Chapitre 13: Interactions virus-cellule Flashcards
Persistance Virale
Établissement d’un phénomène de persistance virale où certains virus ne lyseront pas les cellules mais démontreront une persistance.
Récepteur Cellulaire
Molécule à la surface cellulaire où le virus se fixe pour pénétrer dans la cellule.
Virus Cytolytiques
Virus qui peuvent établir la persistance virale avec ou sans transformation dans certains type cellulaires, mais aussi en fonction des gènes qu’ils possèdent (mutant non virulents)
Blocage de l’infection virale à différentes étapes du cycle de multiplication: Fixation et entrée
La première étape du cycle de multiplication viral est la fixation du virus à la surface cellulaire par l’interaction avec le récepteur à la surface cellulaire.
Non permissive ou non susceptible
Une cellule dépourvue du récepteur adéquat est non permissive, mais ne peut pas du tout être infectée; on dit qu’elle est «non susceptible» (le virus n’y entrant même pas).
La susceptibilité varie t-elle?
Oui, la susceptibilité des cellules peut varier d’un individu à l’autre et au sein des populations humaines.
Ce phénomène expliquerait en partie (indépendamment de l’action du système immunitaire) la susceptibilité plus ou moins grande de populations humaines à tel ou tel virus ou, dans des cas plus rares, la résistance de certains individus à un virus donné.
Blocage VIH par fixation/entrée pour VIH
Une délétion d’un gène pour le co-récepteur du virus entraîne la résistance de certains individus lorsqu’ils sont exposés au virus d’immunodéficience humaine; les cellules isolées des mêmes individus conservent cette résistance.
Blocage de l’infection virale à différentes étapes du cycle de multiplication: Décapsidation
Chez certains virus, il peut arriver que le virus pénètre dans la cellule par endocytose, mais que les étapes suivantes de décapsidation (partielle dans cet exemple) ne puissent s’effectuer normalement.
Quel type de virus on des blocages au niveau de la décapsidation?
l’exemple classique des Reoviridae
Blocage d’infection via Décapsidation du virus Ebola
Le cas de certains virus enveloppés nécessitant un clivage protéolytique de leur glycoprotéine pour permettre les changements de conformation nécessaires à la fusion (par exemple le virus Ebola). Ceci peut être dû, par exemple, à l’absence des enzymes protéolytiques cellulaires appropriées.
Blocage de l’infection virale à différentes étapes du cycle de multiplication: Transcription
La transcription s’effectue avec la participation de l’ARN polymérase cellulaire qui reconnaît les promoteurs présents sur l’ADN viral. Ceci suppose évidemment que les virus ont évolué de manière à posséder les séquences reconnaissables par la machinerie cellulaire.
Pourquoi certains virus ne peuvent-ils exprimer leurs gènes dans certains types de cellules au niveau de la transcription?
En plus de l’ARN polymérase, la reconnaissance des séquences permettant la transcription efficace dépend de la présence de facteurs de transcription appropriés qui ne sont pas nécessairement présentes chez tous les types cellulaires en fonction de la différenciation cellulaire.
Quel type de virus ont des problèmes de blocages au niveau de la transcription?
Les rétrovirus, particulièrement dans les cellules embryonnaires, et les virus ADN à réplication nucléaire principalement
Blocage de l’infection virale à différentes étapes du cycle de multiplication: Réplication du génome
La réplication du génome nécessite l’interaction adéquate entre les protéines cellulaires impliquées et les protéines virales précoces nécessaires à la reconnaissance de l’origine de réplication virale.
Quel virus utilisent la machinerie de réplication des cellules hôtes?
Spécialement les virus à ADN à réplication nucléaire.
Exemple de blocage en phase précoce pour la réplication du génome
l’infection de cellules murines par des virus à ADN circulaire simiens, et vice-versa lors de l’infection de cellules de primates par les virus de souris
Exemple de blocage du cycle de multiplication viral dans certains cellules
Blocage de l’intégration du génome viral (provirus) au génome cellulaire dans des cellules en arrêt de division qui deviennent ainsi non permissives
Blocage de l’infection virale à différentes étapes du cycle de multiplication: Assemblage
Différents facteurs cellulaires sont parfois impliqués dans l’assemblage des capsides virales.
Exemple de blocage au niveau de l’Assemblage
celui du virus d’immunodéficience humaine qui ne peut s’assembler correctement dans les cellules de souris, certains facteurs cellulaires étant absents.
Blocage de l’infection virale à différentes étapes du cycle de multiplication: Maturation Finale
Dans certains cas, l’assemblage viral se termine par une étape de maturation qui nécessite la présence d’enzymes cellulaires.
Exemple de blocage au niveau de la maturation finale
Le virus influenza qui nécessite le clivage de sa glycoprotéine d’enveloppe pour la rendre fonctionnelle. Les virions relâchés, bien qu’ils soient complètement assemblés, ne seront donc pas infectieux lorsque produits dans des cellules qui ne possèdent pas l’enzyme protéolytique appropriée. Ces cellules ne peuvent alors être considérées comme étant permissives.
deux types de Persistance Virale
1- Lytique
2- Perssistante
Que font Certaines lignées cellulaires ayant survécu (non lysé), après une inféction par réovirus?
Les cellules infectées ayant résisté à la destruction par le virus vont produire celui-ci de manière permanente sans que ces cellules soient lysées.
Infection persistante
La production virale demeure plus limitée que lors d’une infection normale (aiguë)
Hypothèse des cellules qui peuvent relâché des virus sans être lysé? Virus P.I
Les virus à capside nue peuvent être exportés hors de la cellule dans des vésicules, il s’agit possiblement du mécanisme à l’oeuvre ici. Le virus relâché des cellules est appelé, pour des raisons de commodité, virus « p. i. » («from persistent infection»)
Les cellules infectées de manière persistante peuvent-elles être guérit?
Oui, par traitement à l’aide d’un anticorps antiviral neutralisant. Ces cellules «guéries» ne produisent plus de virus.
Par quoi est démontré la co-évolution virus-cellules?
Démontrée par le fait que les cellules guéries sont résistantes à l’infection par un virus de type sauvage, mais sont sensibles au virus p. i. Cependant, les virus de la lignée originale, avant l’infection, sont sensibles aux deux virus.
Dans quoi réside l’acquisition de la résistance chez les cellules guéries?
Réside dans le fait que ces cellules ont évolué de manière à exprimer de plus bas taux des enzymes lysosomales responsables de la décapsidation. Ce changement d’expression des enzymes protège complètement de l’infection par le virus de type sauvage et limite suffisamment la multiplication virale pour permettre le maintien de l’infection persistante.
Pourquoi aucune résistance contre virus P.I.
les virus p. i., maintenus dans ces cellules exprimant de faibles taux d’enzymes, ont évolué de manière à être plus facilement décapsidés, permettant ainsi leur décapsidation malgré les faibles taux d’enzymes.
De quoi est due la sensibilité accrue des virus P.I.?
due à la présence de mutations au niveau de gènes codant les protéines de la capside externe normalement clivées dans les lysosomes.
Synthèse des protéines virales
Par définition, tous les virus doivent utiliser la machinerie de traduction de la cellule pour la synthèse de leurs protéines. L’ARN messager viral doit donc être adapté en conséquence pour l’utilisation de cette machinerie. Plusieurs virus ont aussi développé des modes de traduction leur permettant d’optimiser celle-ci, parfois au détriment de la synthèse des protéines cellulaires.
Comment ont optimiser les virus avec peu de matériel génétique?
Souvent évolué de manière à optimiser l’utilisation de celui-ci afin de produire une diversité de protéines avec peu de matériel génétique.
Synthèse des protéines virales pour les Bactériophages
Chez les bactériophages, les ARN messagers sont généralement polycistroniques et portent des séquences de fixation aux ribosomes (séquences Shine- Dalgarno) similaires à celles des ARN messagers bactériens.
Pourquoi chez les bactériophages les ARN messagers ont-ils une demie-vie courte?
Ces ARN sont peu stables, car ils sont immédiatement traduits avant même la fin de leur synthèse puisque tout se fait dans un seul compartiment cellulaire. Ces ARN sont aussi généralement dépourvus des séquences terminales en 5’ (coiffe) et 3’ (poly [A]) qui stabilisent normalement les ARN messagers chez les cellules eucaryotes.
Synthèse des protéines virales pour les virus des eucaryotes
Chez les ARN eucaryotes, la structure coiffe interagit avec des protéines cellulaires jouant le rôle de facteurs d’initiation les «protéines se liant à la coiffe» ou «cap-binding proteins».
Synthèse des protéines virales chez les virus à réplication nucléaire
Chez les virus à réplication nucléaire, les enzymes cellulaires impliquées dans la synthèse de la coiffe sont accessibles et pourront donc être utilisées pour la modification post-transcriptionnelle des ARN viraux.
Exception de virus à réplication nucléaire: Orthomyxoviridae
ces virus ARN à réplication nucléaire n’utilisent pas directement les enzymes cellulaires. Ils tirent plutôt avantage de la présence de petits ARN cellulaires portant la structure coiffe en les utilisant comme amorces
Exception de virus à réplication nucléaire: Bunyaviridae
Ils utilisent des amorces cellulaires avec coiffe, mais, dans ce cas, produisent celles-ci par coupure d’ARN messagers cellulaires dans le cytoplasme des cellules infectées.
Synthèse des protéines virales chez les virus à réplication cytoplasmique
1- une triphosphatase enlève le phosphate en 5’ de l’ARN
2- la guanylyltransférase permet par la suite de former le lien inhabituel5’-5’ entre le GMP et l’extrémité5’-diphosphate de l’ARN
3- des groupements méthyles, 2, seront ensuite ajoutés par transfert à partir d’un donneur de groupement méthyle, le S-adénosylméthionine (SAM)
Où est ajouté le premier méthyle et À quoi sert-il dans la réplication cytoplasmique?
Le premier méthyle est sur le GTP terminal et est essentiel pour l’initiation de la synthèse protéique.
Où est ajouté le deuxième méthyle et À quoi sert-il dans la réplication cytoplasmique?
Un second méthyle sera ajouté sur le premier nucléotide de l’ARN et serait plus important pour la protection contre la reconnaissance par l’immunité innée,
Type de virus à réplication cytoplasmique
- Reoviridae
- Poxviridae
Autres mécanismes pour la synthèse de coiffe
Le transfert d’une molécule de GDP sur une extrémité 5’-monophosphate, le résultat final étant le même.
Synthèse des protéines virales chez les virus à réplication cytoplasmique ne possédant pas de coiffe
certains de ces virus possèdent toutefois une protéine terminale qui protège l’extrémité de l’ARN contre la dégradation. Ces virus utiliseront alors des mécanismes d’initiation de la traduction indépendants de la coiffe.
Traduction non-conventionnelle
les ARN messagers de virus de mammifères sont généralement monocistroniques, mais par contre ils ont souvent développé des modes de traduction permettant de contourner la règle du premier AUG. En effet, chez certains virus, le premier codon d’initiation AUG n’est pas dans le bon contexte pour l’initiation efficace de la synthèse protéique, séquence Kozak.
Entraîne une initiation inefficace et la possibilité d’utiliser un second codon AUG présent en aval et dans un meilleur contexte. Le résultat est la synthèse de deux protéines à partir du même ARN.
Quelle est l’initiation de la synthèse protéique chez certains ARN viraux?
Chez certains ARN viraux, l’initiation de la synthèse protéique peut aussi se faire par un mécanisme d’initiation interne de la traduction, mécanisme ressemblant un peu à celui des bactéries, grâce à la présence de séquences de fixation aux ribosomes («internal ribosomal entry site» ou «IRES»)
Que se passe-t-il aux protéines de reconnaissance de la coiffe lorsqu’un ARN viraux à un mécanisme d’initiation interne de la traduction?
La présence d’une telle séquence de fixation rend inutile la présence des protéines de reconnaissance de la coiffe et peut jouer un rôle dans la régulation de la synthèse protéique lors de l’infection virale.
Mécanisme de “déphassage” ou “glissement” ou “frameshift” ribosomal
Dans ce mécanisme, l’initiation de la traduction se fait normalement, mais une importante structure secondaire, combinée à une séquence dite de glissement, séquence présentant une répétition de mêmes nucléotides, entraîne un déplacement du cadre de lecture utilisé par le ribosome.
Quel est le résultat d’un mécanisme de frameshift?
deux protéines distinctes, possédant un début identique, pourront ainsi être synthétisées à partir du même ARN.
Chez quel types de virus retrouve-t-on le mécanisme de frameshift?
chez plusieurs rétrovirus, des coronavirus, le virus de l’hépatite C, et autres.
Que permet le mécanisme de frameshift d’optimiser?
le rapport entre différentes molécules puisque le déplacement du cadre de lecture ne se fera que sur un pourcentage des molécules d’ARN
Exemple de frameshift chez rétrovirus
le déphasage (une fois sur dix) permet la synthèse des enzymes, en petites quantités, alors que le cadre de lecture normal permet la synthèse abondante des protéines structurales de la capside.
Rôle que prends les cellules lors d’une infection virale, lorsqu’elle ne sont pas uniquement des réservoirs passifs
Dans certains cas, des facteurs (protéines) de résistance peuvent être induits ou activés lors de l’infection (par exemple par l’interféron), alors que dans d’autres cas ils sont exprimés de manière constitutive.
Action du Gène Fv-1 chez la souris
Le produit protéique confère la résistance à l’infection par certains rétrovirus; dans ce cas, la protéine cellulaire ressemble à une protéine virale de la capside et rivalise avec celle-ci bien qu’elle ne possède pas la fonction associée à la protéine virale.
Résultat du gène Fv-1 chez la souris
Le résultat étant des capsides non fonctionnelles composées en partie de protéines Fv-1.
Mécanisme de la restriction FV-1 chez les rétrovirus écotropes de souris
Les virus dites N-tropes se répliquent bien dans les cellules de souris de la lignée NIH, mais sont bloqués dans les cellules Balb, alors que les virus B-tropes ont un phénotype inverse.
Exemple de résistance de certains espèces à des virus grâce à leurs protéines
La résistance de certaines espèces de chauves-souris au virus Ebola ou la résistance aux bornavirus chez l’humain seraient dues à la présence de séquences homologues à ces virus dans le génome cellulaire.
Comment est-ce possible d’interférer avec l’assemblage correct des particules virales?
La présence de quelques « briques » inadéquates dans une particule virale, de par la présence de ces séquences virales endogènes devenues non fonctionnelles
L’effet d’interféron sur l’infection virale
l’infection par de nombreux virus peut déclencher la production d’interféron par la cellule infectée; l’interféron agit comme une cytokine par une interaction avec un récepteur cellulaire.
Dans le mécanisme d’interféron sur l’infection virale à quoi est spécifique l’interféron?
l’interféron n’est donc pas spécifique du virus ayant provoqué l’induction, mais plutôt du type cellulaire utilisé
L’interféron produit par des cellules animales peuvent-elles être actif sur les cellules d’une autre espèce?
L’interféron produit par des cellules d’une espèce animale ne peut être actif sur les cellules d’une autre espèce principalement due à la divergence du récepteur.
Immunitée Innée
la résistance à l’infection virale reliée à l’action de l’interféron. Ce terme d’immunité innée regroupe évidemment toute une gamme d’autres phénomènes non reliés à l’interféron (phagocytose par exemple) qui peuvent être actifs contre différents agents infectieux.
Pourquoi les gammes d’autres phénomènes reliées à l’interféron sont-ils considérés comme non spécifiques?
Elle protège contre une gamme d’agents infectieux, tout en ne nécessitant pas de contact préalable avec l’agent en question.
Pourquoi l’interféron n’est-il pas complétement non spécifique?
Il répond bien au critère d’absence de spécificité, tout en étant déjà présent en absence d’exposition préalable à l’agent infectieux. Par contre, la production d’interféron par une cellule est grandement augmentée par l’infection virale, cette production pouvant permettre par la suite la protection de la cellule contre un autre virus, ou la protection des cellules voisines.
La production d’interféron peut-elle être considérée comme un exemple particulier d’interférence virale hétérologue?
Oui, mais médiée par la l’intermédiaire de la cellule.
Expérience de Isaac et Lindenmann en 1959
Utilise un virus inactivé et démontrait la sécrétion par les cellules d’une substance pouvant protéger d’autres cellules en interférant avec la multiplication virale, d’où le nom d’interféron.
Par quelle types cellulaire peuvent ^tre produit les Interféron de type I (alpha et bêta)
Différents types cellulaire
Par quelle types cellulaire peuvent ^tre produit les Interféron de type III (lambda)
Cellules épithéliales
Interféron de Type II (Immun iu gamma)
Agit comme cytokine et davantage impliqué dans l’immunologie
Dans l’Étape 1 du mécanisme menant à l’effet antiviral de l’interféron: Induction, qu’est ce qui fait la reconnaissance?
Les cellules possèdent des protéines pouvant agir à titre de «récepteurs», ou « senseurs » pour la reconnaissance de structures moléculaires étrangères appartenant aux agents infectieux (acides nucléiques, protéines, LPS, etc.). Ces récepteurs cellulaires peuvent être des protéines transmembranaires, principalement associées aux endosomes, ou des protéines cytoplasmiques.
Dans l’Étape 1 du mécanisme menant à l’effet antiviral de l’interféron: Induction, qu’est ce qui peut-être reconnu?
Dans le cas de l’infection par des virus, l’ARN bicaténaire servant d’intermédiaire lors de la réplication, ou des structures bicaténaires formées par repliement de la chaîne polynucléotidique seraient principalement reconnus. Des ARN possédant une structure5’-triphosphate (ou diphosphate), ou des structures coiffes sans groupement méthyle, alors que la structure coiffe des ARN messagers cellulaires est généralement méthylée, peuvent aussi être considérés comme des molécules étrangères.
Dans l’Étape 1 du mécanisme menant à l’effet antiviral de l’interféron: Induction, qu’est ce qui suis la reconnaissance des molécules étrangères?
Cette reconnaissance de molécules étrangères entraîne une cascade d’événements de signalisation intracellulaire menant à l’induction de la transcription de gènes de l’interféron et à la sécrétion de celui-ci hors de la cellule. Les voies de signalisation impliquent des molécules intermédiaires appelées molécules « adaptatrices », puis des kinases et finalement divers facteurs de transcription permettront alors la transcription des gènes de l’interféron.
Dans l’Étape 2 du mécanisme menant à l’effet antiviral de l’interféron, que font les interférons après sa sécrétion et que sont les effets?
Après sa sécrétion, l’interféron pourra s’attacher à son récepteur à la surface de la cellule. L’interféron peut donc agir sur une autre cellule (paracrine) ou sur la cellule sécrétrice elle-même (autocrine). L’interaction avec le récepteur entraîne alors une nouvelle cascade de signalisation qui stimulera davantage la production d’interféron, amplifiant ainsi l’effet original de l’ARN viral.
Dans l’Étape 2 du mécanisme menant à l’effet antiviral de l’interféron, qu’est ce que font les interférons?
Dans le même temps, d’autres voies de signalisation seront déclenchées par l’interaction entre le récepteur et le ligand (interféron) et entraîneront la transcription de plusieurs gènes, selon le type cellulaire. La signalisation se fait essentiellement par le biais d’une série de réactions de phosphorylation de la voie dite JAK-Stat.
Quelle gène est induit par l’interféron?
Les gènes induits ou «stimulés» par l’interféron comprennent, entre autres, le gène codant pour la protéine PKR, ainsi que toute une gamme d’autres gènes (plus d’une centaine) est toutefois affectée par la présence d’interféron.
PKR
un facteur antiviral important qui serait responsable en bonne partie de l’effet antiviral de l’interféron.
Dans l’Étape 3 du mécanisme menant à l’effet antiviral de l’interféron, quelles actions prennes les protéines antivirales?
PKR est le facteur le plus étudié parmi les protéines antivirales induites par l’interféron et agit au niveau de la synthèse protéique. D’autres protéines agissent toutefois en bloquant l’entrée, la décapsidation, en dégradant l’ARN viral, etc.
Les virus ont-ils développé des méthodes d’échappement aux interférons?
Oui, ils ont développé différents modes de contre-attaque visant à bloquer les étapes d’induction de l’interféron (étape 1) et de signalisation menant à l’induction des produits antiviraux (étape2). Les mécanismes permettant aux virus d’échapper à l’immunité innée joueraient un rôle important dans le pouvoir pathogène des virus (hépatite C, VIH, influenza, coronavirus, etc.).
Dans quelle maladie, la capacité d’échapper à l’immunité inné à joué un rôle?
La grippe espagnole en 1918-1919.
Quelle est la capacité de PKR, la protéine kinase cellulaire?
la capacité de s’autophosphoryler, ce qui augmente son activité, et aussi de phosphoryler d’autres protéines, dont le facteur d’initiation de la synthèse protéique eIF2
Quel est le résultats de la phosphorylation de PKR?
l’inhibition de synthèse protéique. En plus de l’induction produite par l’interféron, ce qui entraîne une augmentation du nombre de molécules de PKR, l’activité enzymatique de la protéine est évidemment régulée par la présence d’ARN.
Comment PKR s’active?
Les ARN doivent être bicaténaires pour s’attacher à PKR et permettre la dimérisation de la protéine ce qui augmente son activité enzymatique de phosphorylation; es intermédiaires dans la réplication de plusieurs génomes ARN peuvent jouer un rôle, mais il apparaît aussi de plus en plus que les ARN viraux monocaténaires adoptent souvent une structure secondaire importante; le repliement de la chaîne polynucléotidique sur elle-même crée ainsi de longues régions bicaténaires. De telles régions peuvent donc être reconnues comme de l’ARN bicaténaire et activer la PKR.
Comment fonctionne PKR au niveau moléculaire?
Sous sa forme libre, la protéine PKR est repliée sur elle-même, le domaine de fixation à l’ARN masquant en quelque sorte le domaine catalytique(kinase). Lors de la fixation à l’ARN, celui-ci fait le pont entre deux molécules, par leurs domaines respectifs de fixation à l’ARN. Ceci amène les deux molécules de PKR formant le dimère à se déplier et le domaine catalytique s’en trouve libéré et actif. Chacune des deux molécules phosphoryle sa partenaire, une activité dite « autocatalytique » bien qu’en fait chaque molécule soit active sur la molécule voisine. Le résultat final est une kinase active et capable de phosphoryler d’autres protéines.
Substrat de PKR
facteur d’initiation de la synthèse protéique elF2, plus spécifiquement la sous-unité alpha(a)
Quand est-ce que le facteur elF-2 est actif?
lorsque sa sous-unité gamma (γ) est liée au GTP.
Processus d’activation elf-2
1- Lors de l’initiation de la synthèse protéique, le GTP est converti en GDP et le facteur devient alors inactif.
2- Il doit donc être recyclé grâce à son facteur d’échange eIF2B qui remplace le GDP par un GTP.
3- Lorsque eIF2α est phosphorylé, le facteur eIF2B reste bloqué et ne peut plus procéder à l’échange; eIF2 est donc inactivé, ce qui bloque progressivement la synthèse protéique au fur et à mesure que le eIF2B présent en quantité limitée s’épuise en demeurant coincé avec eIF2 entraînant à son tour l’accumulation de eIF2 lié au GDP et l’épuisement de eIF2 actif.
Quells mécanismes les Virus ont développé pour contrecarrer l’effet de PKR dans la cellule infectée
i) la surproduction de protéines ayant de l’affinité pour l’ARN bicaténaire et rivalisant ainsi avec PKR;
ii) la production de protéines ressemblant suffisamment à eIF2 pour servir de leurre à l’activité de phosphorylation de PKR;
iii) la production d’enzymes protéolytiques qui dégradent spécifiquement la PKR;
iv) la surproduction de courts ARN bicaténaires pouvant s’attacher à PKR, mais étant apparemment trop courts pour entraîner la dimérisation et l’activation de l’enzyme.
