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Revue générale sur les virus

Par Craig R. Pringle, BSc, PhD, Professor Emeritus, School of Life Sciences, University of Warwick

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Les virus sont les plus petits des parasites, typiquement allant de 0,02 à 0,3 μm, bien que plusieurs virus de très grandes dimensions jusqu'à 1 μm de long (megavirus chilensis, pandoravirus) aient été récemment découverts. Les virus dépendent entièrement des cellules (bactériennes, végétales ou animales) pour leur reproduction. Les virus ont une enveloppe extérieure protéique et parfois lipidique, un noyau d'ARN ou d'ADN et parfois les enzymes nécessaires aux premières étapes de la réplication virale.

Les virus sont classés principalement en fonction de la nature et de la structure de leur génome et de leur mode de réplication, et non pas selon les maladies qu'ils provoquent. Ainsi, il existe des virus à ADN et à ARN; chacun des deux types peut avoir un matériel génétique à brins simples ou doubles. Les virus à ARN à brin unique sont subdivisés en virus à ARN sens (+) et sens (-). Les virus à ADN se répliquent typiquement dans le noyau de la cellule hôte, et les virus à ARN se répliquent typiquement dans le cytoplasme. Cependant, certains virus à ARN à simple brin (+), appelés rétrovirus, utilisent une méthode de réplication très différente.

Les rétrovirus utilisent une transcription inverse pour créer une copie d'ADN à double brin (un provirus) à partir de leur génome à ARN, qui est inséré dans le génome de la cellule hôte. La transcription inverse est réalisée par l'enzyme reverse transcriptase, que le virus contient dans sa capsule. Des exemples de rétrovirus sont les virus de l'immunodéficience humaine et les virus de la leucémie humaine à cellules T. Une fois le provirus intégré dans l'ADN de la cellule hôte, il est transcrit en utilisant les mécanismes cellulaires pour produire des protéines virales et du matériel génétique. Si la cellule infectée appartient à la lignée germinale, le provirus intégré peut s'établir comme un rétrovirus endogène transmis à la descendance. Le séquençage du génome humain a révélé qu'au moins 1% du génome humain est constitué de séquences rétrovirales endogènes, qui représentent des rencontres passées avec des rétrovirus au cours de l'évolution humaine. Quelques rétrovirus humains endogènes sont restés transcriptionnellement actifs et produisent des protéines fonctionnelles (p. ex., les syncytines qui contribuent à la structure du placenta humain). Certains experts pensent que certains troubles d'étiologie incertaine, telles que la sclérose en plaques, certaines maladies auto-immunes, et divers types de cancer, peuvent être provoqués par des rétrovirus endogènes.

La transcription en ARN ne comporte pas les mêmes mécanismes de vérification des erreurs que la transcription de l'ADN, les virus à ARN, en particulier les rétrovirus, sont particulièrement sujets aux mutations.

Pour qu'il y ait infection, le virus se lie d'abord à la cellule hôte au niveau d'une ou plusieurs molécules du récepteur sur la surface cellulaire. L'ADN ou l'ARN rentre ensuite dans la cellule hôte et se sépare de la membrane extérieure (décapsidation) et se réplique à l'intérieur de la cellule hôte dans un processus qui exige la présence d'enzymes spécifiques. Les composants viraux nouvellement synthétisés s'assemblent ensuite en une particule virale complète. Typiquement la cellule hôte meurt, libérant de nouveaux virus qui vont infecter d'autres cellules hôtes. Chaque étape de la réplication virale implique différentes enzymes et substrats et offre la possibilité de perturber le processus d'infection.

Les conséquences de l'infection virale varient considérablement. De nombreuses infections entraînent une maladie aiguë après une période d'incubation courte, mais certaines sont asymptomatiques ou sont responsables de symptômes mineurs qui peuvent ne pas être reconnus, sauf rétrospectivement. De nombreuses infections virales sont éliminées par les défenses de l'organisme, mais certaines persistent à l'état latent et certaines provoquent des maladies chroniques. Dans les infections latentes, l'ARN ou l'ADN viral restent dans les cellules hôtes mais ne se répliquent pas et n'entraînent pas de maladie pendant très longtemps, voire des années. Les infections virales latentes peuvent être transmissibles pendant la période asymptomatique, facilitant la transmission interhumaine. Parfois, un facteur déclenchant (en particulier l'immunosuppression) provoque la réactivation virale. Les virus fréquents restant à l'état de latence comprennent herpesvirus, VIH, et papovavirus. Les infections virales chroniques se caractérisent par une excrétion virale prolongée et continue; des exemples en sont l'infection congénitale par le virus de la rubéole ou le cytomégalovirus et l'hépatite B ou C persistante. Le VIH peut causer des infections latentes et chroniques.

Certains troubles sont provoqués par les réactivations virales dans le SNC, après une très longue période de latence. Ces maladies comprennent la leucoencéphalopathie multifocale progressive (due au virus JC, un polyomavirus), la panencéphalite subaiguë sclérosante (due au virus de la rougeole), la panencéphalite rubéoleuse progressive (due au virus de la rubéole). La variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob et l’encéphalopathie spongiforme bovine étaient précédemment nommées maladies virales lentes parce qu’elles surviennent après de longues incubations (années), mais elles sont à présent connues pour être provoquées par les prions; prions sont des agents protéiques qui ne sont ni bactériens, ni mycosiques ni viraux et qui ne contiennent pas de matériel génétique ( Revue générale des maladies à prions).

Plusieurs centaines de virus différents peuvent infecter l'homme. Les virus qui infectent principalement l'homme, se propagent souvent par les excrétions respiratoires et intestinales. Certains sont sexuellement transmissibles et par le sang (p. ex., transfusion, contact avec les muqueuses ou piqûre par une aiguille contaminée) ou par transplantation de tissus. De nombreux virus sont transmis par des rongeurs ou des arthropodes vecteurs et les chauves-souris ont été récemment identifiées comme les hôtes de presque tous les virus de mammifères, y compris certains qui sont responsables de certaines infections humaines graves (p. ex., le syndrome respiratoire aigu sévère [SRAS]). Les virus existent partout dans le monde, mais leur propagation est limitée par une résistance innée, par des infections immunisantes préalables ou par des vaccinations, par des mesures sanitaires ou d'autres mesures de santé publique et, dans quelques cas, par des traitements prophylactiques antiviraux.

Les virus des zoonoses ( Arbovirus, Arenaviridae, et Filoviridae) poursuivent leur cycle biologique principalement chez les animaux; les humains sont des hôtes secondaires ou accidentels. Ces virus se limitent aux régions géographiques et aux milieux environnementaux permettant leurs cycles d'infection naturels extra-humains (vertébrés et/ou arthropodes).

Virus et cancer

Certains virus sont oncogènes et prédisposent à certains cancers:

  • Papillomavirus: du col de l'utérus, pénien, vaginal, anal, de l'oropharynx, et carcinomes de l'œsophage

  • Human T-lymphotrophic virus 1: certains types de leucémie et du lymphome humain

  • Virus Epstein-Barr: cancer du nasopharynx, lymphome de Burkitt, lymphome d'Hodgkin et lymphomes chez des receveurs d'organes immunodéprimés

  • Virus des hépatites B et C: carcinome hépatocellulaire

  • Herpès virus humain 8: sarcome de Kaposi, lymphomes primitifs des séreuses et maladie multicentrique de Castleman (un trouble lymphoprolifératif)

Diagnostic

Certains troubles viraux peuvent être diagnostiqués cliniquement (p. ex., grâce à des syndromes viraux bien connus tels que la rougeole, la rubéole, la roséole infantile, l'érythème infectieux, et la varicelle) ou épidémiologiquement (p. ex., pendant les épidémies telles que la grippe, infection par norovirus et les oreillons). Le diagnostic définitif du laboratoire est nécessaire lorsqu'un traitement spécifique peut être utile ou que l'agent peut représenter une menace pour la santé publique (p. ex., VIH). Les laboratoires hospitaliers peuvent diagnostiquer certaines infections virales, mais pour d'autres troubles plus rares (p. ex., rage, encéphalite équine orientale, parvovirus humain B19), des prélèvements doivent être envoyés à des laboratoires nationaux de référence ou au Centers for Disease Control and Prevention.

Le diagnostic sérologique pendant les phases aiguës et pendant la convalescence est sensible et spécifique mais ne devient positif qu’après plusieurs jours voire semaines; un diagnostic plus rapide peut parfois être effectué en cultivant les virus, ou par PCR ou test d'Ag viraux. Un examen histopathologique avec microscope électronique (et non pas optique) peut parfois être utile. Pour les procédures diagnostiques spécifiques, Diagnostic biologique des maladies infectieuses.

Les génomes viraux sont de petite taille; le génome d'un virus à ARN va de 3,5 kilobases (rétrovirus) à 27 kilobases (certains réovirus) et le génome des virus ADN va de 5 kilobases (certains parvovirus) à 280 kilobases (certains poxvirus). Cette taille gérable et les progrès actuels de la technologie de séquençage impliquent que le séquençage partiel ou total du génome des virus deviendra une composante essentielle des enquêtes épidémiologiques en cas d'épidémie.

Traitement

Médicaments antiviraux

Les progrès dans l’utilisation des antiviraux sont rapides. La chimiothérapie antivirale peut cibler différentes phases de la réplication virale: elle peut perturber la fixation des particules virales sur les membranes des cellules hôtes ou avec la décapsidation des acides nucléiques viraux, inhiber un récepteur ou un facteur cellulaire nécessaire à la multiplication virale, bloquer les enzymes et les protéines spécifiques codées par le virus, qui sont produites dans les cellules hôtes et sont essentielles à la réplication virale, mais inutiles au métabolisme des cellules hôtes normales.

Les antiviraux sont le plus souvent utilisés en thérapeutique ou en prophylaxie contre les herpes virus (dont le cytomégalovirus, Virus herpétiques) les virus respiratoires ( Virus respiratoires) et le VIH ( Virus de l'immunodéficience humaine (VIH)). Certains médicaments sont cependant efficaces contre beaucoup de types différents de virus. Certains médicaments actifs contre le VIH sont utilisés pour d'autres infections virales telles que l'hépatite B.

Interférons

Les interférons sont des composés libérés par les cellules hôtes en réponse à des acides nucléiques viraux ou d’autres Ag étrangers. Il existe plusieurs interférons différents, qui ont de nombreux effets dont le blocage de la traduction et de la transcription de l'ARN viral et l'arrêt de la réplication virale sans perturber la fonction cellulaire normale de l'hôte. Les interférons sont parfois administrés avec du polyéthylène glycol (formulations pégylées), ce qui permet une libération prolongée de l'interféron.

Les troubles viraux parfois traités par interféron comprennent les suivants

  • Hépatite chronique B et C

  • Condylomes acuminés

  • Sarcome de Kaposi

Les effets indésirables des interférons comprennent la fièvre, des frissons, une asthénie et des myalgies qui débutent habituellement 7 à 12 h après la première injection et durent jusqu'à 12 h. Une dépression, une hépatite et, lorsqu'ils sont utilisés à haute dose, des troubles hématopoïétiques sont également possibles.

Prévention

Vaccins

Les vaccins ( Revue générale des vaccinations) agissent en stimulant l'immunité. Les vaccins viraux généralement utilisés comprennent les vaccins contre l'hépatite A, l'hépatite B, le papillomavirus humain, la grippe, l'encéphalite japonaise, la rougeole, les oreillons, la poliomyélite, la rage, les rotavirus, la rubéole, l'encéphalite transmise par les tiques, la varicelle et la fièvre jaune. Des vaccins contre les adénovirus et la variole sont disponibles, mais ne sont utilisés que dans les groupes à haut risque (p. ex., les recrues militaires).

Les maladies virales peuvent être éradiquées par de bons vaccins. La variole a été éradiquée en 1978, et la peste bovine (causée par un virus étroitement lié au virus de la rougeole humaine) a été éradiquée en 2011. La poliomyélite a été éradiquée de tous les pays, sauf de quelques uns où la logistique et la religion continuent d'entraver la vaccination. La rougeole a été éradiquée de certaines parties du monde, notamment dans les Amériques, mais la rougeole étant très contagieuse et la couverture vaccinale incomplète même dans les régions où elle est considérée comme éradiquée, l'éradication définitive n'est pas imminente. Les perspectives d'éradication d'autres infections virales plus rebelles (comme le VIH) sont actuellement incertaines.

Immunoglobulines

Les Ig ( Immunisation passive) sont disponibles pour une prophylaxie par immunité passive dans des situations restreintes. Elles peuvent être utilisées avant exposition (p. ex., contre l'hépatite A), après exposition (p. ex., contre la rage ou l'hépatite), et pour traiter une maladie (p. ex., eczéma vaccinal).

Mesures protectrices

De nombreuses infections virales peuvent être évitées grâce à des mesures de prévention découlant du bon sens (qui varient selon le mode de transmission d’un agent donné). Des mesures importantes comprennent notamment le lavage des mains, une préparation appropriée de la nourriture et du traitement des eaux, l'évitement de contact avec les personnes malades et des pratiques sexuelles sans risque. Dans les infections transmises par un insecte vecteur (p. ex., les moustiques, tiques), se protéger d'un contact avec le vecteur est important.