Biologie: comment fonctionne un virus?

Structure d’un virus Ennemi microscopique, le virus ne peut survivre et se reproduire qu’en parasitant le métabolisme cellulaire d’un autre organisme.

À l’origine d’une crise économique et sanitaire sans précédent, le nom du coronavirus est sur toutes les lèvres. L’occasion de rappeler comment fonctionne et se reproduit ce type de micro-organisme.

À ce jour, on compte environ 2100 espèces de virus décrites, pour 400’000 espèces supposées, soit 4 fois plus que les vertébrés.

Il défraie les chroniques du monde entier. Responsable de la maladie respiratoire Covid-19, le nouveau coronavirus – ou SARS-CoV-2 – a déjà mené au confinement d’un tiers de l’humanité. Pourtant, cette débâcle planétaire est due à une infime parcelle du vivant, qui ne mesure qu’entre 10 et 300 nanomètres, soit quelques milliardièmes de mètre. Du terme latin signifiant «poison», un virus désigne un agent infectieux plus petit qu’une bactérie. Mais au juste, comment fonctionne cet ennemi minuscule? Petit cours express de biologie.

Fonctionnement d’un virus

À ce jour, on compte environ 2100 espèces de virus décrites, pour 400’000 espèces supposées, soit 4 fois plus que les vertébrés – 86’000 espèces supposées –, dont les êtres humains font partie. Les virus représentent donc un monde microscopique et largement méconnu. De par son fonctionnement et à la manière d’un virus informatique, ce type de micro-organisme agit comme un parasite de cellules humaines ou animales, qui le multiplient à leur dépens. Une des particularités du virus est qu’il n’a pas de métabolisme propre et doit donc utiliser un hôte pour se reproduire, en répliquant son matériel génétique – souvent de l’ARN (acide ribonucléique), un dérivé de l’ADN (acide désoxyribonucléique).

L’ARN du virus parasite la machinerie cellulaire pour fabriquer en masse de nouveaux virus.

C’est pour cette raison qu’un virus ne se propage pas tout seul: ce sont les hôtes qui le transportent et le propagent par contagion. Quoique leur forme soit variable – en sphère ou en bâtonnet –, ils sont tous dotés d’une enveloppe protéique, la capside, qui entoure et protège le matériel génétique. À sa surface, le virus est doté de protéines qui serviront à se fixer spécifiquement à d’autres protéines réceptrices présentes à la surface de la cellule hôte, comme une clé dans sa serrure. Ainsi, un virus ne peut infecter que les cellules avec lesquelles il est «compatible». Dans le cas des coronavirus, ce sont les cellules pulmonaires qui sont ciblées, alors que le virus du sida, le VIH (virus de l’immunodéficience humaine), s’attaque à certains globules blancs.

Le virus, un organisme parasite

Arrimé à la cellule hôte, le virus y injecte son matériel génétique. Une fois à l’intérieur du cytoplasme – l’espace compris entre la membrane de la cellule et son noyau –, l’ARN du virus va parasiter la machinerie cellulaire pour fabriquer en masse de nouveaux virus. Le brin d’ARN viral se fixe ainsi aux ribosomes, les organites cellulaires qui décodent normalement l’ARN de la cellule pour les traduire en protéines. Incapables de le distinguer du matériel génétique cellulaire, les ribosomes de la cellule produisent les protéines codées par le virus, dont la fonction est de répliquer l’ARN viral en utilisant la machinerie génétique de la cellule hôte.

Ce schéma illustre le processus d’infection d’une cellule par le VIH, de l’injection de l’ARN viral au bourgeonnement d’une nouvelle capside (tiré de l’ouvrage «Biologie: notions fondamentales»).

De fil en aiguille, les protéines décodées assemblent la progéniture virale en une nouvelle capside, qui sera libérée hors de la cellule par bourgeonnement. À son tour, ce nouveau matériel viral infecte d’autres cellules, et ainsi de suite, jusqu’à bouleverser le système immunitaire de l’organisme infecté, qui tombe malade quelques jours après la contagion. Au-delà des maladies qu’ils causent, le grand danger des virus comme la grippe, le VIH ou les coronavirus est que les personnes atteintes sont déjà contagieuses pendant cette phase d’incubation et sans forcément présenter de symptômes. Ainsi, elles peuvent le transmettre par la salive, notamment par le biais des surfaces touchées par des mains contaminées ou les petites gouttelettes émises en parlant ou en éternuant.

Un virus particulier: le cas des (bactério)phages

Schéma de phage (tiré de «Biologie: notions fondamentales»)

Pour autant, les virus n’ont pas toujours un impact négatif: ils peuvent aussi soigner. Parmi les virus décrits et étudiés, les bactériophages – ou phages – s’attaquent uniquement aux bactéries, qui sont la cause de nombreuses infections. La phagothérapie représente donc un substitut potentiel aux antibiotiques. Très prescrits dans les pays européens, ces derniers ont pour désavantage de mener à une immunité progressive des bactéries, qui développent une résistance aux médicaments.

À l’inverse du coronavirus, du virus de la grippe ou du VIH, de forme sphérique, les phages ont souvent une forme allongée, à la manière de petits scorpions. Ils sont composés principalement d’une queue, d’une plaque terminale et d’une tête munie de la capside contenant le matériel génétique. À l’inverse, la queue est dotée de fibres caudales qui permettent au virus de se fixer à la paroi cellulaire des bactéries. En se reproduisant, il finit par détruire la bactérie infectée.

En infectant la cellule bactérienne avec leur matériel génétique, les phages se reproduisent jusqu’à la détruire, avant de contaminer d’autres bactéries (tiré de «Biologie: notions fondamentales»).

À propos de la famille des coronavirus

Si on parle aujourd’hui beaucoup du nouveau coronavirus, il ne représente en réalité qu’un virus au sein de la grande famille des coronavirus – du nom de la «couronne» de petits pics qui hérissent leur pourtour. Selon les données disponibles actuellement, au moins quatre souches sont la source de maladies bénignes comme le rhume saisonnier. Trois souches d’origine animale sont mortelles pour les humains, dont le SARS-CoV-1 de 2003, qui a conduit à l’épidémie du SRAS et, bien sûr, le nouveau coronavirus SARS-CoV-2, amené probablement par les pangolins braconnés et vendus sur les marchés de Chine. Très contagieux et capable de se transmettre sans forcément manifester de symptômes, le virus s’est propagé d’hôte en hôte, jusqu’à parasiter le monde entier.

 

Comprendre le monde du vivant

Page de couverture de «Biologie: notions fondamentales»Cette analyse est partiellement tirée du chapitre «Génétique» de notre livre Biologie: notions fondamentales, un manuel visant à comprendre les multiples facettes de la vie sur Terre. Richement illustrée de schémas et de photographies, la matière est présentée dans un langage clair qui la rend accessible à un large public. Destiné à la filière gymnasiale, le livre s’accompagne d’un ouvrage de solutions vendu séparément.

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