Les Virus sont-ils vivants ?
Ce concept de virus n'est apparu dans la médecine et dans les sciences de la vie qu'à la fin du XIXe siècle. Un virus est une entité biologique de très petite taille. Il est composé d'acide nucléique (ADN ou ARN) et de protéines. Il ne peut se multiplier qu'à l'intérieur de cellules hôtes, on peut donc le qualifier de parasite intracellulaire obligatoire. Pour être qualifier d'être vivant, l'organisme doit posséder 3 critères primordiaux: être composé d’au moins une cellule (unité de structure et de fonction des être vivants), avoir un métabolisme (se nourrir, respirer, éliminer des déchets, croître, échanger de la matière avec leur milieu, dépenser de l’énergie) et se reproduire pour préserver son existence. Définition à laquelle ne répond donc pas un virus.
Bien qu'ils ne respirent pas, ne bougent pas, et ne puissent se multiplier de manière autonome, les virus sont capables de se multiplier par réplication de leur génome grâce à l'infection d'une cellule, de s'adapter à leur hôte et d'évoluer. Beaucoup de chercheurs considèrent à présent que l'attribut essentiel de la vie est l'habilité à se répliquer au niveau moléculaire. La difficulté est accentuée par le rôle des virus dans l'évolution : comme les bactéries (des organismes considérés comme vivants), ils peuvent perturber les fonctions vitales des individus qu'ils infectent jusqu'à provoquer leur mort ; par les mutations de leur propre matériel génétique et par les conséquences qu'ont ces mutations sur la survie de leurs hôtes, ils sont eux-mêmes objets et agents de la sélection naturelle; enfin, en insérant leurs gènes dans ceux de leurs hôtes, ils peuvent propager, plus ou moins rapidement, de
nouveaux gènes parfois bénéfiques au sein des espèces vivantes. Cela soulève la problématique à savoir : les virus sont-ils vivants ?
I- Généralités
1) Définition : Définition d'André-Lwoff :
Il existe 4 critères pour différencier un virus d'un autre organisme :
• Un virus contient un seul type d'acide nucléique : ADN ou ARN.
• Il y a multiplication de leur matériel génétique; il n'y a pas de croissance ni de fission des virus.
• Le parasitisme intracellulaire est strict, il n'y a pas de système de production d'énergie.
• Présence de structures spécialisées les distinguant des êtres vivants à structure cellulaire procaryotes et eucaryotes.
Différence virus-virion :
Un virus est ce que l'on appelle l'agent infection à tous les stades.
Un virion est la particule virale, le virus structuralement organisé, la forme extracellulaire du virus, c'est ce que nous observons au microscope électronique.
2) Structure :
Ils sont petits et simples pour la plus part, d'autres sont plus complexes.
La composition et l'organisation sont très similaires chez tous les virus.
Ceux sont des particules ultra filtrables et indétectables au microscope optique. Leur taille varie entre 10 nm à 400 nm.Tous les virus sont constitués de deux composés essentiels : une ou plusieurs molécules d'acide nucléique ADN ou ARN, linéaire ou circulaire, avec ou sans protéines associées (des protéines basiques stabilisant le génome grâce à des interactions non spécifiques) ainsi que d'une capside : sorte de coque de protéines entourant la molécule d'acide nucléique. L'ensemble des deux (capside et acide nucléique) est appelé nucléocapside. Cette structure est celle des virus dits nus.
Certains virus dits enveloppés possèdent en plus une enveloppe phospholipidique et protéique entourant le nucléocapside, constituée à partir de la membrane plasmique de la cellule infestée lors du précédent cycle vital. Les deux tiers des virus pathogènes des animaux sont des virus
enveloppés.
On trouve également des antigènes spécifiques sur la structure la plus externe du virion, soit la capside (ou enveloppe). Dans le cas des virus nus et de certains virus enveloppés, la structure du capside définit la forme du virion : on trouve les virus à symétrie hélicoïdale, ceux à symétrie icosaédrale et enfin les virus à symétrie combinée.
La capside est exclusivement protéique. Ceux sont généralement quelques espèces protéiques présentent en milliers d'exemplaires qui compose ce capside. En plus du génome viral, elle peux contenir des protéines nécessaires au cycle viral et des protéines de liaison à l'enveloppe. Le volume de la capside est une limite importante à la taille de génome viral. En effet, plus le génome est petit plus sa capacité de codage est limité.
Le virion ne contient aucun système de transcription ni de traduction. Il ne présente aucun
métabolisme. Leur reproduction dépend donc des cellules qu'ils infectent. Ceux ne sont uniquement des porteurs de l'information génétique qui ne peut s'exprimer que grâce à la cellule infectée.
3) Réplication virale :
Les virus ne peuvent se reproduire en dehors d'une cellule eucaryote ou procaryote.
Ils vont utiliser les enzymes et les ribosomes de leur hôte pour faire fonctionner leur matériel génétique et se multiplier. Pour un virus se multipliant dans une cellule hôte on peux obtenir 100 000 particules virales ce qui permet l'infection générale et rapide d'un organisme.
La multiplication virale est un phénomène complexe qui détourne la machinerie cellulaire. Il existe plusieurs étapes dans le cycle d'un virus :
• L'attachement : les protéines d'attachement du virus vont se fixer avec les protéines ou les glycoprotéines de la cellule. Les virus possèdent des récepteurs spécifiques comme par
exemple gp 120 du virus du VIH (Virus de l'Immunodéficience Humaine) qui se fixe aux molécules CD4 des lymphocytes T.
• La pénétration : deux cas possibles selon le type de virus : les virus enveloppés vont fusionner de par leur membrane à la membrane cellulaire, et les virus nus vont pénétrer dans la cellule par endocytose après s'être liés aux récepteurs membranaires (dans ce cas il y a pénétration directe dans la cellule).
• La décapsidation : le génome viral doit être libéré de sa capside pour pouvoir être transcrit et dupliqué.
• La réplication-transcription : la réplication est la duplication du matériel génétique. Puis les informations du génome viral sont traduites en protéines non structurales (enzymes …) ou en protéines structurales (construction de nouvelles particules virales).
• L'assemblage-maturation : les protéines de structure sont assemblées, le génome est incorporé dans la procapside (futur capside)
• La libération : les virus enveloppés sont libérés par bourgeonnement et les virus nus par lyse de la cellule.Certains virus se répliquent dans une « usine virale » : il s'agit d'une structure délimitée par une membrane, qui apparaît dans la cellule infectée et où sont produites les nouvelles particules virales.
4) Classification :
Avant, les virus étaient classés en fonction de la nature de leur hôte et leurs effets cliniques mais de nombreux virus ont un spectre large de tissus, d'organes et d'hôte, et un même syndrome peut être dû à différents virus.
La classification actuellement utilisée est le système LHT (pour Lwoff, Horne et Tournier), il permet de classer les virus selon plusieurs critères :
• Qui caractérise la famille:
-la nature de leur acide nucléique : ADN ou ARN.
-le type de symétrie de la nucléocapside : icosaédrique, hélicoïdale ou combinée.
-la présence ou non de l'enveloppe soit la distinction entre les virus nus et les virus enveloppés.
• Ceux là caractérisent le groupe:
-le nombre de capsomères (association non-convalente de plusieurs sous-unités protéiques) pour les virus à symétrie icosahédrique ou bien le diamètre de la nucléocapside pour ceux à
symétrie hélicoïdale.
-La forme générale, les caractéristiques du génome comme la masse moléculaire de l'acide nucléique ou le fait qu'il soit linéaire ou circulaire.
• Afin de définir l'espèce ou la sous-espèce.
-les différents sérotypes viraux, la pathologie et l'épidémiologie.
II-Des virus vivants?
1) Mimivirus
En 1992, découverte au sein d’amibes colonisant le système de climatisation de l’hôpital de
Bradford (Angleterre), ce qui fut d'abord pris pour une bactérie Bradford coccus avait la forme d'un virus géant, avec une structure icosaédrique tout à fait typique d'un virus, avec un diamètre deux fois et demi plus gros que les plus gros virus connus: les Irridovirus qui sont des virus de plante.
Cette découverte réalisée en 2003 par l’équipe de Didier Raoult, à la faculté de médecine de
Marseille montre ainsi clairement l'existence de virus de taille extrêmement importante, contraire à la caractéristique majeure de leur petitesse.
Rebaptisé Mimivirus (microbe mimicking virus, virus mimétique), la séquence complète de son génome dont la taille (1,2 million de nucléotides) et la complexité (plus de 1000 gènes) dépassent largement celles d’une vingtaine d’organismes cellulaires (bactéries et archébactéries). Avec un génome essentiellement constitué d'ADN, 42 des 57 gènes de l'ensemble des gènes communs des gros virus à ADN dont 9 déjà communs à l'ensemble des autres virus il entre naturellement dans la famille des NCLDV (nucleocytoplasmic large DNA virus), mais ce qui est plus surprenant encore, est la présence d'ARN, et peut donc réaliser son métabolisme énergétique (il n'est pas le seul, ainsi certains virus (Herpesviridae) ont des nucléotides kinases), venant ainsi vient rompre le dogme de virus soit à ADN, soit à ARN. Mimivirus possédant par ailleurs six gènes d’ARNt, il apparaît donc comme très significativement impliqué dans la synthèse protéique. L’activité biologique de la tyrosyl ARNt synthétase de Mimivirus a été vérifiée. Le principe d'absence de métabolisme chez les virus est définitivement battu en brèche par la présence d’enzymes-clés de la traduction.
2) Virophage
En 2008, nouveau pas dans l'étude des virus : avec la découverte de 2 nouveaux virus dont un capable d'infecter le premier afin de s'y répliquer. Le premier nouveau virus est encore plus grandque Mimivirus, ce qui en fait le nouveau plus grand virus connu (d'où la dénomination de
«Mamavirus»). Trouvé sur une amibe (Acanthamoeba castellanii ) dans le système de
climatisation. Le second nouveau virus, nommé Sputnik de petite taille (50 nanomètres et 18 000 paires de base contre plus de 2 millions pour Mamavirus) est capable d'infecter Mamavirus et Mimivirus. Cette infection a un effet pathogène sur les virus géants dont la croissance se ralentit et il est possible d'observer des formes anormales.
Cette infection d'un virus par un autre virus est un mécanisme totalement inédit. Le génome de Sputnik est un assemblage de gènes provenant de virus qui infectent les trois domaines du vivant : les eucaryotes, les bactéries et les archaebactéries, illustrant le transfert de gènes entre les virus de
ces différents mondes.
Cette découverte ouvre ainsi des perspectives sur l'évolution des génomes viraux et plus largement sur l'évolution des espèces vivantes. En effet un virus géant qui tombe « malade » en étant infecté par un autre virus tend à les rapprocher du domaine du Vivant.
3)La remise en cause.
Cette remise en cause repose sur différentes hypothèses:
• Le Mimivirus ou "mimicking virus" donne l'impression d'imiter les bactéries car il est plus gros que beaucoup d'entre elles (400 nm). Outre cette particularité, il possède 7 gènes
communs aux domaines (anciens règnes) des Bactéries, des Archées et des Protistes (Eucaryotes). Il est donc possible de réaliser un arbre phylogénique des êtres vivants incluant le Mimivirus et donc l'ensemble des virus, avec pour racine commune LUCA (last universal common ancestor). Plus étonnant, la branche Mimivirus diverge très rapidement, ce qui amène à penser que ses ancêtres existaient déjà avant l'émergence des premières cellules eucaryotes.
• Les virus seraient les « inventeurs » de l’ADN. A l'origine de la vie, l’ARN dominait.
L’ADN serait apparu ensuite et sélectionné en raison de sa plus grande stabilité. L'ADN conférerait au virus le pouvoir de résister à des enzymes dégradant les génomes à ARN.
• Le positionnement phylogénétique de Mimivirus à un noeud très ancestral (3/4 milliards d’années) établit un lien direct entre les virus à ADN et l’émergence du noyau cellulaire des eucaryotes.
Nous avons pu voir ainsi se créer un arbre non pas à trois branches, (tel qu'il était connu avant le travail sur Mimivirus), mais à quatre branches avec une origine de divergence situé à 4 milliards d'années: Eucaryote/Mimivirus. Ces déclarations sont accueillies avec beaucoup de scepticisme, cela remettant en cause de nombreux principes sur le Vivant.
Afin de pouvoir répondre à cette problématique, il faudra s’assurer que Sputnik se reproduit
intégralement dans l’usine virale, pour valider complètement le parallèle entre usine virale et cellule transitoire. Dans cette perspective, les particules virales produites dans l’usine virale seraient en quelque sorte les gamètes émis par cet organisme éphémère pour se reproduire. Si c’est bien le cas, alors les Mimivirus pourront définitivement rejoindre le domaine des organismes vivants – et avec eux, les gros virus à ADN, avec lesquels Mimivirus partage nombre de caractéristiques .
Bibliographie :
– Les Virus : de structure aux pathologies, par Hélène Terzian, Diderot Editeur, Arts et Sciences
– Les Virus : Diversité et organisation du monde viral, Interactions avec le vivant, par Thierry Borrel, Édition Nathan Université
– http://www.erudit.org/revue/ms/2005/v21/n1/009980ar.pdf – http://www.nature.com/news/2011/110803/full/476020a.html – http://ifr48.timone.univ-mrs.fr/Fiches/Mimi.html#toc8 – http://www.pseudo-sciences.org/spip.php?article1054
– http://www.jle.com/fr/revues/bio_rech/vir/e-docs/00/04/2E/42/article.phtml – http://www.larecherche.fr/content/actualite/article?id=24006
– http://ispb.univ-lyon1.fr/etudiant/cours_3a/virologie/Multiplication_virale_.pdf
– http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/f/fiche-article-les-virus-sont-ils-vivants-20451.php – http://www.tetes-chercheuses.fr/magazines/numero-3/dossier/biologie-de-l-evolution-229/
– http://www.nature.com/nature/journal/v454/n7205/full/454677a.html
– http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1393.html
– http://www.larecherche.fr/content/system/media/Sputnik.pdf – La Recherche, Février 2009, N°427
