2. MULTIPLICATION DES VIRUS

2.1. Conditions de multiplication des virus

Se multiplier pour un être vivant, c’est reproduire un édifice fait d'un ensemble complexe et précisément organisé de macromolécules. Pour réussir un tel édifice, il faut quatre sortes d'éléments.

1) Le plan de travail : c'est l'information génétique du virus contenue dans son génome et fondée sur la séquence des bases de son ADN ou ARN.

2) La matière première : de petites molécules telles qu’acides aminés, acides gras, nucléotides. Le virus n'a pas de réserves de petites molécules et n’a pas non plus de système, même primitif, qui lui permettrait de puiser ces composants dans le milieu extérieur.

3) L'énergie : c'est l'énergie libérée par hydrolyse de composés tels que l'ATP. Le virus n'a pas de réserve d'ATP ni les moyens d'en constituer ; il n’a aucune source d’énergie propre.

4) Les accélérateurs biologiques : les enzymes. Sans enzymes, les assemblages ne se feraient pas ou si lentement que les édifices biologiques seraient détruits durant leur construction.

Les virus n'ont pas les chaînes enzymatiques des grandes voies de synthèse biologique. Un virus est donc incapable par lui-même de synthétiser un autre virus, alors qu'une bactérie est capable de produire une autre bactérie. Pour se multiplier, un virus n'a que son génome et doit l’introduire dans un endroit où se trouvent des sources de matière première, des sources d'énergie, des enzymes : l'intérieur d'une cellule vivante. C'est donc la cellule infectée qui va fabriquer de nouveaux virus, selon un procédé de biosynthèse que l'on appelle réplication.

2.2. Etapes de la multiplication d’un virus

2.2.1. Attachement

Le cycle viral commence par l'attachement de la surface virale à la surface cellulaire. Il se fait par des protéines de la capside pour les virus nus, par des glycoprotéines de l’enveloppe pour les virus enveloppés. Ces protéines ou glycoprotéines s’attachent à des récepteurs spécifiques situés sur la membrane cytoplasmique de la cellule hôte.

Ce besoin de récepteurs cellulaires spécifiques pour les virus explique qu'un virus donné ne peut infecter qu'un nombre restreint d'espèces animales (tropisme d’hôte) et que certains tissus ou cellules chez celles-ci (tropisme tissulaire et cellulaire).

Ainsi, les poliovirus infectent l'homme et, expérimentalement, les singes supérieurs, mais pas les rongeurs parce que les récepteurs des poliovirus ne trouvent uniquement sur les cellules de primates. En revanche, le virus de la fièvre jaune, qui se multiplie chez l'homme, le singe et le moustique, a des récepteurs à la surface des cellules de ces trois espèces très différentes.

2.2.2. Pénétration

Le virus pénètre à l'intérieur de la cellule. Pour les virus nus, cela survient essentiellement par un processus d’endocytose. Pour les virus enveloppés, cela s’effectue par endocytose ou directement par fusion entre l'enveloppe virale et la membrane cytoplasmique, processus dénommé fusion-lyse.

Cette fusion-lyse conduit à la formation d'un pore (trou) qui permet le passage de la capside dans le cytoplasme. Elle résulte de l’action d’une glycoprotéine fusogène de l’enveloppe virale telle que la glycoprotéine gp41 dans le cas du HIV.

2.2.3. Décapsidation

Les structures virales sont ensuite dégradées, à l'exception du génome qui, débarrassé de la capside, se trouve libéré dans la cellule. Il est nécessaire que la capside soit détruite, ou au moins très remaniée, pour que le génome puisse interagir avec la machinerie cellulaire.

2.2.4. Réplication

Le génome viral libéré prend la direction des synthèses dans la cellule, se substituant en totalité ou en partie au génome cellulaire. Désormais, la cellule va produire des virus. Plus précisément, elle va faire des copies (répliques) du génome viral, des protéines virales de capside et glycoprotéines d’enveloppe pour les virus enveloppés. Le mécanisme de cette réplication virale varie selon que le génome est à ARN ou ADN. Mais, dans tous les cas, c'est par des ARN messagers viraux que les génomes viraux transmettent leur information et donnent leurs ordres à la machinerie cellulaire. Dès que des ARN messagers viraux apparaissent dans la cellule infectée, celle-ci est "piégée" : les virus ont été ainsi comparés à des agents subversifs.

2.2.4.1. Synthèse des ARN messagers

Suivant les virus, l'élaboration des messagers viraux ou transcription est une opération plus ou moins complexe. Pour les poliovirus, tout est simple : le génome est un ARN qui sert d’emblée de messager ; il est dit de polarité positive ou "positif" et immédiatement traduit par les ribosomes cellulaires en protéines virales, sans transcription préalable. Pour les virus à ADN, il faut nécessairement une transcription des messagers. Pour les rétrovirus, HTLV et HIV, il y a également une transcription mais particulière : transcription du génome à ARN en une copie d’ADN qui sera

intégrée dans l’ADN cellulaire. Cette transcription est effectuée par une transcriptase virale dite inverse (TI) car elle catalyse l'opération inverse de la transcription cellulaire normale d’ADN en ARN (en anglais, reverse transcriptase [RT]). Les ARN messagers des rétrovirus sont ensuite transcrits à partir de la copie d’ADN intégrée, comme pour les gènes cellulaires.

2.2.4.2. Synthèse des enzymes et protéines codées par le virus

La synthèse des composants viraux par la cellule exige généralement un réajustement de la machinerie cellulaire. Ainsi, la cellule normale est incapable de répliquer l’ARN des poliovirus, ce qui consiste à copier de l’ARN sur une matrice d’ARN. Cela nécessite une enzyme appelée réplicase, qui est une ARN polymérase ARN-dépendante. Dans la cellule normale, une telle enzyme n'existe pas : les ARN cellulaires sont synthétisés par des ARN polymérases ADN-dépendantes,utilisant une matrice d’ADN qui est le génome cellulaire. Pour se multiplier dans une cellule, un

poliovirus et d’une façon générale tous les virus à ARN, doivent faire fabriquer par la cellule infectée cette enzyme nouvelle, la réplicase, La TI des rétrovirus est également une enzyme viro induite.

Certains gènes viraux codent des protéines transactivatrices. Tel est le cas de la protéine TAT du HIV qui active d'un facteur 50 la transcription des messagers viraux à partir de l’ADN proviral intégré dans la cellule.

La synthèse des protéines virales passe, pour certains virus, par la synthèse d'un précurseur unique, polypeptide géant secondairement clivé par des protéases pour obtenir les différentes protéines virales. Certaines de ces protéases (exemples du HIV et du virus de l'hépatite C) sont des enzymes virales qui vont s'autocliver à partir d’un précurseur protéique.

2.2.5. Assemblage

Les nouveaux génomes fabriqués par la cellule s'entourent de nouvelles protéines virales elles-aussi fabriquées par la cellule. Cet emballage est l'encapsidation (l'inverse de la décapsidation) des génomes qui aboutit à la formation de nouvelles particules virales.

2.2.6. Libération

Les nouveaux virus sont libérés par la cellule par éclatement cellulaire pour les virus nus, par bourgeonnement pour les virus enveloppés. C'est lors du bourgeonnement que les virus enveloppés reçoivent leur enveloppe hérissée de spicules glycoprotéiques. Une cellule infectée produit de l’ordre de 100 à 1000 particules virales. La multiplication d'un virus est donc très différente de la multiplication d'une bactérie ou d’une cellule eucaryote car le virus n’augmente pas de taille et ne se

divise pas : il sort sous forme complète de la cellule et ne se modifie plus avant d’infecter une autre cellule.