrire) cette information dans une copie complémentaire de l’ARNm. Les virus à ADN diffèrent par leur méthode de réplication des virus à ARN.
L'ADN existe généralement sous la forme de structures double brin : deux chaînes polynucléotidiques sont reliées par des liaisons hydrogène et tordues de telle manière qu'une double hélice se forme. L’ARN, en revanche, existe généralement sous forme de structures simple brin. Cependant, le génome de certains virus est constitué d’ADN simple brin ou d’ARN double brin. Les brins (chaînes) de l'acide nucléique viral, doubles ou simples, peuvent être linéaires ou fermés en anneau.
La première étape de la réplication virale est associée à la pénétration de l'acide nucléique viral dans la cellule hôte. Ce processus peut être facilité par des enzymes spéciales qui font partie de la capside ou de l'enveloppe externe du virion, l'enveloppe restant à l'extérieur de la cellule ou le virion la perdant immédiatement après sa pénétration dans la cellule. Le virus trouve une cellule adaptée à sa reproduction en mettant en contact des sections individuelles de sa capside (ou enveloppe externe) avec des récepteurs spécifiques à la surface cellulaire de manière « verrouillée ». S’il n’y a pas de récepteurs spécifiques (« reconnaissants ») à la surface cellulaire, alors la cellule n’est pas sensible à l’infection virale : le virus n’y pénètre pas.
Afin de réaliser son information génétique, l'ADN viral entré dans la cellule est transcrit par des enzymes spéciales en ARNm. L’ARNm résultant se déplace vers les « usines » cellulaires de synthèse des protéines – les ribosomes, où il remplace les « messages » cellulaires par ses propres « instructions » et est traduit (lu), aboutissant à la synthèse de protéines virales. L'ADN viral lui-même double (se duplique) plusieurs fois avec la participation d'un autre ensemble d'enzymes, à la fois virales et appartenant à la cellule.
La protéine synthétisée, utilisée pour construire la capside, et l'ADN viral, multiplié en de nombreuses copies, se combinent et forment de nouveaux virions « filles ». La progéniture virale formée quitte la cellule utilisée et en infecte de nouvelles : le cycle de reproduction du virus se répète. Certains virus, lors du bourgeonnement à partir de la surface cellulaire, capturent une partie de la membrane cellulaire dans laquelle les protéines virales ont été intégrées « à l'avance », et acquièrent ainsi une enveloppe. Quant à la cellule hôte, elle s’avère finalement endommagée, voire complètement détruite.
Dans certains virus contenant de l'ADN, le cycle de reproduction dans la cellule elle-même n'est pas associé à la réplication immédiate de l'ADN viral ; au lieu de cela, l’ADN viral est inséré (intégré) dans l’ADN de la cellule hôte. À ce stade, le virus disparaît en tant que formation structurelle unique : son génome devient une partie de l’appareil génétique de la cellule et se réplique même en tant que partie de l’ADN cellulaire lors de la division cellulaire. Cependant, plus tard, parfois après plusieurs années, le virus peut réapparaître - le mécanisme de synthèse de protéines virales est lancé, qui, se combinant à l'ADN viral, forment de nouveaux virions.
Dans certains virus à ARN, le génome (ARN) peut directement agir comme ARNm. Cependant, cette caractéristique n’est caractéristique que des virus avec un brin « + » d’ARN (c’est-à-dire avec un ARN ayant une polarité positive). Pour les virus avec un brin « - » d'ARN, ce dernier doit d'abord être « réécrit » dans le brin « + » ; Ce n'est qu'après cela que commence la synthèse des protéines virales et que la réplication du virus se produit.
Les soi-disant rétrovirus contiennent de l'ARN comme génome et ont une manière inhabituelle de transcrire le matériel génétique : au lieu de transcrire l'ADN en ARN, comme cela se produit dans une cellule et c'est typique pour les virus contenant de l'ADN, leur ARN est transcrit en ADN. L’ADN double brin du virus est ensuite intégré à l’ADN chromosomique de la cellule. Sur la matrice d'un tel ADN viral, un nouvel ARN viral est synthétisé, qui, comme d'autres, détermine la synthèse des protéines virales.
CLASSIFICATION DES VIRUS
Si les virus sont des éléments génétiques véritablement mobiles qui ont reçu une « autonomie » (indépendance) de l'appareil génétique de leurs hôtes (différents types de cellules), alors différents groupes de virus (avec des génomes, des structures et une réplication différents) auraient dû apparaître indépendamment de chacun. autre. Par conséquent, il est impossible de construire un pedigree unique pour tous les virus, en les reliant sur la base de relations évolutives. Les principes de classification « naturelle » utilisés en taxonomie animale ne s’appliquent pas aux virus.
Néanmoins, un système de classification des virus est nécessaire dans la pratique, et des tentatives pour le créer ont été faites à plusieurs reprises. L'approche la plus productive était basée sur les caractéristiques structurelles et fonctionnelles des virus : afin de distinguer les différents groupes de virus les uns des autres, ils décrivent le type de leur acide nucléique (ADN ou ARN, chacun pouvant être simple brin ou double -brin), sa taille (le nombre de nucléotides dans les acides de la chaîne d'acide nucléique), le nombre de molécules d'acide nucléique dans un virion, la géométrie du virion et les caractéristiques structurelles de la capside et de l'enveloppe externe du virion, le type de l'hôte (plantes, bactéries, insectes, mammifères, etc.), caractéristiques de la pathologie provoquée par les virus (symptômes et nature de la maladie), propriétés antigéniques des protéines virales et caractéristiques de la réponse du système immunitaire de l'organisme à l'introduction du virus .
Le groupe d’agents pathogènes microscopiques appelés viroïdes (c’est-à-dire particules ressemblant à des virus) ne rentre pas tout à fait dans le système de classification des virus. Les viroïdes provoquent de nombreuses maladies courantes des plantes. Ce sont les plus petits agents infectieux, dépourvus même de la plus simple enveloppe protéique (que l’on retrouve dans tous les virus) ; ils sont constitués uniquement d'ARN simple brin fermé en anneau.
MALADIES VIRALES
Evolution des virus et des infections virales.
Les oiseaux sont le réservoir naturel des virus de l’encéphalite équine, particulièrement dangereux pour les chevaux et, dans une moindre mesure, pour l’homme. Ces virus sont véhiculés par des moustiques suceurs de sang, chez lesquels le virus se multiplie sans nuire de manière significative au moustique. Parfois, les virus peuvent être transmis passivement par les insectes (sans s'y reproduire), mais le plus souvent ils se reproduisent chez des vecteurs.
Pour de nombreux virus, comme la rougeole, l’herpès et en partie la grippe, le principal réservoir naturel est l’homme. La transmission de ces virus se fait par gouttelettes en suspension dans l’air ou par contact.
La propagation de certaines maladies virales, comme d’autres infections, est pleine de surprises. Par exemple, dans des groupes de personnes vivant dans des conditions insalubres, presque tous les enfants contractent la polio en bas âge, qui survient généralement dans forme légère, et acquérir l’immunité. Si les conditions de vie de ces groupes s'améliorent, les jeunes enfants ne contractent généralement pas la polio, mais la maladie peut survenir à un âge plus avancé et être alors souvent grave.
De nombreux virus ne peuvent pas survivre longtemps dans la nature en cas de faible densité de population de l’espèce hôte. Les petites populations de chasseurs et de cueilleurs de plantes primitifs créaient des conditions défavorables à l'existence de certains virus ; il est donc très probable que certains virus humains soient apparus plus tard, avec l’avènement des établissements urbains et ruraux. On suppose que le virus de la rougeole existait à l'origine chez les chiens (en tant qu'agent causal de la fièvre) et que la variole humaine aurait pu apparaître à la suite de l'évolution de la variole de la vache ou de la souris. Les exemples les plus récents d’évolution virale incluent le syndrome d’immunodéficience humaine acquise (SIDA). Il existe des preuves d'une similitude génétique entre les virus de l'immunodéficience humaine et les singes verts d'Afrique.
Les « nouvelles » infections sont généralement graves, souvent mortelles, mais à mesure que l’agent pathogène évolue, elles peuvent devenir plus bénignes. Un bon exemple est l’histoire du virus de la myxomatose. En 1950, ce virus, endémique Amérique du Sud et tout à fait inoffensif pour les lapins locaux, il a été introduit en Australie avec les races européennes de ces animaux. La maladie chez les lapins australiens, qui n'avaient jamais été confrontés à ce virus auparavant, a été mortelle dans 99,5 % des cas. Quelques années plus tard, le taux de mortalité dû à cette maladie a considérablement diminué, dans certaines régions jusqu'à 50 %, ce qui s'explique non seulement par « l'atténuation » (affaiblissement) des mutations du génome viral, mais aussi par l'augmentation de la résistance génétique des lapins. à la maladie, et dans les deux cas, une sélection naturelle efficace s’est produite sous la puissante pression de la sélection naturelle.
La reproduction des virus dans la nature est soutenue différents types organismes : bactéries, champignons, protozoaires, plantes, animaux. Par exemple, les insectes souffrent souvent de virus qui s’accumulent dans leurs cellules sous forme de gros cristaux. Les plantes sont souvent affectées par des virus à ARN petits et simples. Ces virus ne disposent même pas de mécanismes spéciaux pour pénétrer dans la cellule. Ils sont transmis par des insectes (qui se nourrissent de la sève cellulaire), des vers ronds et par contact, infectant la plante lorsqu'elle est endommagée mécaniquement. Les virus bactériens (bactériophages) possèdent le mécanisme le plus complexe pour introduire leur matériel génétique dans une cellule bactérienne sensible. Premièrement, la « queue » du phage, qui ressemble à un mince tube, s’attache à la paroi de la bactérie. Ensuite, des enzymes spéciales de la « queue » dissolvent une partie de la paroi bactérienne et le matériel génétique du phage (généralement de l’ADN) est injecté dans le trou résultant à travers la « queue », comme avec l’aiguille d’une seringue.
Plus de dix groupes principaux de virus sont pathogènes pour l'homme. Parmi les virus à ADN, il s'agit de la famille des poxvirus (causant la variole, la variole et d'autres infections de variole), du groupe de virus de l'herpès (éruptions herpétiques sur les lèvres, varicelle), des adénovirus (maladies des voies respiratoires et des yeux), des papovavirus. famille (verrues et autres excroissances cutanées), hépadnavirus (virus de l'hépatite B). Il existe beaucoup plus de virus à ARN pathogènes pour l’homme. Picornavirus (de Lat. pico – très petit, anglais. ARN - ARN) sont les plus petits virus de mammifères, similaires à certains virus végétaux ; ils provoquent la polio, l'hépatite A, les maladies aiguës rhumes. Les myxovirus et paramyxovirus en sont la cause différentes formes grippe, rougeole et oreillons (oreillons). Arbovirus (de l'anglais. ar thropode bo rne - « transmis par les arthropodes ») - le plus grand groupe de virus (plus de 300) - sont véhiculés par les insectes et sont les agents responsables de l'encéphalite à tiques et japonaise, de la fièvre jaune, de la méningo-encéphalite équine, de la fièvre à tiques du Colorado, de l'encéphalite écossaise du mouton. et d'autres maladies dangereuses. Les réovirus, agents responsables plutôt rares de maladies respiratoires et intestinales humaines, font l'objet d'un intérêt scientifique particulier en raison du fait que leur matériel génétique est représenté par un ARN fragmenté double brin.
Traitement et prévention.
La reproduction des virus est étroitement liée aux mécanismes de synthèse des protéines et des acides nucléiques de la cellule de l'organisme infecté. Par conséquent, créer des médicaments qui suppriment sélectivement le virus sans nuire à l’organisme est une tâche extrêmement difficile. Néanmoins, il s'est avéré que l'ADN génomique des plus gros virus de l'herpès et de la variole code pour grand nombre des enzymes dont les propriétés diffèrent de celles d'enzymes cellulaires similaires, ce qui a servi de base au développement de médicaments antiviraux. En effet, plusieurs médicaments ont été créés dont le mécanisme d'action repose sur la suppression de la synthèse de l'ADN viral. Certains composés sont trop toxiques pour usage général(par voie intraveineuse ou orale), adapté à un usage local, par exemple lorsque les yeux sont endommagés par le virus de l'herpès.
On sait que le corps humain produit des protéines spéciales - les interférons. Ils suppriment la traduction des acides nucléiques viraux et inhibent ainsi la réplication du virus. Grâce au génie génétique, les interférons produits par des bactéries sont devenus disponibles et sont testés dans la pratique médicale. cm. GÉNIE GÉNÉTIQUE).
Les éléments les plus efficaces de la défense naturelle de l’organisme comprennent des anticorps spécifiques (protéines spéciales produites par le système immunitaire), qui interagissent avec le virus correspondant et empêchent ainsi efficacement le développement de la maladie ; cependant, ils ne peuvent pas neutraliser un virus déjà entré dans la cellule. Un exemple est une infection herpétique : le virus de l’herpès est stocké dans les cellules des ganglions nerveux (ganglions), où les anticorps ne peuvent pas l’atteindre. De temps en temps, le virus s’active et provoque des rechutes de la maladie.
En règle générale, des anticorps spécifiques se forment dans le corps à la suite de la pénétration d'un agent infectieux. L’organisme peut être aidé en augmentant artificiellement la production d’anticorps, notamment en créant une immunité préalable grâce à la vaccination. C’est ainsi, grâce à la vaccination de masse, que la variole fut pratiquement éradiquée dans le monde entier.
Les méthodes modernes de vaccination et d'immunisation sont divisées en trois groupes principaux. Premièrement, c’est l’utilisation d’une souche affaiblie du virus, qui stimule l’organisme à produire des anticorps efficaces contre une souche plus pathogène. Deuxièmement, l'introduction d'un virus tué (par exemple inactivé par le formaldéhyde), qui induit également la formation d'anticorps. La troisième option est ce qu'on appelle. immunisation « passive », c'est-à-dire introduction d’anticorps « étrangers » prêts à l’emploi. Un animal, comme un cheval, est immunisé, puis les anticorps sont isolés de son sang, purifiés et utilisés pour être injectés à un patient afin de créer une immunité immédiate mais de courte durée. Parfois, des anticorps sont utilisés à partir du sang d'une personne ayant eu une maladie donnée (par exemple, la rougeole, l'encéphalite à tiques).
Accumulation de virus.
Pour préparer des préparations vaccinales, il est nécessaire d’accumuler le virus. À cette fin, on utilise souvent des embryons de poulet en développement, infectés par ce virus. Après un certain temps d'incubation des embryons infectés, le virus qui s'y est accumulé en raison de la reproduction est collecté, purifié (par centrifugation ou par d'autres moyens) et, si nécessaire, inactivé. Il est très important d’éliminer toutes les impuretés du ballast des préparations virales, qui peuvent entraîner de graves complications lors de la vaccination. Bien entendu, il est tout aussi important de veiller à ce qu’aucun virus pathogène non inactivé ne reste dans les préparations. DANS dernières années largement utilisé pour l’accumulation de virus différents types cultures cellulaires.
MÉTHODES D'ÉTUDE DES VIRUS
Les virus bactériens ont été les premiers à faire l'objet de recherches détaillées en tant que modèle le plus pratique, présentant de nombreux avantages par rapport aux autres virus. Le cycle complet de réplication des phages, c'est-à-dire Le délai entre l'infection d'une cellule bactérienne et la libération de particules virales multipliées s'écoule en une heure. D’autres virus s’accumulent généralement sur plusieurs jours, voire plus. Juste avant la Seconde Guerre mondiale et peu après sa fin, des méthodes ont été développées pour étudier les particules virales individuelles. Des plaques contenant de la gélose nutritive sur laquelle est cultivée une monocouche (couche solide) de cellules bactériennes sont infectées par des particules de phage en utilisant des dilutions en série. Au fur et à mesure que le virus se multiplie, il tue la cellule qui l’« abrite » et pénètre dans les cellules voisines, qui meurent également après l’accumulation de descendants de phages. La zone de cellules mortes est visible à l'œil nu sous la forme d'un point lumineux. De telles taches sont appelées « colonies négatives » ou plaques. La méthode développée a permis d'étudier la descendance de particules virales individuelles, de détecter la recombinaison génétique des virus et de déterminer la structure génétique et les méthodes de réplication des phages avec des détails qui semblaient auparavant incroyables.
Les travaux avec les bactériophages ont contribué à l'élargissement de l'arsenal méthodologique dans l'étude des virus animaux. Jusqu’à présent, la recherche sur les virus vertébrés était principalement réalisée sur des animaux de laboratoire ; de telles expériences demandaient beaucoup de travail, étaient coûteuses et peu informatives. Par la suite, de nouvelles méthodes basées sur l’utilisation de cultures tissulaires ont vu le jour ; les cellules bactériennes utilisées dans les expériences sur les phages ont été remplacées par des cellules vertébrées. Cependant, pour étudier les mécanismes de développement des maladies virales, les expériences sur les animaux de laboratoire sont très importantes et continuent d'être réalisées à l'heure actuelle.
Virus. Classification des virus. Types d'interaction entre cellules et virus
Tailles – de 15 à 2000 nm (certains virus végétaux). Le plus grand parmi les virus animaux et humains est l'agent causal de la variole - jusqu'à 450 nm.
Simple les virus ont une enveloppe - capside, qui se compose uniquement de sous-unités protéiques ( capsomères). Les capsomères de la plupart des virus ont une symétrie hélicoïdale ou cubique. Les virions à symétrie hélicoïdale sont en forme de bâtonnet. La plupart des virus qui infectent les plantes sont construits selon une symétrie de type spirale. La plupart les virus qui infectent les cellules humaines et animales ont une symétrie de type cubique.
Complexe
Complexe les virus peuvent en outre être recouverts d'une membrane superficielle lipoprotéique contenant des glycoprotéines qui font partie de la membrane plasmique de la cellule hôte (par exemple, les virus de la variole, l'hépatite B), c'est-à-dire qu'ils ont supercapside. Grâce aux glycoprotéines, des récepteurs spécifiques sont reconnus à la surface de la membrane de la cellule hôte et la particule virale s'y attache. Les régions glucidiques des glycoprotéines dépassent de la surface du virus sous la forme de bâtonnets pointus. L'enveloppe supplémentaire peut fusionner avec la membrane plasmique de la cellule hôte et faciliter la pénétration du contenu de la particule virale profondément dans la cellule. Des coques supplémentaires peuvent inclure des enzymes qui assurent la synthèse des acides nucléiques viraux dans la cellule hôte et certaines autres réactions.
Les bactériophages ont une structure assez complexe. Ils sont classés comme virus complexes. Par exemple, le bactériophage T4 se compose d'une partie expansée - une tête, un processus et des filaments de queue. La tête est constituée d'une capside qui contient de l'acide nucléique. Le processus comprend un collier, une tige creuse entourée d'une gaine contractile ressemblant à un ressort étendu et une plaque basale avec des épines et des filaments caudaux.
Classification des virus
La classification des virus est basée sur la symétrie des virus et la présence ou l'absence d'une enveloppe externe.
| Désoxyvirus | Ribovirus | ||
| ADN double brin | ADN simple brin | ARN double brin | ARN simple brin |
| Type de symétrie cubique : – sans coques extérieures (adénovirus) ; – avec des membranes externes (herpès) | Type de symétrie cubique : – sans membranes externes (certains phages) | Type de symétrie cubique : – sans enveloppes extérieures (rétrovirus, virus des tumeurs des plaies végétales) | Type de symétrie cubique : – sans coques extérieures (entérovirus, poliovirus) Type de symétrie spirale : – sans enveloppes extérieures (virus de la mosaïque du tabac) ; – avec membranes externes (grippe, rage, virus oncogènes à ARN) |
| Type mixte de symétrie (bactériophages appariés en T) | |||
| Sans un certain type de symétrie (vérole) | |||
Les virus présentent une activité vitale uniquement dans les cellules des organismes vivants. Leur acide nucléique est capable de provoquer la synthèse de particules virales dans la cellule hôte. En dehors de la cellule, les virus ne montrent aucun signe de vie et sont appelés virions .
Le cycle de vie du virus comprend deux phases : extracellulaire(virion), dans lequel il ne montre aucun signe d'activité vitale, et intracellulaire . Les particules virales situées à l’extérieur du corps de l’hôte ne perdent pas leur capacité à infecter pendant un certain temps. Par exemple, le virus de la polio peut rester contagieux pendant plusieurs jours et celui de la variole pendant des mois. Le virus de l'hépatite B le conserve même après une ébullition de courte durée.
Les processus actifs de certains virus se produisent dans le noyau, d'autres dans le cytoplasme et chez certains, à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme.
Types d'interaction entre cellules et virus
Il existe plusieurs types d’interactions entre cellules et virus :
- Productif – l'acide nucléique du virus induit la synthèse de ses propres substances dans la cellule hôte avec formation d'une nouvelle génération.
- Abortif – la reproduction est interrompue à un moment donné et une nouvelle génération ne se forme pas.
- Virogène – l'acide nucléique du virus est intégré au génome de la cellule hôte et n'est pas capable de se reproduire.
Au cours de l'histoire séculaire de notre planète, des envahisseurs invisibles ont constamment entravé le développement de la flore et de la faune.virus(lat. virus - poison).
En raison de leur taille microscopique, les virus n'ont pas une structure multicellulaire interne aussi complexe que celle des organismes vivants, car ils sont plusieurs fois plus petits que n'importe quelle cellule vivante et même beaucoup plus petits que n'importe quelle bactérie. Tous les organismes vivants connus sont sensibles à l’influence des virus, non seulement les humains, les animaux, les reptiles et les poissons, mais aussi toutes sortes de plantes.
Ce n'est qu'au début du XXe siècle, après l'invention du microscope électronique, que les scientifiques ont pu voir de leurs propres yeux de minuscules agents pathogènes, sur lesquels de nombreuses théories avaient déjà été exprimées jusqu'alors. Certains virus humains différaient par leur forme et leur taille. Selon le type de maladie, les symptômes des différentes maladies se manifestent différemment : la peau devient enflammée, organes internes ou des articulations.
Infection virale
En 1852, Dmitri Iosifovitch Ivanovsky (botaniste russe) réussit à obtenir un extrait infectieux de plants de tabac infectés par la maladie de la mosaïque. Cette structure est appelée virus de la mosaïque du tabac.
Structure du virus
Au centre même de la particule virale se trouve le génome (information héréditaire représentée par la structure de l'ADN ou de l'ARN - position 1). Autour du génome se trouve une capside (position 2), qui est représentée par une coque protéique. À la surface de la coque protéique de la capside se trouve une coque lipoprotéique (position 3). Les capsomères sont situés à l'intérieur de la coquille (position 4). Chaque capsomère est constitué d'un ou deux brins protéiques. Le nombre de capsomères pour chaque virus est strictement constant. Chaque virus contient un certain nombre de capsomères, leur nombre est donc différents types virus 
significativement différent. Certains virus n’ont pas de coque protéique (capside) dans leur structure. Ces virus sont appelés virus simples. À l’inverse, les virus qui ont une autre enveloppe externe (lipoprotéine supplémentaire) dans leur structure sont appelés complexes. Les virus ont deux formes de vie. La forme de vie extracellulaire du virus est appelée variante(état de repos, attente). La forme de vie intracellulaire du virus, qui se reproduit activement, est appelée végétative.
Propriétés des virus
Les virus n'ont pas de structure cellulaire, ils sont classés parmi les plus petits organismes vivants, se reproduisent à l'intérieur des cellules, ont une structure simple, la plupart d'entre eux provoquent diverses maladies, chaque type de virus ne reconnaît et n'infecte que certains types de cellules, ne contiennent qu'un seul type d'acide nucléique (ADN ou ARN) .
Classification des virus
Comment les cellules du corps absorbent-elles les substances ?
Contrairement à d’autres organismes vivants, un virus a besoin de cellules vivantes pour se reproduire. Par lui-même, il ne peut pas se reproduire. Par exemple, les cellules du corps humain sont constituées d'un noyau (l'ADN y est concentré - la carte génétique, le plan d'action de la cellule pour maintenir ses fonctions vitales). Le noyau cellulaire est entouré de cytoplasme dans lequel se trouvent les mitochondries (elles produisent de l'énergie pour les réactions chimiques), les lysosomes (ils décomposent les matériaux reçus de l'extérieur), les polysomes et les ribosomes (ils produisent des protéines et des enzymes pour effectuer des réactions chimiques qui se produisent dans le cellule). L'ensemble Le cytoplasme de la cellule, ou plutôt son espace, est pénétré par un réseau de tubules à travers lesquels les substances nécessaires sont absorbées et les substances inutiles sont éliminées. La cellule est également entourée d'une membrane qui la protège et agit comme. un filtre bidirectionnel. La membrane cellulaire vibre constamment. Lorsqu'il y a un corpuscule protéique à la surface de la membrane, il se plie et l'enferme dans une vésicule digestive, qui l'attire ensuite dans la cellule. la cellule (noyau) reconnaît la substance provenant de l'extérieur et donne une série de commandes aux centres situés dans le cytoplasme. Ils décomposent la substance entrante en composés plus simples et utilisent certains des composés utiles pour maintenir la vie. et les connexions inutiles sont supprimées à l'extérieur de la cellule. C'est ainsi que s'effectue le processus d'absorption, de digestion, d'assimilation des substances dans la cellule et d'élimination des substances inutiles.
Reproduction de virus
Comme indiqué ci-dessus, un virus a besoin de cellules vivantes pour se reproduire, car il ne peut pas se reproduire tout seul. Le processus de pénétration du virus dans une cellule comprend plusieurs étapes.
La première étape de la pénétration du virus dans une cellule est son dépôt (adsorption par interaction électrique) à la surface de la cellule cible. La cellule cible, à son tour, doit posséder les récepteurs de surface appropriés. Sans la présence de récepteurs de surface appropriés, le virus ne peut pas s’attacher à la cellule. Par conséquent, un virus qui s’est attaché à une cellule à la suite d’une interaction électrique peut être éliminé en le secouant. La deuxième étape de la pénétration du virus dans la cellule est dite irréversible. Si les récepteurs appropriés sont présents, le virus s'attache à la cellule et les pointes ou fils protéiques commencent à interagir avec les récepteurs de la cellule. Les récepteurs cellulaires sont une protéine ou une glycoprotéine, généralement spécifique à chaque virus.
Au cours de la troisième étape, le virus est absorbé (déplacé) dans la membrane cellulaire à l’aide de vésicules membranaires intracellulaires.
Au cours de la quatrième étape, les enzymes cellulaires décomposent les protéines virales, et ainsi le génome du virus, qui contient des informations héréditaires, représentées par la structure de l'ADN ou de l'ARN, est libéré de « l'emprisonnement ». Ensuite, l’hélice d’ARN se déroule rapidement et s’engouffre dans le noyau cellulaire. Dans le noyau cellulaire, le génome du virus modifie l'information génétique de la cellule et met en œuvre la sienne. À la suite de tels changements, le travail de la cellule est complètement désorganisé et au lieu des protéines et des enzymes dont elle a besoin, la cellule commence à synthétiser des protéines et des enzymes virales (modifiées).
Le temps écoulé entre le moment où le virus pénètre dans la cellule et la libération de nouveaux variants est appelé période de latence ou de latence. Elle peut varier de plusieurs heures (variole, grippe) à plusieurs jours (rougeole, adénovirus).
