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Les virus influenza A : caractéristiques, taxonomie et structure

Dossier - Grippe aviaire : le virus influenza A
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Les maladies infectieuses sont la seconde cause de mortalité humaine dans le monde. Pour répondre aux nouvelles infections émergentes, il est indispensable de comprendre les spécificités des virus influenza A.

  
DossiersGrippe aviaire : le virus influenza A
 

Les virus influenza (Hilleman 2002 22) font partie de la famille des Orthomyxoviridae et constituent le genre Influenzavirus. Les virus de la grippe aviaire sont tous du genre A (on parle communément de type A). Le genre Influenzavirus est réparti en trois types : A, B et C, selon les différences antigéniques de certaines protéines : la nucléoprotéine (NP) et les protéines M.

Un virus de type A. © expasy.org

La particularité du type A vient de sa distribution chez différentes espèces animales, notamment les mammifères et les oiseaux, et d'un pouvoir pathogène potentiellement élevé ; il est le seul à être subdivisé en sous-types.

Des virus à ARN monocaténaire ou simple brin de polarité négative

C'est-à-dire que l'ARN ne peut agir comme ARN messager et nécessite une transcription à la phase initiale de la réplication. Ils apparaissent comme des particules de 80 à 120 nanomètres de diamètre. En microscopie électronique, ils se présentent comme une sphère recouverte de spicules correspondant aux deux glycoprotéines de surface : l'hémagglutinine HA et la neuraminidase NA, ancrées dans une bicouche lipidique qui entoure la particule virale. Sous cette enveloppe se trouvent des protéines internes et matricielles, et au centre, une structure moléculaire hélicoïdale associant l'ARN à des complexes de nucléoprotéines et de polymérases. Le génome est fractionné en huit segments indépendants, chacun codant pour une (ou deux) protéine(s). Chacun des segments est associé à quatre molécules : une nucléoprotéine qui emballe l'ARN (formant une nucléocapside ou ribonucléoprotéine) et un complexe de transcription et de réplication constitué par les trois polymérases virales PA, PB1, PB2.

Virus influenza en microscopie électronique - L'hémagglutinine de l'enveloppe forme un halo caractéristique autour des particules virales en coloration négative. © Images courtesy of Linda M. Stannard, University of Cape Town

Dix protéines codées de façon indépendante

Dix protéines sont codées par les huit segments de l'ARN monocaténaire : les glycoprotéines de surface HA et NA, des protéines structurales internes M1, M2, NP, PA, PB1 et PB2, NS2 et non structurale, NS1.

  • L'hémagglutinine HA est composée de deux sous-unités qui possèdent des sites de fixation spécifiques à certains récepteurs des cellules cibles, et des sites de fixation pour les anticorps neutralisants et protecteurs anti-HA. La sous-unité HA1 permet l'attachement du virus à la cellule cible ; la sous-unité HA2 intervient dans la libération du contenu du virus dans la cellule. L'HA s'attache à l'acide N-acétyl-neuraminique (ou acide sialique) terminal des chaînes des glycoprotéines ou glycolipides des récepteurs membranaires de la cellule hôte, permettant ainsi l'entrée du virus dans la cellule par endocytose. L'endosome contenant la particule virale migre vers l'intérieur de la cellule ; au cours de cette migration, le pH endosomal devient acide (5-5,5). L'acidification du milieu provoque un changement de conformation de la molécule d'hémagglutinine qui permet la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane endosomale.
  • La neuraminidase est présente en moins grande quantité que l'HA à la surface virale. Son rôle est complémentaire à celui de l'hémagglutinine. Elle est dotée d'une activité enzymatique assurant le clivage des liaisons osidiques formées entre l'HA et les résidus d'acide sialique. Cette fonction est capitale au stade tardif de la réplication, pour permettre la libération des virions nouvellement formés, attachés à la surface de la cellule infectée, et empêcher leur agrégation. Elle facilite également le détachement des virions du mucus présent au niveau de l'épithélium respiratoire, très riche en acide sialique. 

Ces deux protéines représentent les déterminants antigéniques majeurs du virus, suscitant la formation d'anticorps protecteurs.

Jusqu'en 2004, quinze types antigéniques différents d'hémagglutinine et neuf types de neuraminidase étaient identifiés. Un seizième type d'hémagglutinine a été récemment décrit chez un virus influenza A circulant dans une population de mouettes rieuses en Suède (Fouchier, Munster et al. 2005 18).

La combinaison de ces deux glycoprotéines permet de définir des sous-types de souche virale. La désignation des souches virales obéit à des règles internationales d'écriture. La nomenclature décrit successivement le type viral, l'hôte d'origine pour les souches animales uniquement, le lieu d'isolement, le numéro de souche, l'année d'isolement et enfin les caractéristiques antigéniques des glycoprotéines HA et NA (exemple : A/Vietnam/1194/04 (H5N1)) (Beby-Defaux, Giraudeau et al. 2003 8).

Virus influenza A" Ion channel correspond à la protéine M2. © Timothy Smith
  • Les protéines M1 et M2 se trouvent sous la couche lipidique et assurent la cohérence de la structure. La protéine M1 ou protéine matricielle est la plus abondante des protéines virales. Elle s'associe à la partie intracellulaire des protéines de surface et à la nucléoprotéine, et assure la rigidité de l'enveloppe virale. La protéine M2 est codée par le même segment d'ARN que M1 et insérée dans l'enveloppe virale. Elle se comporte comme un canal ionique et régule le pH interne du virus par le transport d'ions H+. Elle intervient dans la maturation des glycoprotéines ; elle agit en association avec l'hémagglutinine dans les processus de décapsidation et le transport des glycoprotéines vers la surface cellulaire pour la formation de nouvelles particules infectieuses.
  • Les nucléoprotéines (NP) s'associent à chaque segment d'ARN viral pour former huit nucléocapsides à symétrie hélicoïdale.
  • Les protéines acide PA, basiques PB1 et PB2 forment un complexe polymérase qui s'associe avec les nucléocapsides et interviennent dans le contrôle de la transcription et la réplication de l'ARN viral.
  • PB1 correspond à l'ARN polymérase ARN dépendante. PB2 intervient dans le décodage lors de la formation des protéines.
    PA joue un rôle dans la formation de nouveaux brins d'ARN de polarité négative, qui sont incorporés dans les nouveaux virions.

Illustration d'une ribonucléoprotéine de virus influenza A. © Timothy Smith
  • La protéine NS2 assure le transport des ribonucléoprotéines nouvellement formées du noyau vers le cytoplasmeLa protéine NS1 est produite directement dans la cellule infectée et n'est pas incorporée dans les nouveaux virions ; elle jouerait un rôle dans l'échappement du virus à l'action antivirale de l'interféron.
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