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Que sont les virus et comment sont-ils construits?
Les virus sont de minuscules particules infectieuses qui se présentent sous différentes formes. Les plus petits virus ne mesurent que 20 nanomètres de diamètre (un nanomètre correspond à un milliardième de mètre). Il est difficile de se représentation quelque chose d’aussi petit : si l'on voulait remplir une tête d'épingle avec des virus, il y aurait assez de place pour y mettre plusieurs milliers de milliards de particules virales ! Les virus ne sont constitués que de leur matériel génétique - c'est-à-dire les gènes viraux - et d'une enveloppe protéique (également appelée "capside"), qui entoure et protège le matériel génétique.
Un virus est classé en fonction de son type de génome. Le matériel génétique peut se présenter soit sous la forme d'ADN, comme chez l'homme, soit - et c'est une particularité des virus - sous la forme d'ARN. Le matériel génétique des virus est beaucoup plus petit que celui des humains : certains virus ne possèdent que quatre gènes (à titre de comparaison, les humains en possèdent environ 20 000). D'autres virus peuvent avoir plusieurs centaines de gènes. En raison de ce très petit génome, ils ne peuvent pas se reproduire par eux-même. Pour se reproduire, ils ont besoin d'une cellule hôte humaine, animale, bactérienne ou végétale.
Il existe une grande variété de virus, mais ils ne sont pas tous dangereux pour l'homme. Chaque virus est spécialisé dans un type particulier de cellule qu'il peut infecter. C'est ce qu'on appelle la "spécificité de l'hôte". Cette spécificité est déterminée par les interactions entre les composants protéiques à la surface du virus et des protéines spécifiques (appelées récepteurs) présentes à la surface des cellules hôtes. On peut comparer ce principe à celui de la clé et de la serrure. Généralement, un virus du rhume possède uniquement la clé qui permet de pénétrer dans les cellules des voies respiratoires supérieures, tandis qu'un virus IH (VIH) ne s'attaque qu'à un type spécifique de globules blancs. Certains virus ne sont pas aussi spécifiques, le virus de la grippe porcine peut par exemple infecter aussi bien les porcs domestiques que les humains. Un autre exemple est le virus de la rage qui peut infecter, entres autres, les rongeurs, les chiens et les humains.
Etant totalement dépourvus de leur propre métabolisme et de capacité de synthèse des protéines - comment les virus peuvent-ils néanmoins se reproduire?
Une fois que le virus s'est fixé sur une cellule hôte, le génome viral peut alors pénétrer dans celle-ci - un processus qui peut varier selon le type de virus. Certains virus "injectent" littéralement leur matériel génétique dans la cellule hôte. Le génome viral reprogramme ensuite la cellule hôte de manière à ce qu'elle produise désormais des génomes viraux et des protéines de la capside. Lorsque la cellule hôte a produit les molécules d'acide nucléique virales et les protéines de capside, celles-ci s'assemblent en centaine de milliers de nouvelles particules virales - le virus s'est ainsi multiplié en grande quantité. En général, la cellule est ensuite détruite et les virus libérés peuvent infecter de nouvelles cellules. C'est ainsi qu'une infection virale se propage.
Que sont exactement les virus à ARN?
Comme nous l'avons déjà mentionné dans la première section de cet article, les différents types de virus utilisent également différents types d'acides nucléiques pour stocker leur matériel génétique. En science, cette propriété est utilisée pour classer les virus : par exemple, on parle de virus à ADN, de virus à ARN, de virus à double brin et à simple brin, de virus plus et moins. Les gènes des virus à ARN sont constitués d'ARN et non - comme les cellules humaines, par exemple - d'ADN. L'ARN peut être à double brin (semblable à la double hélice d'ADN de nos chromosomes) ou à simple brin. Enfin, dans le cas des virus à ARN simple brin, on fait également une distinction en fonction de quel brin (en comparaison à un ARN double brin) est présent. C'est ce que l'on appelle la polarité du brin d'ARN, qui est indiquée comme "plus" ou "moins". La reproduction des virus à l'intérieur d'une cellule hôte diffère également en fonction du type de matériel génétique.
De nouveaux virus apparaissent fréquemment et peuvent provoquer des épidémies. Par exemple, le VIH qui s'est propagé au début des années 1980, la fièvre Ebola qui a éclaté en Afrique de l'Ouest entre 2014 et 2016, la grippe espagnole causée par un virus grippal entre 1918 et 1920, ou très récemment le coronavirus SARS-CoV-2, qui a entraîné une pandémie mondiale au début de 2020.
D'où viennent ces virus "émergents" ?
Il existe plusieurs origines possibles pour les "nouveaux" virus. Il arrive souvent qu'un virus préexistant change (mute), ce qui peut être la source de nouvelles maladies virales et d’épidémies. Les virus à ARN ont la propriété de changer leurs séquences génétiques très fréquemment. La raison de ces changements est qu'aucune "relecture" n'a lieu lorsque le génome viral se multiplie (comme c'est le cas, par exemple, lorsque l'ADN humain se multiplie). Par ailleurs, les taux de mutation élevés sont l'une des raisons pour lesquelles il est si difficile de produire des vaccins efficaces qui protègent contre les maladies virales. En effet, il est courant que le virus ait déjà légèrement muté pendant le développement, les tests et la production d'un vaccin. Il se peut alors que le vaccin nouvellement développé soit déjà moins efficace, voire inefficace contre le nouveau variant viral ! Un exemple bien connu de virus à ARN qui mute très fréquemment est le virus de la grippe (influenza).
Pour en savoir plus, liens vers "Corona vaccine on fast track" et "RNA vaccine".
Une autre origine possible de nouveaux virus est la propagation des virus d'un organisme hôte à un autre. Par exemple, les virus peuvent être transmis des animaux à l'homme - surtout si les virus mutent ou si l'homme est en contact avec des animaux sauvages inhabituels. C'est le cas par exemple du virus de la grippe porcine H1N1, qui est originaire des porcs mais peut également se transmettre d'une personne à l'autre. Ou le nouveau coronavirus, qui a probablement été transmis d'un animal sauvage à l'homme.
Les virus "émergents" ne sont donc pas vraiment "nouveaux", mais ils existaient déjà auparavant et pourraient soudainement se propager largement - les mutations, l'évolution et l'adaptation à une nouvelle espèce hôte jouent un rôle important à cet égard.
La recherche sur les virus et leurs mécanismes moléculaires est d'une importance fondamentale pour le développement de médicaments et de vaccins contre les maladies virales.