Séminaire SFLS_26 mars 2015
Virus et machinerie cellulaire
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Dr Céline Bressollette-Bodin
jeudi 26 mars 15
Séminaire SFLS_26 mars 2015
• Multiplication des virus dans la cellule- principales étapes- mécanismes de transcription / réplication
• Les interactions virus / cellules- défenses cellulaires intrinsèques - mécanismes d’échappement viral
2jeudi 26 mars 15
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virus = microorganisme infectieux, à multiplication intracellulaire obligatoire, composé d’un matériel génétique (ADN ou ARN) entouré d’une capside protéique +/- d’une enveloppe virale dérivée des membranes cellulaires
© Principles of Virology, ASM Press
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Rappel: structure virale
427
The%virus%and%the%virion
A&virus&is&an&organism&with&two&phases
virion infected'cell
le virus sous la forme extracellulaire:
particule virale = virion
le virus dans la cellule infectée: multiplication
virale
© Principles of Virology, ASM Press
jeudi 26 mars 15
Séminaire SFLS_26 mars 20155
segmenté / non segmenté
jeudi 26 mars 15
Séminaire SFLS_26 mars 20155
segmenté / non segmenté
jeudi 26 mars 15
Séminaire SFLS_26 mars 20155
segmenté / non segmenté
jeudi 26 mars 15
Séminaire SFLS_26 mars 20155
segmenté / non segmenté
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Séminaire SFLS_26 mars 20156© Principles of Virology, ASM Press
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Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus
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Attachement
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Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus
jeudi 26 mars 15
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Attachement
Entrée
Decapsidation
7
Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus
jeudi 26 mars 15
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Attachement
Entrée
Decapsidation
Réplicationgénomique
7
Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus
jeudi 26 mars 15
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Attachement
Entrée
Decapsidation
Expressiongénique
Réplicationgénomique
7
Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus
jeudi 26 mars 15
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Attachement
Entrée
Decapsidation
Expressiongénique
Réplicationgénomique
Assemblage
7
Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus
jeudi 26 mars 15
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Attachement
Entrée
Decapsidation
Expressiongénique
Réplicationgénomique
Assemblage
Relargage
7
Principales étapes du cycle de multiplication d’un virus
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La circulation des virus dans les compartiments cellulaires
• les constituants cellulaires nécessaires à la réplication virale sont répartis dans différents compartiments de la cellule- dans le noyau
• ADN polymerase cellulaire pour certains petits virus ADN• ARN polymerase ADN dépendante cellulaire• machinerie d’épissage des ARNm....
- dans le cytoplasme• ribosomes pour la traduction protéique• reticulum endoplasmique et appareil de Golgi pour les protéines virales sécrétées /
mécanismes de glycosylation des protéines d’enveloppe• mitochondries: déclenchement de la mort cellulaire programmée / support à protéines
impliquées dans l’activation voie Interferon
...........
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Entrée
• La particule virale doit rejoindre le cytoplasme cellulaire sans détruire la cellule cible
• Mécanismes d’entrée dependent de la structure virale• Entrée des virus est conditionnée par différents facteurs
- facteurs d’attachement- récepteurs cellulaires
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ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eFig. Volume01_05.0211-06-14
Car
ReceptorsAttachment factors
LDL-like
LDLRGM1
ganglioside DC-SIGNHSPGSialicacid
Integrinαvβ3
Integrinαvβ3 or 5
HAdV 2/5
CD4CCR5CXCR4
HIV1FMDVHCMVKSHVRV
DVEBOVKSHVUUKV
AAVHPVHSVVACV
IAVMeaslesRSVRV
SV40 HCVHRV2
GalactoseSialic acidGlcNAcGalNAcGlucose
ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eVolume 01Fig. 02.063-25-14
Indirectly anchoredprotein
Indirectly anchored protein
Integralmembraneproteins
Lipid-anchoredprotein
Cytoplasm
Outside of cell
Carbohydrate
Phospholipid bilayer
Phosphatidyl-serine
Cytoplasm
Outside of cell
Sphingomyelin
Phosphatidyl-inositol
Phosphatidyl-ethanolamine
CholesterolGlycolipid Phosphatidylcholine
Hydrophobiccore
Polar head groups
Polar head groups
©Principles'of'Virology,'ASM'Press
© Principles of Virology, ASM Press
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Entrée: facteurs d’attachement et récepteurs
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ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eFig. Volume01_05.0211-06-14
Car
ReceptorsAttachment factors
LDL-like
LDLRGM1
ganglioside DC-SIGNHSPGSialicacid
Integrinαvβ3
Integrinαvβ3 or 5
HAdV 2/5
CD4CCR5CXCR4
HIV1FMDVHCMVKSHVRV
DVEBOVKSHVUUKV
AAVHPVHSVVACV
IAVMeaslesRSVRV
SV40 HCVHRV2
GalactoseSialic acidGlcNAcGalNAcGlucose
ScEYEnce StudiosPrinciples of Virology, 4eVolume 01Fig. 02.063-25-14
Indirectly anchoredprotein
Indirectly anchored protein
Integralmembraneproteins
Lipid-anchoredprotein
Cytoplasm
Outside of cell
Carbohydrate
Phospholipid bilayer
Phosphatidyl-serine
Cytoplasm
Outside of cell
Sphingomyelin
Phosphatidyl-inositol
Phosphatidyl-ethanolamine
CholesterolGlycolipid Phosphatidylcholine
Hydrophobiccore
Polar head groups
Polar head groups
©Principles'of'Virology,'ASM'Press
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Entrée: exemple des virus Influenza
11Nature Rev. Microbiol., vol 6, feb 2008, Karlsson Hedestam and col
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©Principles'of'Virology,'ASM'Press
Entrée - Décapsidation
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Transmission virale intercellulaire
• L’entrée de particules virales libres dans une cellule cible n’est pas le seul mécanisme de diffusion des virus: certains d’entre eux sont également transmis directement de cellule à cellule
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Transcription et réplication
• «Virus can’t do it themselves»- La synthèse préalable de protéines virales est nécessaire à la réplication /
transcription pour tous les virus- La réplication des virus les plus «simples» repose en très grande partie sur la
machinerie cellulaire- Les virus plus complexes codent pour des protéines virales nécessaires à la
réplication, mais ont besoin de certaines protéines cellulaires• Réorganisation de l’organisation cellulaire: «viral factories»
- cytoplasme: Virus ARN (membrane associated replicase complexes), certains gros virus ADN
- noyau: virus ADN > réorganisation des compartiments nucléaires (chromatine, corps nucléaires PML...)
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transcription
protéine
traduction
ARN
réplication (virus ARN)
ADN
réplication (virus ADN)
rétro-transcription (retrovirus)
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L’information génétique viralela réplication génomique• fait intervenir une enzyme virale dans la plupart des cas• a lieu soit dans le cytoplasme de la cellule (virus à ARN hors
rétrovirus et virus de la grippe, poxvirus), soit dans le noyau de la cellule (virus à ADN, rétrovirus, virus de la grippe)
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ARNmtranscription(ARN pol ADN dép cellulaire)
protéinetraduction
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L’information génétique virale: virus à ADN
ADN
réplication : ADN polymérase ADN dépendante virale ou cellulaire
Petits virus ADN (Papillomaviridae, Parvoviridae, Polyomaviridae): pas de protéines de réplication / codent pour protéines régulatrices
Gros virus ADN (Herpesviridae, Poxviridae, Adenoviridae): protéines virales de réplication + protéines régulatrices
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Réplication et transcription des virus à ADN• réplication du génome viral: ADN polymérases ADN dépendantes
➡ cellulaires: petits virus qui ne codent pas pour une ADN polymérase
➡ virales: la réplication débute après la synthèse des protéines virales (dont l’ADN polymérase) impliquées dans la réplication du génome > virus à ADN plus gros (herpesviridae ++)
transcription du génome viral: production des ARNm viraux➡ ARN polymérase ADN dépendante cellulaire = ARN polymérase II cellulaire➡ les ARNm viraux subissent les processus d’apprêtage habituellement
observés pour les ARNm cellulaires: épissage, polyadénylation en 3’, adjonction d’une coiffe en 5’
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Entrée - décapsidation
Multiplication des virus à ADN: exemple de l’HSV
jeudi 26 mars 15
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noyau
microtubule
18
Entrée - décapsidation
Multiplication des virus à ADN: exemple de l’HSV
jeudi 26 mars 15
Séminaire SFLS_26 mars 2015
noyau
microtubule
18
Entrée - décapsidation
Multiplication des virus à ADN: exemple de l’HSV
jeudi 26 mars 15
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noyau
microtubule
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transport de la nucléocapside par le cytosquelette (microtubules)
Protéine virale du tégument Vhs (“Virion Host Shut-off”): dégrade les ARNm cellulaires > inhibe les synthèses protéiques de la cellule (favorise la traduction des ARNm viraux)
Entrée - décapsidation
Multiplication des virus à ADN: exemple de l’HSV
jeudi 26 mars 15
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noyau
microtubule
α-
ADN
décapsidation > pénétration du génome par pore nucléaire > libération ADN + protéine α-TiF (VP16)
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transport de la nucléocapside par le cytosquelette (microtubules)
Protéine virale du tégument Vhs (“Virion Host Shut-off”): dégrade les ARNm cellulaires > inhibe les synthèses protéiques de la cellule (favorise la traduction des ARNm viraux)
Entrée - décapsidation
Multiplication des virus à ADN: exemple de l’HSV
jeudi 26 mars 15
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Multiplication des virus à ADN: exemple de l’HSV
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3 vagues de transcription et de synthèse protéique
ADN db
Immediate Early
(1)
protéines IE = activation phase précoce, contrôle des défenses cellulaires
(2)
(1)
(2)Early
Late
protéines E = protéines nécessaires à la réplication
protéines L = protéines structurales ++
ARN pol cellulaire
(3)
(3)
ADN pol virale
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ARN (+) protéinetraduction
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L’information génétique virale: virus à ARN
réplication : ARN polymérase ARN dépendante virale
ARN (-)
• tous les virus à ARN, à l’exception des retroviridae, codent une ARN polymérase ARN dépendante
cycle de réplication intra-cytoplasmique sauf➡ retroviridae (VIH)➡ orthomyxoviridae (grippe)
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ARN simple brin, à polarité positive
1
2
Multiplication des virus à ARN
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ARN simple brin, à polarité négative: exemple des virus Influenza
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Concerted*Assembly*Virus*par5cles*assemble*only*in*associa5on*with*viral*genome'
Influenza'virus'parZcles'form'by'budding©Principles'of'Virology,'ASM'Press
jeudi 26 mars 15
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ARNm
transcription / réplication(ARN pol ADN dép cellulaire)
protéinetraduction
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L’information génétique virale: retrovirus
ADN
transcription inverse : ADN polymérase ARN dépendante virale
ARN
jeudi 26 mars 15
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Exemple des Retrovirus
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©Principles'of'Virology,'ASM'Press
jeudi 26 mars 15
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Sortie de la cellule
➡ lyse cellulaire = destruction de la cellule libère les particules virales (virus nus +++)
➡ bourgeonnement cellulaire: acquisition de l’enveloppe
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VIH virus de la
rougeole
jeudi 26 mars 15
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Sortie: Acquisition de l’enveloppe
26
©Principles'of'Virology,'ASM'Press
exocytosis
Herpesvirus*assembly*and*egress
jeudi 26 mars 15
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Interactions virus-cellule: perturbation du cycle cellulaire
• De nombreux virus à ADN codent pour protéine(s) qui favorisent la progression vers phase S (phase de synthèse de métabolites nécessaires à la réplication virale)
• Interactions fréquentes avec gènes cellulaires impliqués dans la régulation du cycle cellulaire- p53 / pRb
• Réorganisation du noyau • Activation des voies de réparation de l’ADN
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• Cellular'reInoblastoma'(rb)'gene'
• Rb'protein'controls'entry'into'S'
• Rb'loss'associated'with'tumors'='tumor'suppressor'gene©Principles'of'Virology,'ASM'Press
Rb'proteinReplicaIon'of'DNA
jeudi 26 mars 15
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Interactions virus-cellule: apoptose / autophagie
• La réponse de la cellule à l’infection peut être l’activation des voies d’apoptose
➡ certaines protéines virales inhibent l’apoptose • Une infection virale peut également activer les voies d’autophagie
- inhibition de la réplication virale- activation de la réponse immunitaire
➡ certaines protéines virales détournent ces mécanismes d’autophagie à leur profit
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Autophagy
Fields'Virology,'Wolters'KluwerCountermeasures!jeudi 26 mars 15
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Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule
29Fields'Virology,'Wolters'Kluwer
TLRs
jeudi 26 mars 15
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Interactions virus-cellule: reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule
30Fields'Virology,'Wolters'Kluwer
Cytoplasmic(helicases
jeudi 26 mars 15
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Interactions virus-cellule reconnaissance des acides nucléiques viraux par la cellule
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Sensing(DNA
h_p://www.sciencemag.org/content/339/6121/763
jeudi 26 mars 15
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Interactions virus-cellule: la réponse IFN
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• ProducPon'of'IFNα/β'is'rapid:'within'hours'of'infecPon,'declines'by'10'h'
• IFN'binding'to'IFN'receptors'leads'to'synthesis'of'>1000'cell'proteins'(ISGs,'IFN'sPmulated'genes)'
• Mechanisms'of'most'ISGs'not'known
Fields'Virology,'Wolters'Kluwer
jeudi 26 mars 15
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Interactions virus/cellule: la réponse IFN
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Fields'Virology,'Wolters'Kluwer
jeudi 26 mars 15
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Conclusion
• La machinerie cellulaire est indispensable au virus- pour se multiplier- pour disséminer dans un organisme- de nombreuses voies du métabolisme cellulaire sont détournées /
inhibées / activées par l’infection virale
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