Types d'interaction entre le virus et la cellule. Type productif d’interaction virus-cellule

L'interaction du virion avec une cellule vivante se déroule en plusieurs étapes.

DANS période initiale (préparatoire) Le virion s'attache à la cellule, y pénètre, après quoi l'enveloppe protéique du virion est détruite, libérant l'acide nucléique.

À venir période cachée (latente) infection virale, au cours de laquelle la présence de particules virales dans la cellule infectée ne peut être détectée par aucune méthode - le virion parent semble disparaître. Durant cette période, l’acide nucléique viral entré dans la cellule organise la synthèse des composants viraux de la progéniture, en utilisant à cet effet le système enzymatique de l’hôte. Le cycle de reproduction se termine par la formation des virions filles et leur libération de la cellule ( période finale ).

Les bactéries plus simples ne sont pas capables de capturer elles-mêmes les particules de l’environnement. Les bactériophages ont donc des propriétés particulières dispositifs pour vaincre une paroi bactérienne dense. L'extrémité de la queue contient une enzyme spéciale qui dissout la membrane bactérienne. Ensuite, les « muscles » microscopiques de la queue se contractent et l'acide nucléique du phage est « injecté » dans la cellule, comme s'il était injecté avec une seringue.

En conséquence, l’enveloppe protéique du phage reste à la surface de la cellule et seul l’acide nucléique pénètre dans la cellule.

Les acides nucléiques des virus exécutent un programme visant à créer une nouvelle progéniture virale dans la cellule. Cela a été prouvé par des expériences originales. Il était possible de séparer les virus en leurs composants constitutifs - protéines et acides nucléiques. Il s’est avéré que l’infection cellulaire et la multiplication du virus ne se produisaient qu’après l’ajout d’acide nucléique viral aux cellules. En d’autres termes, les acides nucléiques des virus eux-mêmes peuvent provoquer la reproduction des virus, c’est-à-dire qu’ils ont des propriétés infectieuses. Dans une autre expérience, deux virus ont été séparés en leurs composants constitutifs puis « habillés » : l’acide nucléique d’un virus a été « habillé » dans la coquille de l’autre. Les hybrides résultants ont infecté des cellules sensibles. Il a été découvert que les deux virus « déguisés » sont capables de se multiplier et que la progéniture qui en résulte est toujours similaire au virus dont l’hybride contenait l’acide nucléique.

L'acide nucléique viral entré dans la cellule contrôle tous les processus de reproduction du virus. Premièrement, cela oblige la cellule à synthétiser des protéines dites précoces, qui suppriment son propre métabolisme et assurent la synthèse des acides nucléiques des particules filles. Leur formation résulte de l’autocopie de l’acide nucléique parent. L'information génétique contenue dans l'acide nucléique du virus détermine la composition des protéines à partir desquelles sont construites les particules filles des protéines dites tardives. Dans les virus contenant de l'ADN, cette information est réalisée de la manière habituelle pour une cellule : l'ARN informationnel (transcription) est synthétisé sur l'ADN, qui contrôle la biosynthèse ultérieure des protéines (traduction). L'acide nucléique de nombreux virus contenant de l'ARN combine des fonctions génétiques et informationnelles : l'ARN est impliqué à la fois dans la réplication et la traduction (dans la reproduction des acides nucléiques et des protéines virales). Dans de nombreux virus, la construction des coques protéiques et du contenu interne se produit séparément. La cellule « accumule » des parties individuelles, qui sont ensuite combinées pour former des particules virales. Lorsqu'un nombre suffisant de « blancs » pour les futures particules virales se sont accumulés dans une cellule infectée, une sorte d'assemblage de pièces commence (composition). Ce processus se produit généralement à proximité de la membrane cellulaire, qui y participe. La particule virale contient souvent des substances qui

caractéristique de la cellule dans laquelle le virus se multiplie. Par exemple, pour le virus de la grippe, l'étape finale de la formation d'une particule virale consiste en quelque sorte à l'envelopper d'une couche de membrane cellulaire. Autrement dit, la cellule non seulement « nourrit » et « abreuve » les virus, mais leur « habille » également ses adieux. La dernière étape de l’interaction entre le virus et la cellule est généralement de courte durée. Les particules virales à part entière qui en résultent sortent rapidement dans l'environnement extérieur. La production de progéniture chez les bactériophages se produit d’une manière tout à fait unique. Elle s'accompagne généralement de la dissolution (lyse) des cellules bactériennes sous l'action d'une enzyme spéciale, qui s'accumule dans la cellule parallèlement à la reproduction du phage et conduit à sa destruction et à sa mort. Au microscope, vous pouvez clairement voir comment cela se produit. Parfois, la bactérie semble exploser, dans d'autres cas, un trou se forme dans la bactérie (au milieu ou à l'une des extrémités) par lequel s'écoule son contenu. À partir d’une bactérie morte, jusqu’à plusieurs centaines de nouvelles particules de phage peuvent être libérées. Le processus de reproduction du phage se poursuit jusqu'à ce que toutes les bactéries sensibles à ce phage soient détruites. Les virus de la variole, de la polio et de l'encéphalite se caractérisent également par la libération rapide de centaines, voire de milliers de virions filles dans l'environnement. D'autres virus humains et animaux (virus de l'herpès, virus des oreillons, réovirus) quittent les cellules à mesure qu'elles mûrissent. Ces virus parviennent à accomplir plusieurs cycles de reproduction avant que les cellules ne meurent, épuisant progressivement les ressources synthétiques des cellules et provoquant leur destruction. Dans certains cas, V. peut s'accumuler à l'intérieur des cellules, formant des amas cristallins (V. rage, adénovirus, etc.), appelés corps d'inclusion.

Avec la grippe, la rage, la psittacose, la variole, ces corps se trouvent dans le cytoplasme des cellules, avec l'encéphalite printemps-été, la fièvre jaune, l'herpès et la poliomyélite - dans le noyau ; Dans certaines infections, des corps d'inclusion ont été trouvés à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme. Les recherches de ces dernières années ont montré que dans la grande majorité des cas, ces inclusions sont des colonies du virus et que leur formation est naturelle à un certain stade de la reproduction des agents infectieux. La haute spécificité des inclusions intracellulaires dans les maladies virales permet d'utiliser ce signe pour le diagnostic. Par exemple, les inclusions cytoplasmiques (appelées corps de Negri) trouvées dans les cellules nerveuses du cerveau sont la principale preuve de la rage, et des formations spécifiques rondes ou ovales (appelées corps de Guarnieri) trouvées dans les cellules épithéliales indiquent la variole. Des inclusions ont également été décrites dans des cas d'encéphalite, de paralysie vertébrale, de fièvre aphteuse et d'autres maladies. Les virus végétaux forment des inclusions très particulières qui ont une forme cristalline. Autrement dit, la reproduction des virus se produit d'une manière particulière et incomparable. Premièrement, les particules virales pénètrent dans les cellules et les acides nucléiques viraux sont libérés. Ensuite, les détails des futures particules virales sont préparés. La reproduction se termine par l'assemblage de nouvelles particules virales et leur libération dans l'environnement. La perte de l'un de ces stades entraîne une perturbation du cycle normal et entraîne soit la suppression complète de la reproduction de V., soit l'apparition d'une progéniture inférieure.

Les principales étapes de l'interaction entre le virus et la cellule hôte.

1. Adsorption - un mécanisme déclencheur associé à l'interaction de récepteurs spécifiques du virus et de l'hôte (dans le virus de la grippe - hémagglutinine, dans le virus de l'immunodéficience humaine - glycoprotéine gp 120).

2. Pénétration - par fusion de la supercapside avec la membrane cellulaire ou par endocytose (pinocytose).

3. Libération d'acide nucléique - ―déshabillage de la nucléocapside et activation de l'acide nucléique.

4. Synthèse d'acides nucléiques et de protéines virales , c'est à dire. subordination des systèmes cellulaires hôtes et de leur travail pour la reproduction du virus.

5. Assemblage du virion - association de copies répliquées d'acide nucléique viral avec la protéine de capside.

6. Sortie des particules virales de la cellule , acquisition de supercapside par des virus enveloppés.

Formes d'infection virale.

Au niveau du macroorganisme, les principales formes de lésions virales ne diffèrent pas fondamentalement de celles observées lorsque des cellules individuelles sont infectées par des virus.

Infection virale productive avec la formation de populations filles et des manifestations cliniques caractéristiques n'est possible que s'il existe des cellules sensibles dans le corps infecté dans lesquelles s'effectue le cycle de reproduction de l'agent pathogène. Par exemple, l’agent pathogène de la poliomyélite ne peut se répliquer que dans les cellules du tractus gastro-intestinal et du système nerveux central des primates et des humains.

Infection à l'avortement se développe lorsque l'agent pathogène pénètre dans des cellules insensibles (par exemple, lorsque le virus de la leucémie bovine pénètre dans le corps humain) ou dans des cellules qui ne sont pas capables d'assurer un cycle de reproduction complet (par exemple, celles au stade G0 du cycle cellulaire). La capacité des cellules à maintenir des processus de reproduction spécifiques au virus supprime également l'IFN, dont l'effet antiviral est dirigé contre une grande variété de virus.

Infection virale persistante se produit lors d'une telle interaction entre le virus et la cellule infectée, lorsque cette dernière continue à remplir ses propres fonctions cellulaires. Si les cellules infectées se divisent, un clone infecté se forme. Ainsi, une augmentation du nombre de cellules infectées contribue à une augmentation de la population globale de l’agent pathogène dans l’organisme. Cependant, les infections virales persistantes altèrent généralement les fonctions cellulaires, conduisant éventuellement à des manifestations cliniques. Chez l’homme, le développement d’infections persistantes dépend dans une certaine mesure de l’âge. Par exemple, une infection intra-utérine par le virus de la rougeole ou le cytomégalovirus (CMV) entraîne une persistance limitée dans le temps de l’agent pathogène. L'apparition des symptômes est associée à la capacité du fœtus à développer des réponses immunitaires contre l'agent infectieux.

Infection virale latente (cachée) . Alors que les infections persistantes s'accompagnent de la libération constante de populations virales filles, elles se forment sporadiquement dans les lésions latentes. Le cycle de reproduction de ces agents pathogènes ralentit fortement aux stades ultérieurs et est activé sous l'influence de divers facteurs.

Les infections latentes sont caractéristiques de la plupart des herpèsvirus, provoquant des maladies récurrentes et généralement non évolutives.

Infections inapparentes *de lat. in-, déni, + appareo, be+ s'accompagnent d'une circulation asymptomatique de petites quantités de l'agent pathogène dans les organes individuels. Dans ce cas, l'agent pathogène ne peut être identifié qu'à l'aide de méthodes spéciales. Ce qui distingue ces lésions du portage asymptomatique est la forte probabilité de manifestations cliniques. Ce terme est utilisé pour désigner un certain nombre d’infections pour lesquelles il n’y a aucun signe évident de maladie. Dans la pratique des infections virales chez l’homme, le terme alternatif « infection subclinique » est souvent utilisé. En fait, les infections latentes peuvent être considérées comme des infections chroniques dans l’appareil, dans lesquelles un équilibre s’établit entre l’organisme et l’agent pathogène.

Infection virale dormante (cryptogène) - une forme de manifestation d'une infection virale dans laquelle l'agent pathogène est dans un état inactif dans des foyers distincts (par exemple, dans les ganglions nerveux). Cliniquement, l’infection ne se manifeste que lorsque les défenses de l’organisme sont fortement affaiblies. Par exemple, le virus de l’herpès de type 3, qui provoque la varicelle lors de l’infection initiale, persiste dans l’organisme toute la vie. La récidive de la maladie sous forme de zona n'est possible qu'en cas d'altération du statut immunitaire (le plus souvent chez les personnes âgées).

Infections virales lentes caractérisé par une longue période d'incubation (mois et années), pendant laquelle l'agent pathogène se multiplie, provoquant des lésions tissulaires de plus en plus évidentes. Initialement, l'agent pathogène se multiplie dans un groupe limité de cellules, mais en infecte progressivement un nombre croissant. Les maladies se terminent par le développement de lésions graves et la mort du patient. Les infections virales lentes comprennent la panencéphalite sclérosante subaiguë, l'infection par le VIH, etc.

№ 19 Types d'interaction virus-cellule. Étapes de la reproduction virale.
Types d'interaction virus-cellule. Il existe trois types d’interactions entre le virus et la cellule : productive, abortive et intégrative.
Type productif- se termine par la formation d'une nouvelle génération de virions et la mort (lyse) des cellules infectées (forme cytolytique). Certains virus quittent les cellules sans les détruire (forme non cytolytique).
Type avorté- ne se termine pas par la formation de nouveaux virions, puisque le processus infectieux dans la cellule est interrompu à l'une des étapes.
Type intégratif, ou virogénie- caractérisé par l'incorporation (intégration) d'ADN viral sous forme de provirus dans le chromosome cellulaire et leur coexistence conjointe (réplication conjointe).
Reproduction de virusréalisé en plusieurs étapes, se remplaçant successivement : adsorption du virus sur la cellule ; pénétration du virus dans la cellule; « déshabiller » le virus ; biosynthèse des composants viraux dans la cellule ; formation de virus; libération de virus par la cellule.
Adsorption.L’interaction d’un virus avec une cellule commence par le processus d’adsorption, c’est-à-dire l’attachement des virus à la surface cellulaire. Il s’agit d’un processus très spécifique. Le virus est adsorbé sur certaines zones de la membrane cellulaire, appelées récepteurs. Les récepteurs cellulaires peuvent avoir une nature chimique différente, représentant les protéines, les composants glucidiques des protéines et les lipides, les lipides. Le nombre de récepteurs spécifiques à la surface d'une cellule varie de 10 4 à 10 5. Ainsi, des dizaines, voire des centaines de particules virales peuvent être adsorbées sur la cellule.
Pénétration dans la cellule. Les virus animaux peuvent pénétrer dans une cellule de deux manières : la viropexie et la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane cellulaire. Avec la viropexis, après l'adsorption des virus, il se produit une invagination (invagination) d'une section de la membrane cellulaire et la formation d'une vacuole intracellulaire, qui contient une particule virale. La vacuole contenant le virus peut être transportée dans n'importe quelle direction vers différentes parties du cytoplasme ou du noyau cellulaire. Le processus de fusion est réalisé par l'une des protéines virales de surface de la capside ou de la supercapside. Apparemment, les deux mécanismes de pénétration du virus dans la cellule ne s’excluent pas, mais se complètent.
"Bande".Le processus de « déshabillage » consiste à retirer les enveloppes virales protectrices et à libérer le composant interne du virus, ce qui peut provoquer un processus infectieux. Le « déshabillage » des virus se produit progressivement, en plusieurs étapes, dans certaines zones du cytoplasme ou du noyau de la cellule, pour lesquelles la cellule utilise un ensemble d'enzymes spéciales. Dans le cas de pénétration du virus par fusion de l'enveloppe virale avec la membrane cellulaire, le processus de pénétration du virus dans la cellule se combine avec la première étape de son « déshabillage ». Les produits finaux du « déshabillage » sont le noyau, la nucléocapside ou l’acide nucléique du virus.
Biosynthèse des composants du virus. L'acide nucléique viral qui est entré dans la cellule transporte des informations génétiques qui entrent en concurrence avec succès avec les informations génétiques de la cellule. Il désorganise le fonctionnement des systèmes cellulaires, supprime le métabolisme de la cellule et l’oblige à synthétiser de nouvelles protéines virales et de nouveaux acides nucléiques qui sont utilisés pour construire une progéniture virale.
La mise en œuvre de l'information génétique du virus s'effectue conformément aux processus de transcription, de traduction et de réplication.
Formation (assemblage) de virus. Les acides nucléiques et les protéines viraux synthétisés ont la capacité de se « reconnaître » spécifiquement et, si leur concentration est suffisante, ils se combinent spontanément grâce à des liaisons hydrophobes, salines et hydrogène.
Il existe les principes généraux suivants pour assembler des virus avec des structures différentes :
1. La formation de virus est un processus en plusieurs étapes avec formation de formes intermédiaires ;
2. L'assemblage de virus simplement disposés implique l'interaction de molécules d'acide nucléique viral avec des protéines de capside et la formation de nucléocapsides (par exemple, les virus de la polio). Dans les virus complexes, des nucléocapsides se forment d'abord, avec lesquelles les protéines de l'enveloppe des supercapsides interagissent (par exemple, les virus de la grippe) ;
3. La formation de virus ne se produit pas dans le liquide intracellulaire, mais sur les membranes nucléaires ou cytoplasmiques de la cellule ;
4. Les virus organisés de manière complexe au cours du processus de formation incluent des composants de la cellule hôte (lipides, glucides).
Sortie des virus de la cellule. Il existe deux principaux types de libération de descendance virale à partir de la cellule. Le premier type - explosif - se caractérise par la libération simultanée d'un grand nombre de virus. Dans ce cas, la cellule meurt rapidement. Cette méthode de sortie est typique des virus qui n'ont pas de coquille de supercapside. Le deuxième type est en herbe. C'est caractéristique des virus qui ont une coquille de supercapside. Au stade final de l'assemblage, les nucléocapsides des virus complexes se fixent sur la membrane plasmique cellulaire, modifiées par des protéines virales, et en font progressivement saillie. À la suite de la saillie, un « bourgeon » contenant une nucléocapside se forme. Le « bourgeon » est ensuite séparé de la cellule. Ainsi, l’enveloppe externe de ces virus se forme à mesure qu’ils sortent de la cellule. Grâce à ce mécanisme, une cellule peut produire un virus pendant une longue période, conservant à un degré ou à un autre ses fonctions de base.
Le temps nécessaire pour terminer le cycle complet de reproduction du virus varie de 5 à 6 heures (virus de la grippe, variole, etc.) à plusieurs jours (virus de la rougeole, adénovirus, etc.). Les virus qui en résultent sont capables d’infecter de nouvelles cellules et d’y subir le cycle de reproduction mentionné ci-dessus.

Le processus de reproduction virale peut être grossièrement divisé en 2 phases . La première phase comprend 3 étapes: 1) adsorption du virus sur les cellules sensibles ; 2) pénétration du virus dans la cellule ; 3) déprotéinisation du virus . La deuxième phase comprend les étapes de mise en œuvre du génome viral: 1) transcription, 2) traduction, 3) réplication, 4) assemblage, maturation des particules virales et 5) sortie du virus de la cellule.

L’interaction d’un virus avec une cellule commence par le processus d’adsorption, c’est-à-dire par l’attachement du virus à la surface cellulaire.

Adsorption est une liaison spécifique de la protéine du virion (antirécepteur) à la structure complémentaire de la surface cellulaire - le récepteur cellulaire. Selon leur nature chimique, les récepteurs sur lesquels se fixent les virus appartiennent à deux groupes : les mucoprotéines et les lipoprotéines. Les virus de la grippe, le parainfluenza et les adénovirus sont fixés sur les récepteurs des mucoprotéines. Les entérovirus, les virus de l'herpès, les arbovirus sont adsorbés sur les récepteurs lipoprotéiques de la cellule. L'adsorption ne se produit qu'en présence de certains électrolytes, en particulier des ions Ca2+, qui neutralisent les excès de charges anioniques du virus et de la surface cellulaire et réduisent la répulsion électrostatique. L'adsorption des virus dépend peu de la température. Les processus initiaux d'adsorption sont de nature non spécifique et sont le résultat de l'interaction électrostatique de structures chargées positivement et négativement sur la surface du virus et de la cellule, puis une interaction spécifique se produit entre la protéine d'attachement du virion et des groupes spécifiques sur la membrane plasmique de la cellule. Les virus humains et animaux simples contiennent des protéines d’attachement dans la capside. Dans les virus complexes, les protéines d’attachement font partie de la supercapside. Ils peuvent avoir la forme de filaments (fibres chez les adénovirus) ou de pointes, structures ressemblant à des champignons chez les virus myxo, rétro, rhabdo et autres. Initialement, une seule connexion du virion avec le récepteur se produit - une telle fixation est fragile - l'adsorption est réversible. Pour qu’une adsorption irréversible se produise, de multiples connexions doivent apparaître entre le récepteur viral et le récepteur cellulaire, c’est-à-dire une fixation multivalente stable. Le nombre de récepteurs spécifiques à la surface d'une cellule est de 10 4 -10 5. Récepteurs de certains virus, par exemple les arbovirus. sont contenus dans les cellules des vertébrés et des invertébrés ; pour les autres virus, uniquement dans les cellules d’une ou plusieurs espèces.

La pénétration des virus humains et animaux dans les cellules se produit de deux manières : 1) viropexis (pinocytose) ; 2) fusion de la coque de la supercapside virale avec la membrane cellulaire. Les bactériophages ont leur propre mécanisme de pénétration, appelé seringue, lorsque, à la suite de la contraction de l'appendice protéique du phage, l'acide nucléique est injecté dans la cellule.

La déprotéinisation du virus, la libération de l'hénome viral des coques protectrices virales se produit soit à l'aide d'enzymes virales, soit à l'aide d'enzymes cellulaires. Les produits finaux de la déprotéinisation sont des acides nucléiques ou des acides nucléiques associés à la protéine virale interne. Puis a lieu la deuxième phase de la reproduction virale, conduisant à la synthèse des composants viraux.

La transcription est la réécriture d'informations provenant de l'ADN ou de l'ARN d'un virus en ARNm selon les lois du code génétique.

La traduction est le processus de traduction de l'information génétique contenue dans l'ARNm en une séquence spécifique d'acides aminés.

La réplication est le processus de synthèse de molécules d'acide nucléique homologues au génome viral.

La mise en œuvre de l'information génétique dans les virus contenant de l'ADN est la même que dans les cellules :

Protéine de traduction d'ARNm de transcription d'ADN

Transcription d'ARN Protéine de traduction d'ARNi

Les virus avec un génome à ARN positif (togavirus, picornavirus) manquent de transcription :

Traduction des protéines ARN

Les rétrovirus ont une manière unique de transmettre l’information génétique :

Transcription inverse d'ARN Transcription d'ADN Protéine de traduction d'ARNm

L'ADN s'intègre au génome de la cellule hôte (provirus).

Une fois que la cellule a accumulé les composants viraux, la dernière étape de la reproduction virale commence : l’assemblage des particules virales et la libération des virions de la cellule. Les virions sortent de la cellule de deux manières : 1) en « explosant » la cellule, ce qui entraîne la destruction de la cellule. Cette voie est inhérente aux virus simples (picorna-, reo-, papova- et adénovirus), 2) sortant des cellules par bourgeonnement. Inhérent aux virus contenant une supercapside. Avec cette méthode, la cellule ne meurt pas immédiatement et peut produire plusieurs descendants viraux jusqu’à épuisement de ses ressources.

Méthodes de culture du virus

Pour cultiver des virus en laboratoire, les objets vivants suivants sont utilisés : 1) cultures cellulaires (tissus, organes) ; 2) embryons de poulet ; 3) animaux de laboratoire.

Culture de cellules

Les plus courantes sont les cultures cellulaires monocouches, qui peuvent être divisées en 1) primaires (principalement trypsinisées), 2) semi-continues (diploïdes) et 3) continues.

Par origine ils sont classés en organismes embryonnaires, tumoraux et adultes ; par morphogenèse- fibroblastiques, épithéliales, etc.

Primaire Les cultures cellulaires sont des cellules de tout tissu humain ou animal qui ont la capacité de se développer sous forme de monocouche sur une surface en plastique ou en verre recouverte d'un milieu nutritif spécial. La durée de vie de ces cultures est limitée. Dans chaque cas particulier, ils sont obtenus à partir du tissu après broyage mécanique, traitement avec des enzymes protéolytiques et standardisation du nombre de cellules. Les cultures primaires obtenues à partir de reins de singe, de reins d'embryons humains, d'amnios humain et d'embryons de poulet sont largement utilisées pour l'isolement et l'accumulation de virus, ainsi que pour la production de vaccins viraux.

Semi-cuir (ou diploïde ) cultures cellulaires - cellules du même type, capables de résister jusqu'à 50 à 100 passages in vitro, tout en conservant leur ensemble diploïde d'origine de chromosomes. Les souches diploïdes de fibroblastes embryonnaires humains sont utilisées à la fois pour le diagnostic des infections virales et dans la production de vaccins viraux.

Continu les lignées cellulaires sont caractérisées par une immortalité potentielle et un caryotype hétéroploïde.

La source de lignées transplantables peut être des cultures cellulaires primaires (par exemple, SOC, PES, BHK-21 - provenant de reins de hamsters syriens d'un jour ; PMS - provenant de reins de cobayes, etc.), des cellules individuelles de qui montrent une tendance à la reproduction infinie in vitro. L'ensemble des changements conduisant à l'apparition de telles caractéristiques dans les cellules est appelé transformation, et les cellules de cultures tissulaires continues sont appelées transformées.

Les tumeurs malignes sont une autre source de lignées cellulaires transplantables. Dans ce cas, la transformation cellulaire se produit in vivo. Les lignées suivantes de cellules transplantées sont le plus souvent utilisées dans la pratique virologique : HeLa - obtenue à partir d'un carcinome du col de l'utérus ; Ner-2 - du carcinome du larynx ; Detroit-6 – des métastases du cancer du poumon à la moelle osseuse ; RH - du rein humain.

Pour cultiver des cellules, il faut des milieux nutritifs qui, selon leur objectif, sont divisés en milieux de croissance et de soutien. Les milieux de croissance doivent contenir plus de nutriments pour assurer une prolifération cellulaire active afin de former une monocouche. Les supports doivent uniquement garantir que les cellules survivent dans une monocouche déjà formée lors de la multiplication des virus dans la cellule.

Les supports synthétiques standards, tels que les supports synthétiques 199 et les supports Eagle, sont largement utilisés. Quel que soit leur objectif, tous les milieux de culture cellulaire sont formulés à l’aide d’une solution saline équilibrée. Le plus souvent, c'est la solution de Hanks. Le sérum sanguin animal (veau, bovin, cheval) fait partie intégrante de la plupart des milieux de croissance, sans lequel la reproduction cellulaire et la formation de monocouches ne se produisent pas. Le sérum n'est pas inclus dans les supports d'entretien.

Isolement de virus dans des cultures cellulaires et méthodes pour leur indication.

Lors de l'isolement de virus provenant de diverses matières infectieuses d'un patient (sang, urine, selles, écoulements muqueux, lavages d'organes), les cultures cellulaires les plus sensibles au virus suspecté sont utilisées. Pour l'infection, des cultures dans des tubes à essai avec une monocouche de cellules bien développée sont utilisées. Avant d'infecter les cellules, le milieu nutritif est retiré et 0,1 à 0,2 ml d'une suspension du matériel de test, prétraité avec des antibiotiques pour détruire les bactéries et les champignons, est ajouté à chaque tube à essai. Après 30 à 60 minutes. Après contact du virus avec les cellules, le matériel en excès est retiré, un milieu de support est ajouté au tube à essai et laissé dans un thermostat jusqu'à ce que des signes de réplication du virus soient détectés.

Un indicateur de la présence d'un virus dans des cultures cellulaires infectées peut être :

1) le développement d'une dégénérescence cellulaire spécifique - l'effet cytopathique du virus (CPE), qui a trois types principaux : la dégénérescence des cellules rondes ou à petites cellules ; formation de cellules géantes multinucléées - symplastes ; développement de foyers de prolifération cellulaire, constitués de plusieurs couches de cellules ;

2) détection des inclusions intracellulaires situées dans le cytoplasme et les noyaux des cellules affectées ;

3) réaction d'hamagglutination positive (RHA) ;

4) réaction d'hémadsorption positive (RHAds) ;

5) phénomène de formation de plaques : une monocouche de cellules infectées par le virus est recouverte d'une fine couche de gélose additionnée d'un indicateur rouge neutre (fond - rose). En présence d'un virus, des zones incolores (« plaques ») se forment sur le fond rose de la gélose dans les cellules.

6) en l'absence de CPD ou d'AG, une réaction d'interférence peut être réalisée : la culture étudiée est réinfectée par le virus responsable du CPD. Dans un cas positif, il n'y aura pas de CPP (la réaction d'interférence est positive). S'il n'y avait pas de virus dans le matériel de test, un CPE est observé.

Isolement de virus dans des embryons de poulet.

Pour les études virologiques, des embryons de poulet âgés de 7 à 12 jours sont utilisés.

Avant l'infection, la viabilité de l'embryon est déterminée. Pendant l'ovoscopie, les embryons vivants sont mobiles et le schéma vasculaire est clairement visible. Les limites du sac aérien sont marquées avec un simple crayon. Les embryons de poulet sont infectés dans des conditions aseptiques, à l'aide d'instruments stériles, après avoir prétraité la coquille au-dessus de l'espace aérien avec de l'iode et de l'alcool.

Les méthodes d'infection des embryons de poulet peuvent être différentes : application du virus sur la membrane chorion-allantoïque, dans les cavités amniotique et allantoïdienne, dans le sac vitellin. Le choix de la méthode d'infection dépend des propriétés biologiques du virus étudié.

La présence du virus dans un embryon de poulet se fait par la mort de l'embryon, une réaction d'hémagglutination positive sur verre avec du liquide allantoïdien ou amniotique, et par des lésions focales (« plaques ») sur la membrane chorion-allantoïque.

III. Isolement de virus chez des animaux de laboratoire.

Les animaux de laboratoire peuvent être utilisés pour isoler des virus à partir de matériel infectieux lorsque des systèmes plus pratiques (cultures cellulaires ou embryons de poulet) ne peuvent pas être utilisés. Ils capturent principalement des souris blanches nouveau-nées, des hamsters, des cobayes et des ratons. Les animaux sont infectés selon le principe du cytotropisme viral : les virus pneumotropes sont injectés par voie intranasale, les virus neurotropes - par voie intracérébrale, les virus dermatotropes - sur la peau.

L'indication du virus repose sur l'apparition de signes de maladie chez les animaux, leur mort, des modifications pathomorphologiques et histologiques des tissus et des organes, ainsi qu'une réaction d'hémaglotination positive avec des extraits d'organes.

Virus abstraits

Les virus jouent un rôle important dans la vie humaine. Ils sont les agents responsables d'un certain nombre de maladies dangereuses - variole, hépatite, encéphalite, rubéole, rage, grippe, etc.

En 1892, le scientifique russe D.I. Ivanovsky a décrit les propriétés inhabituelles de l'agent causal de la maladie du tabac - la mosaïque du tabac. Cet agent pathogène a traversé des filtres bactériens et, de plus, ne s'est pas développé sur des milieux nutritifs artificiels. Ainsi, des plants de tabac sains pourraient être infectés par un filtrat acellulaire provenant du jus d’une plante malade.

Combien d'années plus tard l'agent causal de la fièvre aphteuse a-t-il été découvert, qui passait également à travers les filtres bactériens.

En 1898, Beijerinck invente le nouveau mot « virus » (du latin poison) pour désigner le caractère infectieux de certains liquides végétaux filtrés.

En 1917, F. d'Herrel découvre un bactériophage - un virus qui infecte les bactéries. Cependant, la structure du virus est restée longtemps un mystère pour les scientifiques. C’est pourquoi les virus ont été parmi les premiers objets examinés au microscope électronique immédiatement après leur découverte dans les années 30.

Différences entre les virus et les autres organismes :

1. Les virus sont les plus petits organismes (elles sont en moyenne 50 fois plus petites que les bactéries), elles ne sont pas visibles au microscope optique. 30-300 nm.

2. Les virus n'ont pas de structure cellulaire. Si nous considérons la structure cellulaire comme un signe obligatoire de la vie, alors les virus ne sont pas vivants. Cependant, ils possèdent du matériel génétique et sont capables de s’auto-reproduire. On suppose que les virus sont du matériel génétique qui s'est échappé d'une cellule et a conservé la capacité de se reproduire lors de son retour dans l'environnement cellulaire.

3. Les virus ne peuvent se reproduire qu’à l’intérieur d’une cellule vivante et ne sont pas des organismes indépendants.

4. Les virus sont constitués d’une petite molécule d’acide nucléique (ADN ou ARN) et sont entourés d’une enveloppe protéique

5. Contrairement aux organismes cellulaires, les virus ne peuvent pas synthétiser eux-mêmes des protéines. Le virus introduit uniquement son acide nucléique dans la cellule, ce qui désactive l'ADN de l'hôte et donne à la cellule l'ordre de synthétiser les protéines dont elle a besoin (pour l'assemblage et la libération de nouvelles copies du virus).

Structure des virus

Une particule virale, également appelée virion, est constitué d'un acide nucléique (ADN ou ARN) entouré d'une enveloppe protéique. Cette coque s'appelle capside. La capside est constituée de sous-unités - capsomères. Capside avec acide nucléique – nucléocapside- peut être nu ou avoir une coque supplémentaire ( virus de la grippe et de l'herpès).

Les virus les plus simples, comme le virus de la mosaïque du tabac, n'ont qu'une capside protéique. La structure du virus des verrues et des adénovirus est similaire..

Les particules virales peuvent être en forme de bâtonnet ou filamenteuses, ou avoir une forme de polyèdre.

Interaction virus-cellule

1. Reconnaissance par le virus de sa cellule. En règle générale, l’entrée du virus est précédée de sa liaison à une protéine réceptrice spéciale à la surface des cellules.

2. Adsorption – fixation du virion à la surface cellulaire. La liaison est réalisée à l'aide de protéines spéciales à la surface de la particule virale, qui reconnaissent le récepteur correspondant à la surface cellulaire. Comme la clé d'une serrure.

3. Pénétration à travers la membrane. La section de membrane à laquelle le virus s'est attaché est immergée dans le cytoplasme et se transforme en vacuole, qui peut alors fusionner avec le noyau.

4. "Déshabillage" - libération de la capside. Se produit soit à la surface des cellules, soit à la suite de la destruction de la capside par les enzymes cellulaires du cytoplasme.

5. Copie (reduplication) de l'acide nucléique viral.

6. Synthèse de protéines virales.

7. Assemblage de virions dans le noyau ou le cytoplasme.

8. Sortie des virions de la cellule. Pour certains virus, cela se produit par « explosion », à la suite de laquelle l’intégrité de la cellule est perturbée et celle-ci meurt. D'autres virus sont libérés d'une manière qui rappelle le bourgeonnement. Dans ce cas, les cellules hôtes peuvent conserver leur viabilité pendant longtemps. Les virions sont libérés de la cellule à des rythmes différents. Dans certains types d’infection, les virions peuvent rester assez longtemps à l’intérieur de la cellule sans la détruire.

Virus bactériens

Virus qui attaquent les bactéries , sont appelés bactériophages ou simplement phages.

Structure des bactériophages principalement étudié en utilisant le phage T comme exemple Eccherichia coli(coliphages). Le coliphage est constitué d'une tête et d'une queue polyédriques. La tête est constituée de capsomères et contient de l'ADN à l'intérieur. La queue a une structure complexe et se compose d'une tige creuse, d'une gaine contractile qui l'entoure et d'une plaque basale avec des épines et des filaments (nécessaires à l'adsorption sur la cellule hôte).

Pénétration d'un bactériophage dans une cellule

Les parois cellulaires épaisses des bactéries ne permettent pas au virus de pénétrer dans le cytoplasme, comme lorsqu'il infecte des cellules animales. Par conséquent, le bactériophage insère une tige creuse dans la cellule et expulse à travers celle-ci l'acide nucléique situé dans la tête.

Découverte de virus par D. I. Ivanovsky en 1892 a jeté les bases du développement de la science de la virologie. Son développement plus rapide a été facilité par l'invention du microscope électronique et le développement d'une méthode de culture de micro-organismes en cultures cellulaires.

Actuellement, la virologie est une science en développement rapide, pour plusieurs raisons :

Le rôle prépondérant des virus dans la pathologie infectieuse humaine (exemples - virus de la grippe, virus de l'immunodéficience humaine VIH, cytomégalovirus et autres virus de l'herpès) dans le contexte de l'absence presque totale de chimiothérapie spécifique ;

L'utilisation de virus pour résoudre de nombreuses questions fondamentales en biologie et en génétique.

Propriétés de base des virus (et plasmides), en quoi ils diffèrent du reste du monde vivant.

1. Dimensions ultramicroscopiques (mesurées en nanomètres). Les gros virus (virus de la variole) peuvent atteindre une taille de 300 nm, les petits de 20 à 40 nm. 1mm=1000µm, 1µm=1000nm.

3. Les virus ne sont pas capables de croissance et de fission binaire.

4. Les virus se reproduisent en se reproduisant dans une cellule hôte infectée en utilisant leur propre acide nucléique génomique.

6. L'habitat des virus est constitué de cellules vivantes - bactéries (il s'agit de virus bactériens ou de bactériophages), de cellules végétales, animales et humaines.

Tous les virus existent sous deux formes qualitativement différentes : le virus extracellulaire - virion et le virus intracellulaire. La taxonomie de ces représentants du microcosme est basée sur les caractéristiques des virions - la phase finale du développement du virus.

Structure (morphologie) des virus

1. Génome viral forment des acides nucléiques, représentés par des molécules d'ARN simple brin (dans la plupart des virus à ARN) ou des molécules d'ADN double brin (dans la plupart des virus à ADN).

2. Capside- une coque protéique dans laquelle est encapsulé l'acide nucléique génomique. La capside est constituée de sous-unités protéiques identiques - capsomères. Il existe deux manières de regrouper les capsomères dans une capside : hélicoïdale (virus hélicoïdaux) et cubique (virus sphériques).

Avec symétrie spirale les sous-unités protéiques sont disposées en spirale et entre elles, également en spirale, l'acide nucléique génomique (virus filamenteux) est disposé. Avec symétrie de type cubique les virions peuvent se présenter sous forme de polyèdres, le plus souvent - vingt èdres - Icosaèdres.

3. Les virus de conception simple n’ont nucléocapside, c’est-à-dire que le complexe génomique avec la capside est appelé « nu ».

4. D'autres virus ont une coque supplémentaire semblable à une membrane au-dessus de la capside, acquise par le virus au moment de sa sortie de la cellule hôte - supercapside. De tels virus sont appelés « habillés ».

Outre les virus, il existe des formes encore plus simplement organisées d'agents susceptibles d'être transmissibles : les plasmides, les viroïdes et les prions.

Les principales étapes de l'interaction entre le virus et la cellule hôte

1. L'adsorption est un mécanisme déclencheur associé à l'interaction spécifique récepteurs du virus et de l'hôte (dans le virus de la grippe - hémagglutinine, dans le virus de l'immunodéficience humaine - glycoprotéine gp 120).

2. Pénétration - par fusion de la supercapside avec la membrane cellulaire ou par endocytose (pinocytose).

3. Libération d'acides nucléiques - « déshabillage » de la nucléocapside et activation de l'acide nucléique.

4. Synthèse d'acides nucléiques et de protéines virales, c'est-à-dire subordination des systèmes cellulaires hôtes et leur travail pour la reproduction du virus.

5. Assemblage du virion - association de copies répliquées d'acide nucléique viral avec une protéine de capside.

6. Sortie des particules virales de la cellule, acquisition de supercapside par les virus enveloppés.

Résultats de l'interaction entre les virus et les cellules hôtes

1. Processus d'avortement- lorsque les cellules sont libérées du virus :

Lorsqu'il est infecté défectueux un virus dont la réplication nécessite un virus auxiliaire ; la réplication indépendante de ces virus est impossible (appelés virusoïdes). Par exemple, le virus de l'hépatite delta (D) ne peut se répliquer qu'en présence du virus de l'hépatite B, son Hbs - antigène, virus adéno-associé - en présence d'un adénovirus) ;

Lorsqu’un virus infecte des cellules qui y sont génétiquement insensibles ;

Lorsque des cellules sensibles sont infectées par un virus dans des conditions non permissives.

2. Processus productif- réplication (production) de virus :

- mort (lyse) des cellules(effet cytopathique) - résultat d'une reproduction intensive et de la formation d'un grand nombre de particules virales - résultat caractéristique d'un processus productif provoqué par des virus à haute cytopathogénicité. L'effet cytopathique sur les cultures cellulaires de nombreux virus est d'une nature spécifique assez reconnaissable ;

- interaction stable, qui n'entraîne pas la mort cellulaire (infections persistantes et latentes) - ce qu'on appelle transformation virale d'une cellule.

3. Processus intégratif- intégration du génome viral avec le génome de la cellule hôte. Il s'agit d'une version spéciale d'un processus productif similaire à une interaction stable. Le virus se réplique avec le génome de la cellule hôte et peut rester latent pendant longtemps. Seuls les virus à ADN peuvent s'intégrer dans le génome de l'ADN de l'hôte (principe « ADN dans l'ADN »). Les seuls virus à ARN capables de s'intégrer dans le génome de la cellule hôte sont les rétrovirus, qui disposent d'un mécanisme spécial à cet effet. La particularité de leur reproduction est la synthèse de l'ADN du provirus à base d'ARN génomique à l'aide de l'enzyme transcriptase inverse, suivie de l'intégration de l'ADN dans le génome de l'hôte.

Méthodes de base pour cultiver des virus

1. Dans le corps des animaux de laboratoire.

2. Dans les embryons de poulet.

3. Dans les cultures cellulaires - la méthode principale.

Types de cultures cellulaires

1. Cultures primaires (trypsinisées)- fibroblastes d'embryons de poulet (CHF), fibroblastes humains (CHF), cellules rénales de divers animaux, etc. Les cultures primaires sont obtenues à partir de cellules de tissus divers, le plus souvent par broyage et trypsinisation, et sont utilisées une seule fois, c'est-à-dire qu'il est toujours nécessaire disposer des organes ou tissus appropriés.

2. Lignées cellulaires diploïdes adaptés à une dispersion et une croissance répétées, généralement pas plus de 20 passages (perdent leurs propriétés d'origine).

3. Lignes interconnectées(cultures hétéroploïdes), capables de dispersions et de transplantations répétées, c'est-à-dire de passages multiples, sont les plus pratiques dans le travail virologique - par exemple, les lignées de cellules tumorales Hela, Hep, etc.

Milieux nutritifs spéciaux pour les cultures cellulaires

Une variété de milieux nutritifs virologiques synthétiques de composition complexe sont utilisés, y compris un large éventail de facteurs de croissance différents - milieu 199, Igla, solution de Hanks, hydrolysat de lactalbumine. Des stabilisants de pH (Hepes), du sérum sanguin de diverses espèces (le sérum de veau fœtal est considéré comme le plus efficace), de la L-cystéine et de la L-glutamine sont ajoutés aux milieux.

En fonction de l'utilisation fonctionnelle de l'environnement, il peut y avoir hauteur(avec une teneur élevée en sérum sanguin) - ils sont utilisés pour cultiver des cultures cellulaires avant d'ajouter des échantillons viraux, et favorable(avec moins de sérum ou pas de sérum) - pour maintenir des cultures de cellules infectées par un virus.

Manifestations détectables d'infection virale de cultures cellulaires

1. Effet cytopathique.

2. Identification des organismes d'inclusion.

3. Détection des virus par anticorps fluorescents (MFA), microscopie électronique, autoradiographie.

4. Test de couleur. La couleur habituelle des milieux de culture utilisés, contenant du rouge de phénol comme indicateur de pH, dans des conditions optimales de culture cellulaire (pH environ 7,2) est le rouge. La prolifération cellulaire modifie le pH et, par conséquent, la couleur du milieu du rouge au jaune en raison d'un déplacement du pH vers le côté acide. Lorsque les virus se multiplient dans les cultures cellulaires, une lyse cellulaire se produit et le pH et la couleur du milieu ne changent pas.

5. Détection de l'hémagglutinine virale - hémadsorption, hémagglutination.

6. Méthode des plaques (formation de plaques). En raison de l'effet cytolytique de nombreux virus sur les cultures cellulaires, des zones de mort cellulaire massive se forment. Des plaques sont identifiées - des colonies virales « cellulaires négatives ».

Nomenclature des virus.

Le nom de la famille des virus se termine par "viridae", le genre - "virus", des noms spéciaux sont généralement utilisés pour l'espèce, par exemple virus de la rubéole, virus de l'immunodéficience humaine - VIH, virus parainfluenza humain de type 1, etc.

Virus bactériens (bactériophages)

L'habitat naturel des phages est une cellule bactérienne, les phages sont donc distribués partout (par exemple dans les eaux usées). Les phages ont des caractéristiques biologiques qui sont également caractéristiques d'autres virus.

Le type de phages le plus courant morphologiquement est caractérisé par la présence d'une tête - un icosaèdre, d'un processus (queue) avec une symétrie en spirale (ayant souvent une tige creuse et une gaine contractile), d'épines et de processus (filaments), c'est-à-dire qu'ils sont rappelant quelque peu un spermatozoïde en apparence.

L'interaction des phages avec une cellule (bactérie) est strictement spécifique, c'est-à-dire que les bactériophages ne sont capables d'infecter que certaines espèces et phagotypes bactéries.

Principales étapes d'interaction entre les phages et les bactéries

1. Adsorption (interaction de récepteurs spécifiques).

2. L'introduction de l'ADN viral (injection de phage) s'effectue en lysant une section de la paroi cellulaire avec des substances telles que le lysozyme, en contractant la gaine, en poussant la tige de queue à travers la membrane cytoplasmique dans la cellule et en injectant de l'ADN dans le cytoplasme. .

3. Reproduction des phages.

4. Sortie des populations filles.

Propriétés de base des phages

Distinguer phages virulents, capable de provoquer une forme productive du processus, et phages tempérés, provoquant une infection phagique réductrice (réduction des phages). Dans ce dernier cas, le génome du phage dans la cellule n'est pas répliqué, mais est introduit (intégré) dans le chromosome de la cellule hôte (ADN dans l'ADN), le phage se transforme en prophage Ce processus est appelé lysogénie. Si, à la suite de l'introduction d'un phage dans le chromosome d'une cellule bactérienne, celui-ci acquiert de nouvelles caractéristiques héréditaires, cette forme de variabilité bactérienne est appelée conversion lysogène (phage). Une cellule bactérienne portant un prophage dans son génome est dite lysogène, car le prophage, si la synthèse d'une protéine répresseur spéciale est perturbée, peut entrer dans le cycle de développement lytique et provoquer une infection productive avec lyse de la bactérie.

Les phages tempérés jouent un rôle important dans l'échange de matériel génétique entre bactéries - en transduction(une des formes d'échange génétique). Par exemple, seul l'agent causal de la diphtérie a la capacité de produire une exotoxine, dans le chromosome de laquelle est intégré un prophage modéré portant opéron tox, responsable de la synthèse de l’exotoxine diphtérique. La toxicité des phages tempérés provoque la conversion lysogène du bacille diphtérique non toxigène en bacille toxigène.

Selon leur spectre d'action sur les bactéries, les phages se répartissent en :

Polyvalent (lyse des bactéries étroitement apparentées, telles que la salmonelle) ;

Monovalent (lyse des bactéries d'un type);

Spécifique au type (lyse uniquement certains produits phagiques de l’agent pathogène).

Sur milieu solide, les phages sont le plus souvent détectés par un test ponctuel (formation d'un point négatif lors de la croissance des colonies) ou par la méthode de la couche d'agar (titrage Gracia).

Utilisation pratique des bactériophages.

1. Pour l'identification (détermination du phagotype).

2. Pour la prophylaxie bactériologique (arrêt des épidémies).

3. Pour la phagothérapie (traitement de la dysbactériose).

4. Évaluer l'état sanitaire de l'environnement et l'analyse épidémiologique.