Virus

Virus
Rotavirus
Classification des virus
Groupe:	I-VII
Groupes
I: virus dsDNA JE JE: virus ADNsb III: virus ARN double brin IV: (+) virus ARNss V: (-) virus à ARNss VI: virus ssRNA-RT VII: les virus ADN double brin-RT

Un virus est un petit agent infectieux qui peut se répliquer qu'à l'intérieur de la salle de cellules d'un organisme. Les virus peuvent infecter tous les types d'organismes, d' animaux et de plantes à des bactéries et archées.

Depuis 1892 article de Dmitri Ivanovski décrivant un agent pathogène non bactérienne infecter des plants de tabac, et la découverte de la virus de la mosaïque du tabac par Martinus Beijerinck en 1898, environ 5000 virus ont été décrits en détail, mais il ya des millions de types différents. Les virus sont trouvés dans presque chaque écosystème sur Terre et sont le type d'entité biologique la plus abondante. L'étude des virus est connu comme virologie, une sous-spécialité de la microbiologie.

Particules de type viral (appelés virions) se composent de deux ou trois parties: i) la du matériel génétique à partir soit de l'ADN ou ARN, de longues molécules qui contiennent l'information génétique; ii) une protéine manteau qui protège ces gènes; et dans certains cas, iii) un enveloppe de lipides qui entoure la couche de protéine quand ils sont à l'extérieur d'une cellule. Les formes de virus vont de la simple hélicoïdal et icosaédriques formes de structures plus complexes. Le virus moyenne est d'environ un centième de la taille moyenne de la bactérie. La plupart des virus sont trop petites pour être vues directement avec un microscope optique .

Les origines du virus dans le histoire de l'évolution de la vie ne sont pas claires: certains peuvent avoir évolué à partir plasmides - morceaux d'ADN qui peut se déplacer entre les cellules - tandis que d'autres peuvent avoir évolué à partir de bactéries. Dans l'évolution, les virus sont un moyen important de transfert horizontal de gènes, ce qui augmente la diversité génétique. Les virus sont considérés par certains comme une forme de vie, parce qu'ils sont porteurs de matériel génétique, de reproduire et d'évoluer par la sélection naturelle. Cependant, ils ne ont pas les caractéristiques clés (tels que la structure cellulaire) qui sont généralement considérés faut compter que la vie. Parce qu'ils possèdent certaines mais pas toutes ces qualités, les virus ont été décrits comme des «organismes à la lisière de la vie".

Les virus se propagent à bien des égards; virus dans les plantes sont souvent transmis d'une plante à par les insectes qui se nourrissent de sève de la plante, comme les pucerons ; virus chez les animaux peuvent être portés par suceurs de sang des insectes. Ces organismes porteurs de maladies sont connus comme vecteurs. Les virus grippaux se propagent par la toux et les éternuements. Norovirus et le rotavirus, le virus des causes fréquentes de gastro-entérite , sont transmis par le fécale-orale itinéraire et sont transmis de personne à personne par contact, entrant dans le corps dans les aliments ou l'eau. VIH est l'un des virus transmis par contact sexuel et par l'exposition à du sang infecté. La gamme de cellules hôtes qui peuvent infecter un virus est appelé son " gamme d'hôtes ". Cela peut être étroit ou, comme quand un virus est capable d'infecter de nombreuses espèces, large.

Les infections virales chez les animaux provoquent une réponse immunitaire qui élimine généralement le virus infectant. Les réponses immunitaires peuvent également être produits par vaccins, qui confèrent une acquis artificiellement l'immunité à l'infection virale spécifique. Toutefois, certains virus y compris ceux qui causent le sida et hépatite virale éluder ces réponses immunitaires et entraîner infections chroniques. Les antibiotiques ne ont aucun effet sur les virus, mais plusieurs les médicaments antiviraux ont été développés.

Étymologie

Le mot est de la latine virus se référant à poison et d'autres substances nocives, d'abord utilisé en anglais en 1392. virulent, de virulentus latine (toxique), remonte à 1400. Un sens d '«agent responsable de la maladie infectieuse" est la première fois en 1728 , avant la découverte du virus par Dmitri Ivanovski en 1892. Le pluriel est virus. Les dates virales adjectif pour 1948. Le virion terme (des virions pluriel), qui date de 1959, est également utilisé pour se référer à une seule particule virale, stable infectieux qui est libérée de la cellule et est parfaitement capable d'infecter d'autres cellules de la même taper.

Histoire

Martinus Beijerinck dans son laboratoire en 1921

Louis Pasteur a été incapable de trouver un agent causal de la rage et spéculé sur un agent pathogène trop petits pour être détectés à l'aide d'un microscope. En 1884, les Français microbiologiste Charles Chamberland inventé un filtre (connu aujourd'hui sous le Filtre Chamberland ou le filtre Chamberland-Pasteur) avec des pores plus petits que les bactéries. Ainsi, il pouvait passer une solution contenant des bactéries à travers le filtre et complètement les retirer de la solution. En 1892, le biologiste russe Dmitri Ivanovski utilisé ce filtre pour étudier ce qui est maintenant connu sous le nom virus de la mosaïque du tabac. Ses expériences ont montré que des extraits de feuilles broyées de plants de tabac infectés restent infectieux après filtration. Ivanovsky suggéré l'infection peut être causée par une toxine produite par des bactéries, mais n'a pas poursuivi l'idée. À l'époque, on pensait que tous les agents infectieux pourraient être conservés par des filtres et cultivées sur un milieu nutritif - cela faisait partie de la théorie des germes de la maladie. En 1898, le microbiologiste néerlandais Martinus Beijerinck répété les expériences et est devenu convaincu que la solution filtrée contenait une nouvelle forme de l'agent infectieux. Il a observé que l'agent multiplié uniquement dans les cellules qui ont été divisent, mais que ses expériences ne montrent qu'elle a été faite de particules, il a appelé un contagium vivum fluidum (soluble germe de la vie) et ré-introduit le mot virus. Beijerinck maintenu que les virus étaient de nature liquide, une théorie plus tard discrédité par Wendell Stanley, qui ont prouvé qu'ils étaient particulaire. Dans la même année Friedrich Loeffler et Frosch passé le premier virus animal - agent Fièvre aphteuse ( aphtovirus) - à travers un filtre similaire.

Au début du 20e siècle, le bactériologiste anglais Frederick Twort découvert un groupe de virus qui infectent les bactéries, maintenant appelé bactériophages (ou phages couramment), et le microbiologiste canadienne-française Félix d'Hérelle décrit virus qui, lorsqu'il est ajouté à bactéries sur agar, serait produire des zones de bactéries mortes. Il dilué précisément une suspension de ces virus et a découvert que les plus hautes dilutions (concentrations de virus les plus bas), plutôt que de tuer toutes les bactéries, formés zones discrètes d'organismes morts. Compter ces domaines et en multipliant par le facteur de dilution lui a permis de calculer le nombre de virus dans la suspension d'origine. Les phages ont été annoncés comme un traitement potentiel pour les maladies telles que la typhoïde et le choléra , mais leur promesse a été oublié avec le développement de pénicilline. L'étude des phages permis de mieux comprendre la mise sous tension et hors tension de gènes, et un mécanisme utile pour introduire des gènes étrangers dans des bactéries.

A la fin du 19ème siècle, les virus ont été définis en termes de leur infectivité, leur aptitude à être filtré, et leur exigence d'hôtes vivants. Virus avait été cultivé uniquement dans les plantes et les animaux. En 1906, Ross Granville Harrison a inventé une méthode pour la culture en tissu ganglions, et, en 1913, E. Steinhardt, C. israélienne, et RA Lambert utilisé cette méthode de croître virus de la vaccine dans des fragments de cochon Guinée tissu cornéen. En 1928, HB Maitland Maitland et MC ont augmenté virus de la vaccine dans les suspensions des reins de poule hachée. Leur méthode n'a pas été largement adopté jusqu'à ce que les années 1950, lorsque poliovirus a été cultivé à grande échelle pour la production de vaccins.

Une autre percée est venue en 1931, lorsque le pathologiste américain Ernest William Goodpasture grandi grippe et plusieurs autres virus dans des œufs de poules fécondés. En 1949, John Franklin Enders, Thomas Weller, et Frederick Robbins a grandi virus de la polio dans les cellules cultivées d'embryon humain, le premier virus à être cultivé sans l'aide de tissus d'origine animale solide ou les œufs. Ce travail a permis Jonas Salk de faire un efficace vaccin contre la polio.

Les premières images de virus ont été obtenus sur de l'invention microscopie électronique en 1931 par les ingénieurs allemands Ernst Ruska et Max Knoll. En 1935, biochimiste et virologue américain Wendell Meredith Stanley a examiné le virus mosaïque du tabac et l'a trouvé était surtout faite de protéines. Un peu plus tard, ce virus a été séparé en protéines et d'ARN pièces. Le virus de la mosaïque du tabac était le premier à être cristallisée et sa structure pourrait donc être élucidée en détail. La première Diffraction X-ray images du virus cristallisé ont été obtenus par Bernal et Fankuchen en 1941. Sur la base de ses photos, Rosalind Franklin a découvert la structure complète du virus en 1955. Dans la même année, Heinz-Fraenkel et Conrat Robley Williams a montré que le tabac purifié l'ARN du virus de la mosaïque et sa protéine d'enveloppe peuvent se assembler pour former par virus fonctionnels, ce qui suggère que ce mécanisme simple est probablement le moyen par lequel les virus ont été créés à l'intérieur de leurs cellules hôtes.

La seconde moitié du 20e siècle a été l'âge d'or de la découverte du virus et la plupart des plus de 2 000 espèces reconnues animale, végétale, et les virus bactériens ont été découverts au cours de ces années. En 1957, artérivirus équine et la cause de La diarrhée virale bovine (un pestivirus) ont été découverts. En 1963, le virus de l'hépatite B a été découvert par Baruch Blumberg, et en 1965, Howard Temin décrit la première rétrovirus. Transcriptase inverse, la clé enzyme qui rétrovirus utiliser pour traduire leur ARN en ADN, a été décrite pour la première en 1970, indépendamment par Howard Temin et David Baltimore. En 1983, L'équipe de Luc Montagnier à la Institut Pasteur de France , d'abord isolé les rétrovirus maintenant appelé VIH.

Origines

Les virus sont trouvés partout où il ya la vie et ont probablement existé depuis premières cellules évolué vivant. L'origine du virus ne est pas claire, car ils ne font pas de fossiles, pour techniques moléculaires ont été utilisés pour comparer l'ADN ou de l'ARN du virus et sont un moyen utile d'étudier la façon dont ils se levèrent. Il ya trois principales hypothèses qui tentent d'expliquer les origines de virus:

Hypothèse régressive

Les virus peuvent avoir été une fois de petites cellules qui parasitées cellules plus grandes. Au fil du temps, les gènes ne sont pas requis par leur parasitisme ont été perdus. Les bactéries rickettsies et chlamydia sont des cellules qui, comme les virus, peuvent se reproduire qu'à l'intérieur des cellules hôtes vit. Ils corroborent cette hypothèse, que leur dépendance sur le parasitisme est susceptible d'avoir causé la perte de gènes qui leur ont permis de survivre à l'extérieur d'une cellule. Cela se appelle aussi l'hypothèse de dégénérescence, ou l'hypothèse de réduction.

Cellular hypothèse de l'origine

Certains virus peuvent avoir évolué à partir de morceaux d'ADN ou d'ARN que «échappés» à partir des gènes d'un organisme plus grand. L'ADN échappé aurait pu provenir plasmides (morceaux d'ADN nu qui peuvent se déplacer entre les cellules) ou transposons (molécules d'ADN qui se réplique et se déplacer vers des positions différentes au sein des gènes de la cellule). Une fois appelés «gènes sauteurs», les transposons sont des exemples de éléments génétiques mobiles et pourraient être à l'origine de certains virus. Ils ont été découverts dans le maïs par Barbara McClintock en 1950. Cela est parfois appelé l'hypothèse de vagabondage, ou l'hypothèse d'échappement.

hypothèse de coévolution

Cela se appelle aussi l'hypothèse de virus et unième et propose que les virus peuvent avoir évolué à partir de molécules complexes de protéines et acide nucléique en même temps que les cellules est apparue sur Terre et aurait été dépendant de la vie cellulaire pendant des milliards d'années. Viroïdes sont des molécules d'ARN qui ne sont pas classés comme des virus parce qu'ils manquent un manteau de protéines. Cependant, ils ont des caractéristiques qui sont communes à plusieurs virus et sont souvent appelés agents sous-virales. Viroïdes sont des pathogènes importants des plantes. Ils ne codent pas pour des protéines mais interagissent avec la cellule hôte et utilisent la machinerie de l'hôte pour leur réplication. Le virus de l'hépatite delta de l'homme a un ARN génome semblable à viroïdes mais a un manteau de protéines provenant de virus de l'hépatite B et ne peut pas produire l'un des siens. Il est, par conséquent, un virus défectif et ne peut pas se répliquer sans l'aide de virus de l'hépatite B. De manière similaire, la Virophage dépend mimivirus, qui infecte le protozoaire Acanthamoeba castellanii. Ces virus qui dépendent de la présence d'autres espèces de virus dans la cellule hôte sont appelés satellites et peuvent représenter intermédiaires évolution de viroïdes et les virus.

Dans le passé, il y avait des problèmes avec tous ces hypothèses: l'hypothèse régressive n'a pas expliqué pourquoi même le plus petit des parasites cellulaires ne ressemblent virus en aucune façon. L'hypothèse d'échappement n'a pas expliqué les capsides complexes et d'autres structures sur des particules de virus. L'hypothèse de virus et unième contrevenu à la définition de virus en ce qu'ils nécessitent des cellules hôtes. Les virus sont maintenant reconnue comme ancienne et avoir des origines qui datent d'avant la divergence de la vie dans le trois domaines. Cette découverte a conduit virologues modernes de reconsidérer et de réévaluer ces trois hypothèses classiques.

La preuve d'une monde ancestral de cellules d'ARN et l'analyse informatique de séquences virales et d'accueil ADN sont de donner une meilleure compréhension des relations évolutives entre les différents virus et peut aider à identifier les ancêtres des virus modernes. À ce jour, ces analyses ne ont pas prouvé laquelle de ces hypothèses est correcte. Toutefois, il semble peu probable que tous les virus connus ont un ancêtre commun, et les virus ont probablement surgi à plusieurs reprises dans le passé par un ou plusieurs mécanismes.

Les prions sont des protéines infectieuses qui ne contiennent pas d'ADN ou d'ARN. Ils peuvent provoquer des infections telles que tremblante du mouton, encéphalopathie spongiforme bovine (la «vache folle») chez les bovins, et la maladie débilitante chronique chez le cerf; chez l'homme des maladies à prions comprennent Kuru , La maladie de Creutzfeldt-Jakob, et Syndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker. Bien que les prions sont fondamentalement différents des virus et des viroïdes, leur découverte donne du crédit à la théorie que les virus auraient évolué à partir de molécules d'auto-réplication.

Microbiologie

propriétés de la vie

Les opinions diffèrent quant virus sont une forme de vie , ou structures organiques qui interagissent avec les organismes vivants. Ils ont été décrits comme des «organismes à la lisière de la vie", car ils ressemblent à des organismes en ce qu'ils possèdent des gènes et évoluent par la sélection naturelle, et se reproduisent en créant de multiples copies d'eux-mêmes à travers l'auto-assemblage. Bien qu'ils ont des gènes, ils ne ont pas une structure cellulaire, qui est souvent considérée comme l'unité de base de la vie. Les virus ne ont pas leur propre le métabolisme, et nécessitent une cellule hôte pour fabriquer de nouveaux produits. Ils ne peuvent donc pas naturellement se reproduire en dehors d'une cellule hôte - bien que les espèces bactériennes telles que rickettsies et chlamydia sont considérés comme organismes malgré la même limitation vivant. Formes d'utilisation de vie reconnus la division cellulaire de reproduire, alors que les virus se assemblent spontanément dans les cellules. Ils diffèrent de la croissance autonome de cristaux comme ils héritent des mutations génétiques tout en étant soumis à la sélection naturelle. Virus auto-assemblage dans les cellules hôtes a des implications pour l'étude de la origine de la vie, car il accorde plus de crédibilité à l'hypothèse que la vie a pu commencer aussi des molécules organiques auto-assemblage.

Structure

Diagramme de la façon dont un virus capside peut être construit en utilisant des copies multiples de seulement deux molécules de protéines

Structure de icosaédrique Virus niébé Mosaïque

Les virus présentent une grande diversité de formes et de tailles, appelée morphologies. En général, les virus sont beaucoup plus petits que les bactéries. La plupart des virus qui ont été étudiés ont un diamètre entre 20 et 300 nanomètres. Certains filovirus ont une longueur totale allant jusqu'à 1400 nm; leurs diamètres ne sont que d'environ 80 nm. La plupart des virus ne peuvent pas être vus avec un microscope optique afin balayage et à transmission microscopes électroniques sont utilisés pour visualiser les virions. Pour augmenter le contraste entre les virus et l'arrière-plan, denses aux électrons «taches» sont utilisés. Les solutions de sels de métaux lourds, tels que le tungstène , qui dispersent les électrons provenant de régions recouvertes de la tache. Lorsque virions sont revêtues de taches (coloration positive), finesse des détails est masqué. Coloration négative surmonte ce problème par coloration du fond seulement.

Une particule de virus, connu comme un virion, est constitué d'acide nucléique entouré par une couche protectrice d'une protéine appelée capside. Ceux-ci sont formés à partir de sous-unités protéiques identiques appelés capsomères. Les virus peuvent avoir un lipide "enveloppe" provenant de l'hôte membrane cellulaire. La capside est composée de protéines codées par le virus génome et sa forme sert de base pour la distinction morphologique. Sous-unités protéiques codées viralement se auto-assembler pour former un capside, en général nécessitant la présence du génome du virus. Code des virus complexes pour des protéines qui aident à la construction de leur capside. Les protéines associées à l'acide nucléique sont connus comme nucléoprotéines, et l'association des protéines de la capside virale avec de l'acide nucléique viral est appelé une nucléocapside. La capside du virus et la structure entière peuvent être mécaniquement (physiquement) sondés par La microscopie à force atomique. En général, il ya quatre principaux types de virus morphologiques:

Structure du virus de la mosaïque du tabac: ARN enroulé en hélice de répétition des sous-unités protéiques

Au microscope électronique icosaédrique adénovirus

les virus de l'herpès ont une enveloppe lipidique

Hélicoïdal

Ces virus sont constitués d'un seul type de capsomère empilés autour d'un axe central pour former une structure en hélice, qui peut avoir une cavité centrale, ou un tube creux. Cette disposition résulte de virions forme de baguette ou filamenteux: Ceux-ci peuvent être court et très rigide, ou à long et très souple. Le matériel génétique, en général, de l'ARN simple brin, mais ADNsb dans certains cas, est lié à l'hélice de la protéine par des interactions entre l'acide nucléique chargé négativement et des charges positives sur la protéine. Dans l'ensemble, la longueur d'une capside hélicoïdale est liée à la longueur de l'acide nucléique qu'il contient et le diamètre est fonction de la taille et la disposition des capsomères. Le virus bien étudié la mosaïque du tabac est un exemple d'un virus hélicoïdale.

Icosaédrique

La plupart des virus animaux sont icosaédrique ou quasi-sphérique à symétrie icosaédrique. Un régulière icosaèdre est la meilleure façon de former une enveloppe fermée à partir de sous-unités identiques. Le nombre minimum de capsomères identiques requise est de douze, chacun composé de cinq sous-unités identiques. De nombreux virus, comme les rotavirus, ont plus de douze capsomères et apparaissent sphérique, mais ils conservent cette symétrie. Capsomères aux sommets sont entourés par cinq autres capsomères et sont appelés pentons. Capsomères sur les faces triangulaires sont entourés par six autres et sont appelés hexons. Hexons sont essentiellement plat et pentons, qui forment les sommets 12, sont courbes. La même protéine peut agir en tant que sous-unité à la fois des pentamères et hexamères ou ils peuvent être composés de protéines différentes.

Allongée

Ce est un icosaèdre allongée le long de l'axe quintuplé et est un arrangement commun des chefs de bactériophages. Cette structure se compose d'un cylindre avec un capuchon à chaque extrémité.

Enveloppe

Certaines espèces de virus se enveloppent d'une forme modifiée de l'un des les membranes cellulaires, soit la membrane externe entourant une cellule hôte infectée ou des membranes internes telles que la membrane nucléaire ou réticulum endoplasmique, gagnant ainsi une bicouche lipidique externe connu comme une enveloppe virale. Cette membrane est parsemée de protéines codées par le génome viral et génome de l'hôte; la membrane lipidique et des hydrates de carbone se présentent proviennent entièrement de l'hôte. Le virus de la grippe et le VIH utilisent cette stratégie. La plupart des virus enveloppés sont tributaires de l'enveloppe pour leur infectiosité.

Complexe

Ces virus possèdent une capside qui ne est ni purement hélicoïdale ni purement icosaédrique, et que peuvent posséder des structures supplémentaires tels que les queues de protéines ou une paroi extérieure complexe. Certains bacteriophages, tels que Phage T4, ont une structure complexe constituée d'une tête icosaédrique lié à une queue hélicoïdale, qui peut avoir un hexagonal plaque de base avec des fibres faisant saillie de protéine de queue. Cette structure de queue agit comme une seringue moléculaire, la fixation de l'hôte bactérien et en injectant ensuite le génome viral dans la cellule.

Les poxvirus sont grandes, les virus complexes qui ont une morphologie inhabituelle. Le génome viral est associé à des protéines à l'intérieur d'une structure de disque central connu comme un nucléoïde. Le nucléoïde est entouré par une membrane et de deux corps latéraux de fonction inconnue. Le virus a une enveloppe extérieure avec une couche épaisse de protéine clouté sur sa surface. L'ensemble est légèrement virion pleïomorphe, allant de la forme ovoïde à brique. Mimivirus est le plus grand caractérisé virus, d'un diamètre de capside de 400 nm. filaments de protéines de mesure 100 nm projet depuis la surface. La capside hexagonale apparaît sous un microscope électronique, donc la capside icosaédrique est probablement. En 2011, les chercheurs ont découvert un virus plus grande sur le plancher océanique de la côte de Las Cruces, Chili . Provisoirement nommée Megavirus chilensis chilensis, il peut être vu avec un microscope optique de base.

Certains virus qui infectent Archaea ont des structures complexes qui ne sont pas liés à toute autre forme de virus, avec une grande variété de formes inhabituelles, allant de structures en forme de fuseau, à des virus qui ressemblent tiges crochetés, larmes ou même des bouteilles. D'autres virus d'archées ressembler aux bactériophages à queue, et peuvent avoir de multiples structures de queue.

Génome

Une énorme variété de structures génomiques peut être observé chez les espèces virales; en tant que groupe, ils contiennent la diversité génomique plus structurelle que les plantes, les animaux, les archées, ou des bactéries. Il ya des millions de différents types de virus, bien que seulement environ 5000 d'entre eux ont été décrits en détail. Un virus a des gènes soit d'ADN ou d'ARN et est appelé un virus à ADN ou un virus à ARN, respectivement. La grande majorité des virus ont des génomes d'ARN. Les virus des plantes ont tendance à avoir les génomes et les bactériophages ARN simple brin ont tendance à avoir des génomes d'ADN double brin.

Les génomes viraux sont circulaires, comme dans le polyomavirus ou linéaire, comme dans le adénovirus. Le type d'acide nucléique ne est pas pertinente pour la forme du génome. Parmi les virus à ARN et certains virus à ADN, le génome est souvent divisé en parties séparées, auquel cas il est appelé segmenté. Pour les virus à ARN, chaque segment souvent seulement les codes pour une protéine et ils sont habituellement trouvés ensemble dans une capside. Cependant, tous les segments ne ont pas à être dans le même virion du virus infectieux soit, comme le montre virus de la mosaïque du brome et de plusieurs autres virus végétaux.

Un génome viral, indépendamment du type de l'acide nucléique, est presque toujours soit simple brin ou double brin. Génomes à brin unique sont constitués d'un acide nucléique non apparié, analogue à une moitié d'une échelle divisée par le milieu. Génomes double brin se composent de deux acides nucléiques complémentaires appariés, analogues à une échelle. Les particules virales de certaines familles de virus, tels que ceux appartenant à la Hepadnaviridae, contient un génome qui est partiellement à double brin et partiellement simple brin.

Pour la plupart des virus avec des génomes d'ARN et certaines avec des génomes d'ADN simple brin, les brins simples sont dits être soit sens positif (appelé plus-brin) ou sens négatif (appelé le brin moins), en fonction de si oui ou non ils sont complémentaires à l'virale ARN messager (ARNm). De sens positif est de l'ARN viral dans le même sens que l'ARNm viral et donc au moins une partie de celui-ci peut être immédiatement traduit par la cellule hôte. De sens négatif de l'ARN viral est complémentaire de l'ARNm et par conséquent doit être converti en ARN de sens positif par un ARN polymérase ARN-dépendante avant la traduction. nomenclature de l'ADN de virus avec un seul sens ADNss génomique est similaire à la nomenclature de l'ARN, en ce que le brin codant de l'ARNm viral est complémentaire (-), et le brin non codant est une copie de celui-ci (+). Cependant, plusieurs types de virus à ARNss ADNsb et ont des génomes qui sont ambisens en ce que la transcription peut se produire de deux brins en un double brin réplicatif intermédiaire. Des exemples comprennent géminivirus, qui sont des virus de plantes et ADNsb arénavirus, qui sont des virus à ARNss d'animaux.

la taille du génome varie beaucoup entre les espèces. Les plus petits génomes viraux - circovirus ADNsb, famille Circoviridae - code pour les protéines et seulement deux ont une taille de génome de seulement deux kilobases; le plus large - mimiviruses - ont des tailles génome de plus de 1,2 mégabases et le code pour plus de mille protéines. En général, les virus à ARN ont des tailles plus petites que le génome des virus à ADN en raison d'un taux d'erreur plus élevé lors de la réplication, et ont une limite de taille supérieure. Au-delà de cette limite, les erreurs dans le génome lors de la réplication du virus rendent inutile ou non compétitif. Pour compenser cela, des virus à ARN ont souvent des génomes segmentés - du génome est divisé en plus petites molécules - qui réduit le risque qu'une erreur dans un génome à un seul composant va neutraliser l'ensemble du génome. En revanche, les virus à ADN ont généralement des génomes plus grands du fait de la haute fidélité de leurs enzymes de réplication. Virus simple brin ADN sont une exception à cette règle, cependant, que les taux de mutation de ces génomes peuvent approcher l'extrême de l'affaire du virus à ARN simple brin.

Comment antigénique changement ou réassortiment, peut entraîner des souches hautement pathogènes nouveaux et de grippe humaine

Les virus subissent des changements génétiques par plusieurs mécanismes. Il se agit notamment d'un processus appelé où dérive génétique bases individuelles dans l'ADN ou de l'ARN muter à d'autres bases. La plupart de ceux-ci mutations ponctuelles sont "silencieux" - ils ne changent pas la protéine que le gène code - mais d'autres peuvent conférer des avantages évolutifs tels que la résistance à médicaments antiviraux. La cassure antigénique se produit quand il ya un changement majeur dans le génome du virus. Cela peut être le résultat de recombinaison ou réassortiment. Lorsque cela se produit avec les virus de la grippe, pandémies pourraient en résulter. virus à ARN existent souvent comme quasi-espèces ou des essaims de virus de la même espèce, mais avec légèrement différentes séquences génomiques nucléosidiques. Ces quasi-espèces sont une cible de choix pour la sélection naturelle.

Génomes segmentés confèrent des avantages évolutifs; différentes souches d'un virus avec un génome segmenté peuvent mélanger et combiner des gènes et de produire des virus de la descendance ou (descendants) qui ont des caractéristiques uniques. Ceci est appelé réassortiment viral ou le sexe.

La recombinaison génétique est le processus par lequel un brin d'ADN est cassé, puis jointe à l'extrémité d'une molécule d'ADN différente. Cela peut se produire lorsque les virus infectent les cellules simultanément et des études de évolution virale ont montré que la recombinaison a été endémique dans les espèces étudiées. La recombinaison est commune aux deux virus à ARN et ADN.

cycle de réplication

Populations virales ne poussent pas par division cellulaire, parce qu'ils sont acellulaire. Au lieu de cela, ils utilisent la machinerie et le métabolisme d'une cellule hôte pour produire des copies multiples d'eux-mêmes, et ils se assemblent dans la cellule.

Un cycle typique de la réplication du virus

Certains bactériophages injectent leur génomes dans les cellules bactériennes (pas à l'échelle)

Le cycle de vie du virus diffère considérablement entre les espèces, mais il existe six étapes de base dans le cycle de vie du virus:

• L'attachement est une liaison entre les protéines de la capside virale et les récepteurs spécifiques sur la surface cellulaire de l'hôte spécifique. Cette spécificité détermine la gamme d'hôtes du virus. Par exemple, le VIH infecte une gamme limitée de humain leucocytes. Ce est parce que la protéine de surface, gp120, interagit spécifiquement avec le Molécule CD4 - un récepteur de chimiokine - qui est le plus souvent trouvé sur la surface de CD4 + T-cellules. Ce mécanisme a évolué pour favoriser les virus qui infectent les seules cellules où ils sont capables de replication. La fixation au récepteur peut induire la protéine d'enveloppe virale à subir des changements qui se traduit par la fusion des membranes virales et cellulaires, des protéines ou des modifications non enveloppés surface du virus qui permettent au virus d'entrer.
• Pénétration suit l'attachement: virions entrent dans la cellule hôte par l'intermédiaire médiation récepteur endocytose ou la fusion membranaire. Ceci est souvent appelé l'entrée virale. L'infection de cellules végétales et fongiques est différente de celle des cellules animales. Les plantes ont une paroi cellulaire rigide en la cellulose et de la chitine de champignons une, de sorte que la plupart des virus peuvent pénétrer à l'intérieur de ces cellules seulement après un traumatisme de la paroi cellulaire. Cependant, presque tous les virus de plantes (comme le virus de la mosaïque du tabac) peuvent également passer directement de cellule en cellule, sous la forme de complexes nucléoprotéiques simple brin, à travers les pores appelés plasmodesmes. Les bactéries, comme les plantes, ont des parois cellulaires solides qu'un virus doit manquer pour infecter la cellule. Cependant, étant donné que les parois des cellules bactériennes sont beaucoup moins épais que les parois cellulaires de la plante en raison de leur plus petite taille, certains virus ont développé des mécanismes qui injectent leur génome dans la cellule bactérienne à travers la paroi cellulaire, tandis que la capside virale reste à l'extérieur.
• Décapsidation est un procédé dans lequel la capside virale est supprimée: Il peut se agir par dégradation par des enzymes virales ou des enzymes de l'hôte ou par simple dissociation; le résultat final est la libération de l'acide nucléique génomique viral.
• Replication de virus implique principalement la multiplication du génome. Réplication implique la synthèse de l'ARN messager viral (ARNm) à partir de gènes "précoces" (avec des exceptions pour les virus à ARN de sens positif), virales la synthèse des protéines, l'assemblage possible de protéines virales, alors la replication du génome viral expression médiée par protéine précoce ou réglementaire. Ceci peut être suivi par des virus avec des génomes plus grands complexes, par un ou plusieurs autres cycles de synthèse de l'ARNm: "tardive" l'expression du gène est, en général, de protéines structurales ou virion.
• Après l'auto-assemblage de la structure à médiation par des particules virales, une certaine modification des protéines se produit souvent. Dans les virus tels que le VIH, cette modification (parfois appelée maturation) se produit après que le virus a été libéré de la cellule hôte.
• Les virus peuvent être libérés à partir de la cellule hôte par une lyse, un processus qui tue la cellule par la membrane d'éclatement et sa paroi de cellule si elle est présente: Ceci est une caractéristique d'un grand nombre de bactéries et certains virus d'origine animale. Certains virus sont soumis à un cycle lysogène où le génome viral est incorporé par recombinaison génétique dans un endroit spécifique dans le chromosome de l'hôte. Le génome viral est alors connu comme un " provirus »ou, dans le cas de bactériophages un" prophage ". Chaque fois que l'hôte se divise, le génome viral est également reproduit. Le génome viral est la plupart du temps silencieux au sein de l'hôte; Cependant, à un certain point, le provirus ou prophage peuvent donner lieu à des virus actif, qui peut lyser les cellules hôtes. Les virus enveloppés (par exemple, VIH) sont généralement libérés de la cellule hôte par bourgeonnement. Pendant ce processus, le virus acquiert son enveloppe, qui est une pièce du plasma de l'hôte ou d'une autre membrane interne modifiée.

Le matériel génétique à l'intérieur des particules de virus, et le procédé par lequel la matière est répliqué, varient considérablement entre les différents types de virus.

virus à ADN

La réplication du génome de la plupart des virus à ADN a lieu dans la cellule de noyau. Si la cellule a le récepteur approprié sur sa surface, ces virus pénétrer dans la cellule parfois par fusion directe avec la membrane cellulaire (par exemple, virus de l'herpès) ou - plus généralement - par médiation par le récepteur endocytose. La plupart des virus à ADN sont entièrement dépendants de l'ADN de la cellule hôte et de l'ARN machines synthèse, et les machines de traitement de l'ARN; Cependant, les virus avec des génomes plus grands peuvent coder beaucoup de ces machines elles-mêmes. Chez les eucaryotes le génome viral doit traverser la membrane nucléaire de la cellule pour accéder à ce mécanisme, tandis que dans les bactéries, il suffit de saisir la cellule.

les virus à ARN

La réplication a lieu habituellement dans les cytoplasme. virus à ARN peut être placé dans quatre groupes différents en fonction de leur mode de réplication. Le polarité (qu'il soit ou non peut être utilisé directement par des ribosomes pour fabriquer des protéines) des virus à ARN simple brin détermine en grande partie le mécanisme de replication; l'autre critère majeur est de savoir si le matériel génétique est simple brin ou double brin. Tous les virus à ARN utilisent leurs propres enzymes ARN réplicase pour créer des copies de leurs génomes.

Inverser virus transcription

Celles-ci ont ssRNA ( Retroviridae, Metaviridae, Pseudoviridae) ou ADN double brin ( Caulimoviridae, et Hepadnaviridae) dans leurs particules. Transcription inverse de virus avec des génomes d'ARN (rétrovirus), utiliser un ADN intermédiaire à reproduire, tandis que ceux avec des génomes d'ADN (de pararétrovirus) utilisent un intermédiaire ARN pendant la réplication du génome. Les deux types utilisent un transcriptase inverse, ou de l'ARN polymerase dépendant de l'ADN enzymatique, de procéder à la conversion d'acide nucléique. Rétrovirus intègrent l'ADN produit par la transcription inverse dans le génome de l'hôte en tant que provirus dans le cadre du processus de réplication; pararétrovirus ne le font pas, bien que des copies intégrées du génome de pararétrovirus en particulier de plantes peuvent donner lieu à des virus infectieux. Elles sont susceptibles d médicaments antiviraux qui inhibent la transcriptase inverse, enzyme par exemple zidovudine et lamivudine. Un exemple du premier type est le VIH, qui est un rétrovirus. Des exemples du second type sont le Hepadnaviridae, qui comprend le virus de l'hépatite B.

Effets sur la cellule hôte

La gamme des effets structurels et biochimiques qui ont des virus sur la cellule hôte est vaste. Ils sont appelés effets cytopathiques. La plupart des infections par le virus finalement conduisent à la mort de la cellule hôte. Les causes de décès comprennent la lyse cellulaire, des modifications à la membrane de surface de la cellule et apoptose. Souvent, la mort cellulaire est provoquée par la cessation de ses activités normales à cause de la suppression par des protéines spécifiques du virus, dont toutes ne sont des composants de la particule virale.

Certains virus ne causent pas de changements apparents à la cellule infectée. Les cellules dans lesquelles le virus est montrent quelques signes latents et inactifs de l'infection et souvent fonctionner normalement. Cela provoque des infections persistantes et le virus est souvent en sommeil pendant plusieurs mois ou années. Ceci est souvent le cas pour les virus de l'herpès. Certains virus, comme le virus d'Epstein-Barr, peuvent causer des cellules de proliférer sans provoquer une tumeur maligne, tandis que d'autres, tels que les papillomavirus, sont établies causes du cancer.

La gamme d'hôtes

Les virus sont de loin les entités biologiques les plus abondants sur terre et ils sont plus nombreux que tous les autres réunis. Ils infectent tous les types de vie cellulaire, y compris les animaux, les plantes, les bactéries et les champignons. Cependant, différents types de virus peuvent infecter une gamme limitée d'hôtes et beaucoup sont spécifiques à l'espèce. Certains, comme le virus de la variole par exemple, peuvent infecter une seule espèce - dans ce cas, les humains, et sont dit avoir une étroite gamme d'hôtes. D'autres virus, comme le virus de la rage, peuvent infecter différentes espèces de mammifères et sont dits avoir une large gamme. Les virus qui infectent les plantes sont inoffensifs pour les animaux, et la plupart des virus qui infectent d'autres animaux sont inoffensifs pour les humains. La gamme d'hôtes de certains bactériophages est limitée à une seule souche de bactéries et ils peuvent être utilisés pour retracer la source des épidémies d'infections par une méthode appelée lysotypie.

Classification

Classification cherche à décrire la diversité des virus en nommant et en les regroupant sur ​​la base de similitudes. En 1962, André Lwoff, Robert Horne, et Paul Tournier ont été les premiers à développer un moyen de classification des virus, basé sur le système hiérarchique de Linné. Ce système se fonde sur la classification phylum, classe, afin, famille, genre et espèce . Les virus ont été regroupés en fonction de leurs propriétés communes (pas celles de leurs hôtes) et le type d'acide nucléique formant leurs génomes. Plus tard, le Comité international de taxonomie des virus a été formé. Cependant, les virus ne sont pas classés sur la base de phylum ou de classe, car leur petite taille du génome et le taux élevé de mutation, il est difficile de déterminer leur origine au-delà de l'ordre. En tant que tel, la classification de Baltimore est utilisée pour compléter la hiérarchie plus traditionnel.

Classement ICTV

Le Comité international de taxonomie des virus (ICTV) a développé le système de classification actuel et a écrit des lignes directrices qui mettent un plus grand poids sur certaines propriétés de virus pour maintenir l'uniformité de la famille. Une taxonomie unifiée (un système universel de classification des virus) a été établi. Le 7e rapport lCTV formalisé pour la première fois le concept de l'espèce de virus que le taxon le plus faible (de groupe) dans une hiérarchie de branchement de taxons virale. Cependant, à l'heure actuelle seule une petite partie de la diversité totale de virus a été étudié, avec des analyses d'échantillons provenant d'êtres humains trouver qu'environ 20% des séquences de virus récupérés ont pas été vu avant, et des échantillons de l'environnement, tels que l'eau de mer et les sédiments océaniques, estimant que la grande majorité des séquences sont tout à fait nouvelle.

La structure taxinomique générale est la suivante:

Ordre (-virales)

Famille (-viridae)

Sous-famille (-virinae)

Genre(-virus)

Espèce(-virus)

Dans le courant (2011) ICTV taxonomie, six ordonnances ont été établis, l'Caudovirales, Herpesvirales, Mononegavirales, Nidovirales, picornavirales et Tymovirales. Un septième ordre Ligamenvirales a également été proposé. Le comité ne fait pas de distinction entre formellement sous-espèces, souches et isolats. Au total il ya 6 ordres, 87 familles, 19 sous-familles, 349 genres, environ 2284 espèces et plus de 3000 types non encore classifiée.

Classification Baltimore

La classification de Baltimore virus est basé sur la méthode de viralesynthèse d'ARNm.

Le Biologiste lauréat du prix Nobel David Baltimore a conçu le système de classification de Baltimore. Le système de classification ICTV est utilisé en conjonction avec le système de classification de la classification de Baltimore moderne du virus.

La classification de Baltimore virus est basé sur le mécanisme de production d'ARNm. Les virus doivent générer des ARNm de leurs génomes pour produire des protéines et de reproduire eux-mêmes, mais des mécanismes différents sont utilisés pour atteindre cet objectif dans chaque famille de virus. Les génomes viraux peuvent être simple brin (ss) et double brin (ds), de l'ARN ou de l'ADN, et peuvent ou non utiliser la transcriptase inverse (RT). De plus, les virus peuvent être soit à ARNss de sens (+) ou antisens (-). Cette classification place virus en sept groupes:

• I: virus dsDNA(par exempleadénovirus,virus de l'herpès,poxvirus)
• JE JE: virus ADNsb(+) ADN sens (par exempleParvoviruses)
• III: virus ARN double brin(par exempleréovirus)
• IV: (+) Des virus à ARNss(+) ARN sens (par exemple,Picornavirus,togavirus)
• V: (-) SsRNA virus(-) ARN sens (par exempleOrthomyxovirus,rhabdovirus)
• VI: virus ssRNA-RT(+) ARN sens avec l'ADN intermédiaire dans le cycle de vie (par exemple,les rétrovirus)
• VII: virus dsDNA-RT(par exemplehepadnavirus)

Comme un exemple de classification des virus, la varicelle virus, varicelle-zona (VZV), appartient à l'ordre Herpesvirales, la famille Herpesviridae , sous-famille Alphaherpesvirinae , et du genre Varicellovirus . Le VZV est du Groupe I de la Classification Baltimore, car il est un virus ADN double brin qui ne utilise la transcriptase inverse.

Rôle dans les maladies humaines

Aperçu des principaux types d'infection virale et les espèces les plus notables impliqués

Des exemples de maladies humaines communes provoquées par des virus du rhume , la grippe, la varicelle et l'herpès labial. Beaucoup de maladies graves telles que le virus Ebola, le sida , la grippe aviaire et le SRAS sont causées par des virus. La capacité relative de virus pour provoquer une maladie est décrite en termes de virulence. D'autres maladies sont à l'étude pour savoir si elles ont aussi un virus comme l'agent causal, tel que la connexion possible entre l'herpèsvirus humain 6 (HHV-6) et des maladies neurologiques telles que la sclérose en plaques et le syndrome de fatigue chronique. Il existe une controverse quant à savoir si l' Bornavirus, précédemment pensé pour causer des maladies neurologiques chez les chevaux, pourrait être responsable de maladies psychiatriques chez les humains.

Les virus ont différents mécanismes par lesquels ils produisent maladie dans un organisme, qui dépend en grande partie des espèces virales. Mécanismes au niveau cellulaire comprennent principalement la lyse cellulaire, la rupture ouverte et la mort subséquente de la cellule. En organismes multicellulaires, si suffisamment de cellules meurent, l'organisme tout entier va commencer à subir les effets. Bien que les virus provoquent des perturbations de la saine homéostasie, entraînant la maladie, ils peuvent exister relativement inoffensive sein d'un organisme. Un exemple serait inclure la capacité du virus de l'herpès simplex, ce qui provoque des boutons de fièvre, de rester dans un état ​​de sommeil dans le corps humain. Ceci est appelé temps de latence et est une caractéristique des virus de l'herpès, y compris le virus d'Epstein-Barr, ce qui provoque la mononucléose infectieuse et le virus de la varicelle et du zona, ce qui provoque la varicelle et bardeaux. la plupart des personnes ont été infectées avec au moins un de ces types de virus de l'herpès. Cependant, ces virus latents peuvent parfois être avantageux, car la présence du virus peut augmenter l'immunité contre les agents pathogènes bactériens, tels que Yersinia pestis .

Certains virus peuvent causer toute une vie ou d'infections chroniques, où les virus continuent à reproduire dans le corps malgré les mécanismes de défense de l'hôte. Cette situation est commune dans les infections à virus de l'hépatite B et le virus de l'hépatite C. Personnes chroniquement infectées sont connus comme les transporteurs, car ils servent de réservoirs de virus infectieux. Dans les populations avec une forte proportion de transporteurs, la maladie est dite endémique.

Épidémiologie

Viral épidémiologie est la branche de la science médicale qui traite de la transmission et le contrôle des infections virales chez les humains. Transmission du virus peut être verticale, ce qui signifie de la mère à l'enfant, ou à l'horizontale, ce qui signifie de personne à personne. Des exemples de transmission verticale comprennent le virus du VIH et de l'hépatite B, où le bébé est né déjà infecté par le virus. Un autre, plus rare, est par exemple le virus varicelle-zona, qui, bien que provoquant des infections relativement bénignes chez l'homme, peut être mortelle pour le fœtus et le nouveau-né.

La transmission horizontale est le mécanisme le plus commun de la propagation du virus dans les populations. La transmission peut se produire lorsque: les fluides corporels sont échangés pendant l'activité sexuelle, par exemple, le VIH; le sang est échangé par transfusion contaminée ou le partage de seringues, par exemple, de l'hépatite C; échange de salive par la bouche, par exemple, le virus d'Epstein-Barr; la nourriture ou l'eau contaminée est ingéré, par exemple, les norovirus; aérosols contenant des virions sont inhalées, par exemple, le virus de la grippe; et les vecteurs d'insectes tels que les moustiques pénètrent dans la peau d'un hôte, par exemple, la dengue. Le taux ou la vitesse de transmission des infections virales dépend de facteurs qui incluent la densité de population, le nombre de personnes sensibles, (ie, ceux qui ne immunitaire), la qualité des soins et de la météo.

Épidémiologie est utilisée pour briser la chaîne de l'infection dans les populations pendant les épidémies de des maladies virales. mesures de contrôle sont utilisés qui sont basés sur la connaissance de la façon dont le virus est transmis. Il est important de trouver la source ou des sources, de l'épidémie et d'identifier le virus. Une fois que le virus a été identifié, la chaîne de transmission peut parfois être rompu par les vaccins. Lorsque les vaccins ne sont pas disponibles, de l'assainissement et de désinfection peuvent être efficaces. Souvent, les personnes infectées sont isolées du reste de la communauté, et ceux qui ont été exposés au virus sont placés dans quarantaine. Pour contrôler la épidémie de fièvre aphteuse chez les bovins en Grande-Bretagne en 2001, des milliers de bovins ont été abattus. La plupart des infections virales de l'homme et d'autres animaux ont des périodes d'incubation pendant laquelle l'infection ne provoque pas de signes ou de symptômes. Les périodes d'incubation pour les maladies virales vont de quelques jours à quelques semaines, mais sont connus pour la plupart des infections. Un peu de chevauchement, mais surtout après la période d'incubation, il ya une période de transmissibilité - un moment où un individu ou un animal infecté est contagieuse et peut infecter une autre personne ou un animal. Cela, aussi, est connu pour de nombreuses infections virales, et la connaissance de la longueur des deux périodes est important dans le contrôle des épidémies. Lorsque flambées entraînent une proportion exceptionnellement élevée de cas dans une population, une communauté ou d'une région, ils sont appelés les épidémies. Si les épidémies se propagent à travers le monde, ils sont appelés pandémies.

Les épidémies et les pandémies

Image au microscope électronique à transmission d'un recrééle virus de grippe de 1918

Populations amérindiennes ont été dévastés par des maladies contagieuses, en particulier, la variole , apportées aux Amériques par les colons européens. On ne sait pas combien d'Américains autochtones ont été tués par des maladies étrangères après l'arrivée de Christophe Colomb dans les Amériques, mais les chiffres ont été estimés à près de 70% de la population indigène. Les dommages causés par cette maladie aidé de manière significative les tentatives européennes pour déplacer et conquérir la population indigène.

Un pandémie est une épidémie mondiale. Le grippe de 1918, qui a duré jusqu'en 1919, était une pandémie de catégorie 5 de la grippe causée par une grippe inhabituellement sévère et mortelle Un virus. Les victimes étaient souvent des jeunes adultes en bonne santé, contrairement à la plupart des épidémies de grippe, qui touchent essentiellement les jeunes patients, âgés, ou autrement affaiblies. Anciennes estimations disent qu'il a tué 40-50 millions de personnes, tandis que la recherche plus récente suggère que cela peut avoir tué jusqu'à 100 millions de personnes, soit 5% de la population du monde en 1918.

La plupart des chercheurs croient que le VIH originaire de l'Afrique subsaharienne au cours du 20e siècle; il est maintenant un pandémie, avec une estimation de 38,6 millions de personnes vivent actuellement avec la maladie dans le monde entier. Le commun des Nations Unies sur le VIH / sida (ONUSIDA) et l' Organisation mondiale de la Santé estimation (OMS) que le sida a tué plus de 25 millions de personnes, car il a d'abord été reconnue le 5 Juin 1981, ce qui en fait l'une des épidémies les plus dévastatrices de l'histoire. En 2007 il y avait 2,7 millions de nouvelles infections et 2 millions de décès liés au VIH.

virus de Marburg

Plusieurs agents pathogènes viraux très meurtriers sont membres de l' Filoviridae . Filovirus sont des virus ressemblant à des filaments qui provoquent la fièvre hémorragique virale, et incluent le virus Ebola et Marburg virus. Le virus de Marburg a attiré l'attention de presse répandue en Avril 2005 pour une épidémie en Angola . Commençant en Octobre 2004 et continue jusqu'en 2005, l'épidémie était pire épidémie dans le monde de tout type de fièvre hémorragique virale.

Cancer

Les virus sont une cause établie de cancer chez les humains et d'autres espèces. Cancers viraux ne se produisent que dans une minorité de personnes infectées (ou les animaux). virus du cancer proviennent d'un éventail de familles de virus, y compris les virus à ARN et de l'ADN, et donc il n'y a pas un seul type de " oncovirus "(un terme obsolète utilisé à l'origine pour les rétrovirus transformation aiguë). Le développement du cancer est déterminée par une variété de facteurs tels que l'immunité de l'hôte et des mutations dans l'hôte. Les virus sont acceptés pour provoquer des cancers humains comprennent des génotypes du le papillomavirus humain, virus de l'hépatite B, virus de l'hépatite C, Virus d'Epstein-Barr, associé au sarcome de Kaposi le virus de l'herpès et le virus T-lymphotrope humain. Le virus le plus récemment découvert de cancer humain est un polyomavirus ( Merkel polyomavirus des cellules) qui provoque la plupart des cas d'une forme rare de cancer de la peau appelé carcinome de Merkel. virus de l'hépatite peuvent se développer en une infection virale chronique qui mène à un cancer du foie . Infection par le virus T-lymphotrope humain peut conduire à la paraparésie spastique tropicale et la leucémie des cellules T adultes. Les papillomavirus humains sont une cause établi des cancers du col de l'utérus, de la peau, de l'anus, et pénis. Dans le des Herpesviridae , associé au sarcome de l'herpèsvirus de Kaposi provoque le sarcome et la cavité du corps d'un lymphome de Kaposi, et le virus d'Epstein-Barr provoque le lymphome de Burkitt, le lymphome de Hodgkin, B un trouble lymphoprolifératif, et le carcinome nasopharyngé. À cellules de Merkel polyomavirus étroitement liée à SV40 et de la souris polyomavirus qui ont été utilisés comme modèles animaux pour les virus du cancer depuis plus de 50 ans.

Hôte mécanismes de défense

Première ligne de défense contre les virus de l'organisme est le système immunitaire inné. Cela comprend des cellules et d'autres mécanismes de défense de l'hôte contre l'infection d'une manière non-spécifique. Cela signifie que les cellules du système inné reconnaissent, et répondent à des agents pathogènes d'une manière générique, mais, contrairement au système immunitaire adaptatif, il ne confère pas une immunité de longue durée ou de protection à l'hôte.

l'interférence ARN est une défense innée importante contre les virus. De nombreux virus ont une stratégie de réplication qui implique l'ARN double brin (ARNdb). Lorsqu'un tel virus infecte une cellule, il libère sa molécule ou des molécules d'ARN qui se lient immédiatement à un complexe de protéine appelée Dicer qui coupe l'ARN en petits morceaux. Une voie biochimique appelé le complexe RISC est activé, ce qui dégrade l'ARNm viral et la cellule survit à l'infection. Les rotavirus éviter par ce mécanisme décapsidation pas entièrement à l'intérieur de la cellule et en libérant l'ARNm nouvellement produit à travers les pores dans la capside interne de la particule. L'ARN double brin génomique reste protégé à l'intérieur du noyau du virion.

Quand le système immunitaire adaptatif d'un vertébré rencontre un virus, il produit spécifiques des anticorps qui se lient au virus et souvent la rendent non-infectieux. Cela se appelle immunité humorale. Deux types d'anticorps sont importants. La première, appelée IgM, est très efficace pour les virus neutralisants mais est produite par les cellules du système immunitaire pour seulement quelques semaines. Le second, appelé IgG, est produite indéfiniment. La présence d'IgM dans le sang de l'hôte est utilisé pour tester l'infection aiguë, alors que IgG indique une infection moment dans le passé. Anticorps IgG est mesurée lorsque les tests pour l'immunité sont effectués.

Les anticorps peuvent continuer à être un mécanisme de défense efficace même après les virus ont réussi à pénétrer dans la cellule hôte. Une protéine qui se trouve dans les cellules, appelé TRIM21, peut se fixer aux anticorps sur la surface de la particule de virus. Cette amorce la destruction subséquente du virus par les enzymes de la cellule du système de protéosome.

Deux rotavirus: l'un sur la droite est recouvert d'anticorps qui empêchent la fixation aux cellules et les infecter

Un deuxième défense contre les virus de vertébrés est appelé immunité à médiation cellulaire et implique des cellules immunitaires appelées lymphocytes T. Les cellules du corps affichent constamment courts fragments de leurs protéines sur la surface de la cellule, et, si une cellule T reconnaît un fragment viral suspecte là, la cellule hôte est détruite par T tueuses des cellules et les cellules T spécifiques du virus prolifère. Cellules comme le macrophage sont des spécialistes à ce présentation de l'antigène. La production de interféron est un important mécanisme de défense de l'hôte. Ceci est une hormone produite par le corps lorsque les virus sont présents. Son rôle dans l'immunité est complexe; il a finalement arrête les virus de se reproduire en tuant la cellule infectée et ses proches voisins.

Pas toutes les infections par le virus de produire une réponse immunitaire protectrice de cette façon. VIH soustrait le système immunitaire en modifiant constamment la séquence d'acides aminés des protéines à la surface du virion. Ces virus persistants échapper au contrôle immunitaire par la séquestration, le blocage de présentation de l'antigène, la résistance à la cytokine, l'évasion des activités de cellules tueuses naturelles, échapper à l'apoptose, et la cassure antigénique. D'autres virus, appelé virus neurotropes , sont diffusés par la propagation de neurones où le système immunitaire peut être incapable de les atteindre.

Prévention et traitement

Parce que les virus utilisent des voies métaboliques vitales dans les cellules hôtes à reproduire, ils sont difficiles à éliminer, sans l'aide de médicaments qui causent des effets toxiques à des cellules hôtes en général. Les approches médicales les plus efficaces pour les maladies virales sont des vaccins pour fournir une immunité à l'infection et des médicaments antiviraux qui interfèrent avec la replication virale de manière sélective.

Vaccins

La vaccination est un moyen pas cher et efficace de prévenir les infections par des virus. Les vaccins ont été utilisés pour prévenir les infections virales bien avant la découverte des virus réels. Leur utilisation a entraîné une baisse spectaculaire de la morbidité (maladie) et la mortalité (décès) associée à des infections virales telles que la poliomyélite , la rougeole , les oreillons et la rubéole . infections de variole ont été éradiquées. Les vaccins sont disponibles pour prévenir plus de treize infections virales de l'homme et d'autres sont utilisés pour prévenir les infections virales des animaux. Les vaccins peuvent comprendre des virus vivants atténués ou tués, ou des protéines virales ( antigènes). Les vaccins vivants contiennent des formes du virus, qui ne causent pas la maladie, mais, néanmoins, conférer une immunité affaiblie. Ces virus sont appelés atténué. Les vaccins vivants peuvent être dangereux lorsqu'il est administré aux personnes ayant une faible immunité, (qui sont décrits comme immunodéprimés), parce que dans ces personnes, le virus affaibli peut causer la maladie d'origine. Des techniques de biotechnologie et du génie génétique sont utilisés pour produire des vaccins sous-unitaires. Ces vaccins utilisent uniquement les protéines de capside du virus. Vaccin contre l'hépatite B est un exemple de ce type de vaccin. vaccins sous-unitaires sont sans danger pour les patients immunodéprimés, car ils ne peuvent pas provoquer la maladie. le vaccin contre le virus de la fièvre jaune, une souche vivant atténué appelé 17D, est probablement le vaccin plus sûr et le plus efficace jamais produite.

Les médicaments antiviraux

Guanosine

L'analogue de la guanosineAciclovir

Les médicaments antiviraux sont souvent analogues nucléosidiques, (bâtiment-blocs faux ADN), Quels sont les virus incorporer tort dans leurs génomes lors de la réplication. Le cycle de vie du virus est ensuite arrêté, car l'ADN nouvellement synthétisé est inactif. En effet, ces analogues ne disposent pas des groupes hydroxyle, qui, en même temps que le phosphore atomes liaison ensemble pour former le "squelette" fort de la molécule d'ADN. Ceci est appelé ADN terminaison de la chaîne. Des exemples d'analogues nucléosidiques sont aciclovir pour les infections d'herpès simplex virus et lamivudine pour le virus VIH et de l'hépatite B les infections. L'aciclovir est un des plus anciens et les plus fréquemment prescrits des médicaments antiviraux. D'autres médicaments antiviraux utilisés ciblent différents stades du cycle de vie viral. Le VIH est dépendante d'une enzyme protéolytique appelée la protease du VIH-1 pour qu'il devienne complètement infectieux. Il ya une grande classe de médicaments appelés inhibiteurs de la protéase qui inactivent cette enzyme.

L'hépatite C est causée par un virus à ARN. Dans 80% des personnes infectées, la maladie est chronique, et sans traitement, ils sont infectés pour le reste de leur vie. Cependant, il est maintenant un traitement efficace qui utilise l'analogue nucléosidique médicament combiné avec la ribavirine interféron. Le traitement chronique de porteurs du virus de l'hépatite B en utilisant une stratégie similaire utilisant lamivudine a été développé.

Infection chez d'autres espèces

Les virus d'infecter toute vie cellulaire et, bien que les virus se produisent partout, chaque espèce a son propre cellulaires gamme spécifique qui infectent souvent que les espèces. Certains virus, appelés satellites, peuvent répliquer uniquement dans les cellules qui ont déjà été infectés par un autre virus. Les virus sont des agents pathogènes importants des animaux d'élevage. Des maladies comme la fièvre aphteuse et la fièvre catarrhale sont causées par des virus. Les animaux de compagnie tels que les chats, les chiens et les chevaux, si non vaccinés, sont sensibles aux infections virales graves. parvovirus canin est causée par un petit virus d'ADN et les infections sont souvent mortelles chez les petits. Comme tous les invertébrés , l'abeille est susceptible de nombreuses infections virales. Cependant, la plupart des virus coexister de manière inoffensive dans leur hôte et ne causent pas de signes ou de symptômes de la maladie.

Les virus des plantes

Peppers infectées par le virus de la marbrure bénigne

Il existe de nombreux types de virus de plante, mais souvent ils provoquent seulement une perte de rendement, et il est pas économiquement viable pour essayer de les contrôler. Les virus des plantes sont souvent réparties de plante à plante par les organismes , appelés vecteurs . Ce sont normalement des insectes, mais certains champignons , des nématodes et des organismes unicellulaires se sont avérés être des vecteurs. Lorsque le contrôle des infections de virus de plante est considérée comme économique, pour les fruits vivaces, par exemple, les efforts sont concentrés sur les tuant et en enlevant les vecteurs hôtes intermédiaires tels que les mauvaises herbes. Les virus des plantes ne peuvent pas infecter les humains et les autres animaux, car ils peuvent se reproduire que dans les cellules de plantes vivantes.

Les plantes ont des mécanismes de défense élaborés et efficaces contre les virus. L'un des plus efficaces est la présence de soi-disant résistance (R) gènes. Chaque gène confère une résistance R à un virus particulier en provoquant des zones localisées de la mort cellulaire dans la cellule infectée, ce qui peut souvent être vu à l'oeil nu comme de grandes taches. Cela empêche l'infection de se propager. l'interférence ARN est aussi une défense efficace dans les plantes. Quand elles sont infectées, les plantes produisent souvent naturelles désinfectants qui tuent les virus, tels que acide salicylique, le monoxyde d'azote, et les molécules réactives de l'oxygène.

des particules de virus de plante ou des particules de type virus (VLP) ont des applications à la fois dans la biotechnologie et la nanotechnologie. les capsides de la plupart des virus de plantes sont des structures simples et robustes et peuvent être produites en grande quantité, soit par l'infection des plantes ou par expression dans une variété de systèmes hétérologues . des particules de virus de plante peuvent être modifiées génétiquement pour encapsuler et chimiquement corps étrangers et peuvent être incorporés dans des structures supramoléculaires pour une utilisation dans la biotechnologie.

Bactéries

micrographie électronique à transmission de plusieurs bactériophages attachés à une paroi de cellule bactérienne

Les bactériophages sont un groupe commun et diversifié de virus et sont la forme la plus abondante de l'entité biologique des milieux aquatiques - il ya jusqu'à dix fois plus de ces virus dans les océans que il ya des bactéries, atteignant des niveaux de 250.000.000 bactériophages par millilitre d'eau de mer. Ces virus infectent les bactéries spécifiques en se liant à des récepteurs de surface des molécules et ensuite entrer dans la cellule. Dans un court laps de temps, dans certains cas, à quelques minutes, bactérienne polymérase commence la traduction de l'ARNm en protéine virale. Ces protéines vont à devenir soit de nouveaux virions dans la cellule, les protéines auxiliaires, qui permettent l'assemblage des nouveaux virions ou des protéines impliquées dans la lyse des cellules. Viral enzymes de l'aide dans la dégradation de la membrane cellulaire, et, dans le cas du phage T4, en peu plus de vingt minutes après l'injection plus de trois cents phages pourraient être libérés.

Les principales bactéries de façon à se défendre des bactériophages est en produisant des enzymes qui détruisent l'ADN étranger. Ces enzymes, appelées endonucléases de restriction, découpé l'ADN viral qui injectent bactériophages dans des cellules bactériennes. Les bactéries contiennent également un système qui utilise des séquences CRISPR de conserver des fragments de génomes de virus que les bactéries ont été en contact avec dans le passé, ce qui leur permet de bloquer l'réplication du virus par le biais d'une forme de l'interférence ARN. Ce système génétique fournit des bactéries avec l'immunité acquise à l'infection.

Archaea

Certains virus se répliquent dans les archées: ce sont des virus à ADN double brin avec des formes inhabituelles et parfois uniques. Ces virus ont été étudiées le plus en détail dans le archées thermophile, en particulier l'ordre Sulfolobales et thermoproteales. Défenses contre ces virus peuvent impliquer interférence ARN à partir de séquences d'ADN répétitives au sein des génomes archéens qui sont liés à des gènes des virus.

Rôle dans les écosystèmes aquatiques

Une cuillère à café d'eau de mer contient environ un million de virus. Ils sont indispensables à la régulation de l'eau salée et d'eau douce. La plupart de ces virus sont bactériophages, qui sont inoffensives pour les plantes et les animaux. Ils infectent et détruisent les bactéries dans les communautés microbiennes aquatiques, comprenant le mécanisme le plus important de recyclage du carbone dans l'environnement marin. Les molécules organiques libérées à partir des cellules par les virus bactériens stimulent la croissance des bactéries et des algues fraîches.

Les micro-organismes constituent plus de 90% de la biomasse dans la mer. On estime que les virus tuent environ 20% de cette biomasse chaque jour et qu'il n'y a 15 fois plus de virus dans les océans qu'il ya de bactéries et les archées. Les virus sont les principaux agents responsables de la destruction rapide des nuisibles proliférations d'algues qui tuent souvent toute autre vie marine. Le nombre de virus dans les océans diminue plus au large et plus profond dans l'eau, où il ya moins d'organismes d'accueil.

Les effets des virus marins sont considérables; en augmentant la quantité de photosynthèse dans les océans, les virus sont indirectement responsable de la réduction de la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère en environ 3 gigatonnes de carbone par an.

Comme tout organisme, les mammifères marins sont sensibles aux infections virales. En 1988 et 2002, des milliers de phoques ont été tués en Europe par le virus phocine la maladie de Carré. Beaucoup d'autres, y compris les virus calicivirus, herpèsvirus, des adénovirus et parvovirus, circulent dans les populations de mammifères marins.

Rôle dans l'évolution

Les virus sont un des moyens naturels importants de transfert de gènes entre des espèces différentes, ce qui augmente la diversité génétique et lecteurs évolution. On pense que les virus ont joué un rôle central dans l'évolution précoce, avant la diversification des bactéries, archées et les eucaryotes et au moment de la dernière ancêtre commun universel de la vie sur Terre. Les virus sont toujours l'un des plus grands réservoirs de diversité génétique inexplorée sur Terre.

Applications

Sciences de la vie et de la médecine

Scientifique qui étudie leH5N1virus de la grippe

Les virus sont importantes pour l'étude des moléculaire et de biologie cellulaire, car ils fournissent des systèmes simples qui peuvent être utilisés pour manipuler et étudier les fonctions des cellules. L'étude et l'utilisation de virus ont fourni des informations précieuses sur les aspects de la biologie cellulaire. Par exemple, les virus ont été utiles dans l'étude de la génétique et a aidé à notre compréhension des mécanismes de base de la génétique moléculaire, tels que la réplication de l'ADN, la transcription, la maturation de l'ARN, la traduction, la protéine de transport, et de l'immunologie.

Les généticiens utilisent souvent des virus comme vecteurs pour introduire des gènes dans les cellules qu'ils étudient. Ceci est utile pour la fabrication de la cellule de produire une substance étrangère, ou pour étudier l'effet de l'introduction d'un nouveau gène dans le génome. De la même façon, virothérapie utilise virus comme vecteurs pour traiter diverses maladies, car ils peuvent cibler spécifiquement les cellules et l'ADN. Il montre l'utilisation prometteuse dans le traitement du cancer et dans la thérapie génique. Les scientifiques d'Europe orientale ont utilisé thérapie par les phages comme une alternative aux antibiotiques pendant un certain temps, et l'intérêt de cette approche est de plus en plus, en raison du niveau élevé de résistance aux antibiotiques trouve maintenant dans certaines bactéries pathogènes. L'expression de protéines hétérologues par des virus est la base de plusieurs procédés de fabrication qui sont actuellement utilisés pour la production de diverses protéines telles que la vaccination des antigènes et des anticorps. Les procédés industriels ont été récemment développées en utilisant des vecteurs viraux et un certain nombre de protéines pharmaceutiques sont actuellement en essais pré-cliniques et cliniques.

La science des matériaux et de la nanotechnologie

Les tendances actuelles dans les nanotechnologies promettent de rendre beaucoup plus polyvalent utilisation de virus. Du point de vue d'un scientifique des matériaux, les virus peuvent être considérés comme des nanoparticules organiques. Leur surface porte des outils spécifiques destinés à franchir les barrières de leurs cellules hôtes. La taille et la forme de virus, et le nombre et la nature des groupes fonctionnels sur leur surface, est précisément définie. En tant que tel, les virus sont couramment utilisés dans la science des matériaux comme les échafaudages pour des modifications de surface liés de manière covalente. Une qualité particulière de virus est qu'ils peuvent être adaptés par l'évolution dirigée. Les puissantes techniques développées par les sciences de la vie deviennent la base des approches d'ingénierie vers les nanomatériaux, l'ouverture d'un large éventail d'applications bien au-delà de la biologie et de la médecine.

En raison de leur taille, la forme, et de structures chimiques bien définies, les virus ont été utilisés comme modèles pour l'organisation de matériaux à l'échelle nanométrique. Parmi les exemples récents travaux au Naval Research Laboratory à Washington, DC , en utilisant niébé virus de la mosaïque ( CPMV) particules pour amplifier les signaux de capteurs à base de puces à ADN. Dans cette application, les particules virales séparent les fluorescent colorants utilisés pour la signalisation pour empêcher la formation de non-fluorescentes dimères qui agissent comme agents d'extinction. Un autre exemple est l'utilisation de CPMV comme une planche à pain échelle nanométrique pour l'électronique moléculaire.

Virus synthétiques

De nombreux virus peuvent être synthétisées de novo ("from scratch") et le premier virus synthétique a été créé en 2002. Bien que quelque peu d'une idée fausse, il est pas le virus lui-même qui est synthétisée, mais plutôt son génome d'ADN (dans le cas d'un ADN virus), ou une copie d'ADNc de son génome (dans le cas des virus à ARN). Pour de nombreuses familles de virus de l'ADN nu ou l'ARN de synthèse (par voie enzymatique, une fois converti en arrière à partir de l'ADNc synthétique) est infectieux lorsqu'il est introduit dans une cellule. Autrement dit, ils contiennent toutes les informations nécessaires pour produire de nouveaux virus. Cette technologie est maintenant utilisée pour étudier de nouvelles stratégies vaccinales. La capacité à synthétiser virus a des conséquences de grande portée, puisque les virus ne peuvent plus être considérées comme éteintes, tant que l'information de leur séquence du génome est connu et cellules permissives sont disponibles. Actuellement, les séquences pleine longueur du génome de 2408 virus différents (dont la variole) sont accessibles au public à une base de données en ligne, maintenu par le National Institutes of Health.

Armes

La capacité du virus à provoquer dévastatrices épidémies dans les sociétés humaines a conduit à la préoccupation que les virus pourraient être weaponised pour la guerre biologique. Autre préoccupation a été soulevée par la récréation réussie du fameux virus de grippe de 1918 dans un laboratoire. La variole virus a dévasté de nombreuses sociétés à travers l'histoire avant son éradication. Il ya officiellement seulement deux centres dans le monde qui maintiennent des stocks de virus de la variole - le laboratoire de Vector russe, et les Centres américains de contrôle des maladies. Mais craint que cela peut être utilisé comme une arme ne sont pas totalement infondées; le vaccin contre la variole a des effets secondaires parfois graves - durant les dernières années précédant l'éradication de la maladie de la variole plus de personnes ont été gravement malades à la suite de la vaccination a fait que les gens de la variole - et de la vaccination antivariolique est plus universellement pratiquée. Ainsi, une grande partie de la population humaine moderne a presque pas établi la résistance à la variole.