Les virus sont-ils vivants ?
Depuis longtemps, les scientifiques essaient de répondre à a question : « qu'est-ce qu'un virus ? ». En effet les avis sont nombreux. Tout d'abord, les virus ont été considérés comme des substances poisons, puis comme des formes de vie particulières, et actuellement ils sont placés entre le vivant et le non vivant. Nous allons essayer de voir pourquoi les virus sont si difficiles à classer.
I – Définitions 1) Description
Les virus sont des agents de nombreuses maladies chez tous les êtres multicellulaires (virus de la grippe chez l’homme, virus de la peste bovine, porcine, aviaire, virus sigma de la drosophile, virus de la mosaïque du tabac). Il en existe aussi chez les êtres unicellulaires, ils sont alors appelés phages chez les bactéries.
Les virus sont caractérisés par leur incapacité à se multiplier seul par division et requièrent une cellule hôte. Les virus sont en général de taille inférieure à 250nm et sont visibles seulement en microscopie électronique. La forme libre du virus est appelée virion.
En 1953, André Lwoff (biologiste français)(1902-1994)proposait une définition des virus en 4 points :
– Un virion ne renferme ni cytoplasme ni noyau, mais associe un acide nucléique et des protéines en une structure définie et constante, qui possède des éléments de symétrie.
– Un virion ne renferme qu'un type d'acide nucléique, ADN ou ARN, jamais les deux.
– Il est incapable de croître ou de se diviser. Il se reproduit uniquement à partir de son matériel génétique (l'acide nucléique).
– Un virus est un parasite absolu de la cellule, puisqu'il possède l'information nécessaire à la synthèse de ses propres constituants, mais n'a pas les moyens d'exprimer cette information (système de transcription de l'ADN en ARN messager et de traduction des messagers en protéines).
Les virus sont de taille très inférieure à celle de cellules. De l’ordre d’une dizaine de
nanomètres à quelques centaines (virus de la vaccine : 300nm, virus de la fièvre aphteuse : 15 à 20 nm). Ils ne sont visibles qu’en microscopie électronique excepté le Mimivirus visible en microscopie optique.
Un virus est donc un court acide nucléique qui porte une information génétique exprimée et réplique seulement dans une cellule et il se déplace de cellule infectée à d’autres dans une coque protectrice.
Les composants obligatoires des virus sont le génome viral et la capside. Certains virus possèdent en plus de ces deux éléments une enveloppe.
On distingue donc les virus nus composés du génome et d'une capside et les virus enveloppés avec le génome, la capside et une enveloppe.
La coque virale ou capside : C’est une structure protéique résistante chez tous les virus.
L'ensemble génome viral plus la capside est nommé nucléocapside. La capside peut avoir 3 organisations symétriques : capside icosaédriques à symétrie cubique, capside tubulaire à symétrie hélicoïdale (virus de la mosaïque du tabac) et capsides complexes(Poxvirus).
Figure 1 Capside à symétrie icosaédrique
Figure 2 Capside à symétrie hélicoïdale
L’information génétique : Elle est portée par soit de l’ADN ou de l’ARN. Elle est enfermée dans la capside. La molécule peut être un simple brin directement codant, complémentaire du brin codant ou un double brin.
L'enveloppe: C'est une membrane qui entoure la nucléocapside de certains virus. Elle dérive par bourgeonnement de la cellule hôte de la membrane cytoplasmique, de la membrane nucléaire, des membranes intra-cytoplasmiques. Elle est constituée d'un bicouche
phospholipidiques de la membrane cellulaire avec des glycoprotéines virales ancrées à la face externe et serviront à l'attachement du virus à la cellule hôte.
Figure 3 Virus nu
Figure 4 Virus enveloppé
2) Le cycle viral
Il se déroule en plusieurs étapes :
Premièrement, il y a reconnaissance spécifique entre un motif présent sur la particule virale et la membrane cellulaire. Sur la membrane cellulaire, on trouve des récepteurs.
Les virus nus sont reconnus par les motifs conformationnels spécifiques à leur capside tandis que les virus enveloppés sont reconnus par la cellule grâce à des glycoprotéines sur leurs enveloppes.
Les virus reconnus par la cellule peuvent alors s'attacher à la cellule. Cet attachement peut être un virus par récepteur, plusieurs virus par récepteurs. Et ces récepteurs cellulaires peuvent soit être tous identiques ou bien différents cela dépend du virus (ex : Le virus de la grippe est attaché à la cellule par une glycoprotéine de son enveloppe : l'hémaglutine. La glycoprotéine s'’attache au récepteur cellulaire Acide N acétyl neuraminique).
Une fois attaché à la cellule, le but du virus est alors d'internaliser son génome viral pour pouvoir initier son cycle de réplication. Dans ce but, il peut alors entrer par fusion des
membranes sous l'action de protéines virales pour les virus enveloppés ou par endocytose c'est à dire qu'il est enfermé dans une vacuole cytoplasmique. Un 3ème cas existe aussi où le virus est d’abord endocyté puis il fusionne avec la membrane de la vacuole pour entrer dans le cytoplasme c'est le cas du virus influenza ou virus de la grippe.
Figure 5 Pénétration par endocytose d'un adénovirus
Source 1 http://ticem.sante.univ-‐nantes.fr/ressources/1436.pdf
La décapsidation ou abandon de la capside du nucléocapside afin de libérer le matériel génétique se fait soit dans le cytoplasme soit au niveau des pores nucléaires. Le résultat est que le matériel génétique est libérer et la capside est éliminer passivement par les protéases cellulaire ou le virus activement détruit la capside en utilisant des décapsidases. Le matériel génétique est libérer soit au niveau nucléaire pour les virus à ADN soit dans le cytoplasme pour les virus à ARN.
En effet, la réplication du matériel génétique des virus est réalisée dans le noyau pour les virus à ADN et dans le cytoplasme pour les virus à ARN.
Une fois le matériel génétique répliqué, les protéines structurales de la capside, de la matrice et de l'enveloppe sont synthétisées :
- Les protéines de capsides sont synthétisées dans le cytoplasme pour les virus à ARN et dan le noyau pour les virus à ADN.
- Les protéines de l'enveloppe sont synthétisées par les ribosomes.
L’assemblage de la capside se fait en général au contact des membranes cellulaires prés des sites d'ancrage des protéines virales. La construction des virus est mise en place dés qu'il y a une concentration suffisante de génomes viraux et de protéines de structure.
La libération se fait par 2 mécanismes possibles :
- La lyse cellulaire c'est à dire la destruction de la cellule entière pour libérer les particules virales le plus souvent chez les virus nus.
- Bourgeonnement cellulaire qui permet l'acquisition de l'enveloppe.
II- Historique de la problématique
Les virus sont depuis longtemps associés aux maladies, « virus » signifiant poison en latin.
A la fin de 19e siècle, les médecins avaient remarqué des particules transmettant la rage ou la fièvre aphteuse, et ces particules semblaient se comporter comme des bactéries mais en plus petit.
Puis en 1935, les virus ont été rangés en tant que substances chimiques.
C'est à ce moment qu'un virus a été pour la première fois cristallisé, il s'agit de celui de la mosaïque du tabac, ce sont Wendell Stanley (1904-1971) et ses collègues qui pratiquèrent cette cristallisation qui valu d'ailleurs à Wendell le prix Nobel de chimie en 1946. Cette fameuse cristallisation a permis de montrer que le virus était constitué d'un assemblage de substances biochimiques complexes. Mais ça a aussi mis en évidence le fait qu'il ne semblait pas y avoir de systèmes nécessaires aux fonctions métaboliques d'un organisme vivant.
Stanley et d'autres scientifiques ont continué leurs recherches et on ainsi pu voir que le virus était constitué d'acides nucléiques (ADN ou ARN) renfermés dans une capsule protéique qui contient en plus quelques protéines virales parfois. Le virus paraît à ce moment là n'être qu'un assemblage chimique.
Wendell Stanley
Cependant, lorsqu'un virus pénètre dans une cellule hôte pour l'infecter, il entre alors dans une activité intense qui consiste en la perte de sa capsule protéique, pour mettre à nu ses gènes et il pousse la cellule hôte à répliquer son ADN ou son ARN viral. De cette façon, la cellule infectée se met à produire des particules virales qui sont en fait des protéines. Ensuite les morceaux viraux nouvellement créés s'assemblent et forme un nouveau virus qui peut alors infecter une nouvelle cellule et le processus recommence. C'est ainsi que les virus se propagent.
C'est notamment grâce aux virus que les biologistes ont pu connaître les mécanismes de codage des protéines par les acides nucléiques. Et on peut dire que c'est sur l'étude des virus que repose la biologie moléculaire. Ensuite, les biologistes moléculaires ont décrits les composants d'une cellule : ribosomes, mitochondries, membrane, ADN, protéines...
Récemment, des virologues ont affirmé que les virus vivent en fait par procuration.
Mais en fait, ce qui intéresse les biologistes actuels c'est surtout de connaître et de comprendre les mécanismes qui font que le virus déclenche une maladie.
Figure 6 Mosaïque du tabac
III- Les virus vivants ou non : le débat
Même s'il est clair que la question reste ouverte, des points communs existent entre les virus et le vivant. Par exemple la notion de naissance et de mort ou encore un certain degrés d'autonomie en matière de phénomènes biochimiques.
Ensuite, la caractéristique principale des virus est sans doute le fait que ce sont des parasites et que de ce fait, ils ont besoin du vivant. En effet, ils ont besoin d'infecter une cellule pour synthétiser leurs acides nucléiques et leurs protéines. Mais ils en ont aussi besoin pour être transportés et donc finalement ils ont besoin du vivant pour se multiplier et se propager.
Cependant, il faut mentionner un autre point important, c'est que l'écart entre ce qui est vivant est ce qui ne l'est pas est vaste. Si on prend l'exemple d'une graine, elle est non vivante mais possède un potentiel de vie, un virus pourrait alors être comparé à une graine en disant que lui aussi possède un potentiel de vie mais que contrairement à la graine il ne devient jamais un être vivant autonome.
On pourrait prendre en compte une autre définition de la vie qui dirait que la vie est un ensemble de composants inertes et que c'est leur assemblage qui ferait la vie.
En 2004, des chercheurs de l'université de Marseille dont Didier Raoult ont fait une découverte permettant d'affirmer que les virus sont « presque » vivants en séquençant le génome du plus grand virus connu : le Mimivirus découvert en 1992. Ce virus mesure environ la taille d'une bactérie et infecte les amibes (organismes unicellulaires). Les biologistes ayant réalisé cette expérience ont trouvé des des gènes viraux que l'on pensait spécifiques de ces organismes unicellulaires bien vivants. Et selon eux, la taille et la complexité du génome du Mimivirus rendent les virus encore plus proches des organismes vivants.
Mimivirus
La question les virus sont-ils vivants est importante pour l'étude de l'évolution.
En effet, les virus ont une histoire évolutive très ancienne, certaines enzymes virales existent sans doute depuis des milliards d'années. Or, si les virus ne sont pas vivants, doivent-ils quand même être étudiés ? Selon les biologistes de l'évolution, les virus auraient joué un rôle en sélectionnant les individus les plus aptes à survivre à une infection pour qu'ils se reproduisent et qu'ils transmettent ainsi leurs gènes aux générations suivantes. En résumé ce serait une forme de sélection naturelle.
Comparaison du génome du Mimivirus avec des bacteries
Les virus ne font pas partis du vivants puisqu'ils ne respirent pas et ne produisent pas d'énergie mais des chercheurs Didier Raoult continuent leurs recherches afin de les inclurent dans une 4ème branche de l'arbre de la vie. Ainsi, savoir si oui ou non les virus sont vivants ou pas reste un débat d'actualité. Répondre à cette question équivaudrait à répondre à la question « qu'est-ce que la vie ? ».
Bibliographie
Villarreal, L. Les virus sont-ils vivants? Pour la science. Paris: 2005, n°327, p. 63-67. ISSN 0153-4092
http://www.sciencesetavenir.fr/sante/20030328.OBS8755/virus-geant.html http://www.universalis-edu.com/encyclopedie/virus/#
http://www.uvm.edu/~biology/Classes/011/alive.pdf
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http://www.uq.edu.au/vdu/BasicsVirusesAlive.htm http://www.wi.mit.edu/programs/ask/100206.html http://anne.decoster.free.fr/d1viro/vgvirus.html
http://www.jeanpierrevarlenge.com/2009/03/06/les-virus-sont-ils-vivants http://jbitchak.pagesperso-orange.fr/viruscop.htm
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http://www.dematice.org/ressources/PCEM2/microbilogie/P2_microb_002/co/definition_viru s_14.html
