Reproduction de virus dans les systèmes cellulaires. Étapes de reproduction

La relation entre le virus et la cellule hôte peut se développer de différentes manières. Classiquement, ces relations peuvent être réduites à trois types.

Infection productive : Le cycle de reproduction du virus dans la cellule hôte se termine par la formation d'une nouvelle et nombreuse génération de virus, généralement accompagnée de la mort de la cellule hôte.

Infection à l'avortement se produit lorsque le cycle de reproduction du virus dans la cellule hôte est soudainement interrompu. La cellule hôte conserve son activité vitale.

Virogenèse caractérisé par l’intégration (incorporation) d’acide nucléique viral dans le génome de la cellule hôte, ce qui conduit ensuite à une réplication synchrone de l’ADN de la cellule et de l’acide nucléique viral. La cellule hôte continue de vivre.

Les virus se reproduisent en les reproduisant dans la cellule hôte. Le cycle de reproduction est un processus de subordination des mécanismes cellulaires à des informations virales étrangères.

Sur le plan fonctionnel, les enzymes virales peuvent être divisées en 2 groupes : les enzymes qui facilitent la pénétration de l'acide nucléique viral dans la cellule et la libération des virions résultants dans l'environnement, et les enzymes impliquées dans les processus de transcription et de réplication de l'acide nucléique viral.

Cycle de reproduction peut être divisé en étapes distinctes.

Étape 1 – chimisorption des virus à la surface de la cellule hôte

La chimisorption n'est possible que si la cellule porte à sa surface des récepteurs sensibles complémentaires des récepteurs d'un virus donné. Dans les cellules animales et humaines, la fonction des récepteurs des picorno- et arbovirus est assurée par les lipoprotéines, et pour les myxo- et paramyxovirus et les adénovirus - les mucoprotéines.

Dans les virus simples, les récepteurs sont des combinaisons uniques de sous-unités protéiques situées à la surface de la capside. Dans les virus plus complexes, la fonction des récepteurs est assurée par des excroissances de supercapside sous forme de pointes ou de villosités.

Étape 2 – pénétration du virus dans la cellule hôte.

Les façons dont les virus pénètrent dans une cellule peuvent être différentes. On suppose que de nombreux virus pénètrent dans les cellules pinocytose, ou viropexie. Lors de la pinocytose, dans la zone de chimisorption du virus, la membrane cellulaire forme une invagination et avale le virus. Faisant partie de la vacuole pinocytaire, le virus pénètre dans le cytoplasme.

Certains virus pénètrent dans les cellules par la fusion de membranes cellulaires et virales.

La pénétration de l'ADN du phage dans une cellule bactérienne se produit en raison de la destruction partielle de la membrane cellulaire par le lysozyme du phage et de la réaction contractile du résidu du phage.

Étape 3 – déprotéinisation du virus.

Le processus de déprotéinisation du virus implique la libération de son acide nucléique à partir des protéines de la capside. Dès que l'acide nucléique viral est libéré des protéines de la capside, commence la période dite de latence - la période éclipse. On suppose que pendant la période d’éclipse, l’acide nucléique viral traverse le cytoplasme de la cellule jusqu’à la région du noyau.

Étape 4 – synthèse des composants du virus.

L'ensemble des processus à ce stade peut être divisé en trois étapes :

La première étape est préparatoire. Il a deux objectifs : supprimer le fonctionnement de l’appareil génétique de la cellule, arrêter la synthèse des protéines cellulaires et des acides nucléiques, transférer l’appareil de synthèse des protéines de la cellule sous le contrôle du génome du virus ; préparer les conditions de réplication de l'acide nucléique et de synthèse des protéines de capside virale.

La deuxième étape est la réplication de l’acide nucléique du virus. Les virus génomiques à ADN double brin se caractérisent par la même manière de réaliser l’information génétique que les autres organismes vivants. Le processus de réplication de l’ADN est précédé par la transcription de l’ARNm. L'ARN messager du virus est traduit par les ribosomes de la cellule, et les premières protéines spécifiques du virus sont synthétisées sur le polysome viral à l'aide de la matrice d'ARNm.

Une fois que les premières protéines spécifiques du virus ont été synthétisées, le processus de réplication de l’ADN viral commence. La réplication de l'ADN double brin du virus suit le principe de la réplication de l'ADN des organismes cellulaires de manière semi-conservatrice.

Le processus de réplication de l’ADN simple brin commence par la synthèse de sa paire complémentaire. En conséquence, un ADN parent circulaire double brin est formé.

L’étude du mécanisme de réplication des virus génomiques à ARN a débuté en 1961, lorsque des phages génomiques à ARN ont été découverts.

Dans les virus génomiques à ARN, la molécule d’ARN constitue à la fois le matériel génétique et remplit les fonctions d’ARNm et d’ADN.

En 1970, l’enzyme ADN polymérase ARN-dépendante a été découverte dans des virus à ARN unicellulaire, indiquant la présence d’un processus de transcription inverse. Plus tard, il a été prouvé que les virus à ARN oncogènes avaient une matrice de leur ARN avec la participation de ARN dépendants
La copie d'ADN est transcrite par l'ADN polymérase contenue dans le virion. La copie d'ADN passe d'une forme simple brin à une forme réplicative double brin, qui assure la réplication de l'ARN du virus et la synthèse des enzymes nécessaires.

La troisième étape est la synthèse des protéines de capside.

Ce processus est en retard par rapport au processus de réplication de l'acide nucléique viral et commence lorsque la réplication bat son plein. La synthèse des protéines de capside se produit à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme de la cellule. L'ARNm spécifique du virus est traduit par les ribosomes cellulaires et la synthèse des protéines précurseurs se produit sur le polysome viral. À partir de ce « fonds » de protéines précurseurs, se forment les protéines de la capside virale.

Étape 5 – assemblage de virions, ou morphogenèse du virus.

Dans les virus simplement organisés, les sous-unités protéiques de la capside sont situées dans une connexion strictement ordonnée autour de l'acide nucléique. Dans les virus complexes, les structures cellulaires – membranes nucléaires et cytoplasmiques – participent également au processus d’assemblage des virions.

Étape 6 – sortie du virus de la cellule.

Ce processus est effectué différemment pour différents virus. La libération de phages ADN-génomiques se produit lorsque la cellule est complètement lysée par le lysozyme du phage. Les virus humains et animaux, organisés de manière complexe, quittent la cellule avec une partie du cytoplasme en bourgeonnant à travers la membrane et l'enveloppe cytoplasmiques, acquérant simultanément une supercapside. Souvent, la libération des virus depuis la cellule est facilitée par sa digestion par les phagocytes sanguins. Les virus végétaux peuvent passer de cellule en cellule par des jonctions intercellulaires - les plasmodesmes.

Le plus souvent, le cycle de reproduction du virus se termine par une infection productive : la formation d’une grande population (100 à 200) de virions à part entière, qui s’accompagne généralement de la mort de l’hôte.

Taxonomie, classification

PARAMYXOVIRUS

Paramyxovirus (famille des Paramyxoviridae de lat. para - à propos, myxa - mucus) - une famille de virus à ARN. La famille comprend le virus respiratoire syncytial, les virus de la rougeole, des oreillons et du parainfluenza, transmis par le mécanisme respiratoire. Jusqu'à récemment, la famille des Paramyxoviridae, conformément à la classification généralement acceptée des virus, comprenait trois genres : Paramyxovirus, Morbillivirus, Pneumovirus. Mais récemment, des modifications ont été apportées au classement.

Famille Paramyxoviridés divisé en deux sous-familles, le nombre de genres a augmenté :

1. Sous-famille Paramyxovirinae comprend l'accouchement Respirovirus(ancien nom - Paramyxovirus), Morbillivirus Et Rubulavirus(nouveau genre) ;

2. Sous-famille Pneumovirines contient des genres Pneumovirus Et Métapneumovirus.

2. Morphologie, taille, caractéristiques du génome

Structure du virion. Tous les membres de la famille des Paramyxoviridae ont une structure similaire. Il s’agit d’un virus à génome complexe à ARN de grande taille. Le représentant typique est le virus Sendai (il est pathogène pour la souris), et l'ultrastructure des paramyxovirus est discutée à l'aide de cet exemple (Fig. 5). Le virion a une forme ronde, son diamètre est de 150 à 300 nm. À l’extérieur se trouve une supercapside lipoprotéique avec de nombreuses épines de deux types à la surface (Fig. 4). De l’intérieur, une couche de protéine matricielle M est adjacente à la supercapside. Dans la partie centrale du virion se trouve un brin de nucléocapside (RNP) avec une symétrie de type hélicoïdal, enroulé en boule lâche.

Riz. 4 Schéma du paramyxovirus Fig. 5 Électrogramme du virus Sendai

Génome est représenté par une grande molécule d'ARN moins linéaire simple brin codant pour 7 protéines. Parmi eux se trouvent la principale protéine de capside NP, les protéines du complexe polymérase L et P, la protéine C non structurale (qui font toutes partie de la nucléocapside), ainsi que la protéine M et les glycoprotéines de surface. Ce sont des protéines d'attachement et des protéines de fusion (protéine F). Les protéines d’attachement forment un type de colonne vertébrale et la protéine F forme un autre type de colonne vertébrale. Dans différents paramyxovirus, les protéines d'attachement sont représentées par : HN (hémagglutinine-neuraminidase), H (hémagglutinine) ou G-protéine.

Parainfluenza. Sur la base des antigènes des protéines virales HN, NP, F, on distingue 4 sérotypes principaux de virus parainfluenza. Les types 1, 2 et 3 réagissent de manière croisée avec les anticorps dirigés contre le virus des oreillons. Le virus de type 4 est différent et comporte 2 sous-types (il existe ainsi 5 types de virus parainfluenza). Tous les virus parainfluenza possèdent une protéine HN et présentent donc une activité d'hémagglutination et de neuraminidase. Les virus parainfluenza de types 1 et 2 agglutinent les érythrocytes de poulet, le virus parainfluenza 3 agglutine uniquement les érythrocytes de cobaye.

Le paramyxovirus (Fig. 5) lie les glycoprotéines d'enveloppe (HN, H ou G) à la surface cellulaire (1). La protéine F assure la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane plasmique de la cellule, sans formation d'endosomes. La réplication du génome est similaire à la réplication des virus génomiques à ARN négatif : l'ARN polymérase est introduite dans la cellule avec la nucléocapside du virus. Le génome est transcrit en ARNm individuels (2) pour chaque protéine et en matrice plus complète (3) pour l'ARN génomique. Les nouveaux génomes interagissent avec les protéines L, P et NP pour former des nucléocapsides. La protéine matricielle synthétisée se déplace vers la couche interne de la membrane cellulaire. Les précurseurs des glycoprotéines de la colonne vertébrale sont synthétisés sur les ribosomes associés aux membranes du réticulum endoplasmique (RE). Ils sont glycosylés, se déplacent à travers les appareils ER et Golgi (AG), s'intégrant dans la membrane cellulaire. La nucléocapside se lie à la protéine matricielle et à la membrane modifiée par une glycoprotéine (supercapside). Les virions quittent la cellule par (4) bourgeonnement.

Riz. 5 Reproduction des paramyxovirus

Les paramyxovirus ont la capacité, grâce à la protéine F, de se déplacer dans les cellules voisines, provoquant leur fusion. Dans ce cas, des cellules géantes multinucléées se forment - des syncytia (symplastes). Ce mécanisme permet aux virus de se propager directement de cellule à cellule, évitant ainsi l’action des anticorps neutralisants. La capacité de former des symplastes est une caractéristique des paramyxovirus.

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CONTENU

Questions de contrôle :

1. Reproduction des virus génomiques à ADN : principales étapes, caractéristiques de la reproduction…………………………………………………..……........……... 3

2. Signes de reproduction du virus dans les systèmes vivants : animaux de laboratoire, embryons de poulet, cultures cellulaires………………………......…………………..… ……16

3. Tâche.................................................. ..................................................... .......... ...20

Références……………………………...…………………...........25

1. Reproduction des virus génomiques à ADN : principales étapes, caractéristiques de la reproduction

Reproduction de virus

Le processus de reproduction virale peut être divisé en deux phases. La première phase couvre les événements qui conduisent à l'adsorption et à l'entrée du virus dans la cellule, à la libération de son composant interne et à sa modification de telle sorte qu'il soit capable de provoquer une infection. Ainsi, la première phase comprend trois étapes : 1) adsorption du virus sur les cellules ; 2) pénétration du virus dans les cellules ; 3) éliminer le virus de la cellule. Ces étapes visent à garantir que le virus est délivré aux structures cellulaires appropriées et que son composant interne est libéré de ses membranes protectrices. Une fois cet objectif atteint, commence la deuxième phase de reproduction, au cours de laquelle se produit l’expression du génome viral. Cette phase comprend les étapes : 1) transcription, 2) traduction de l'ARN messager, 3) réplication du génome, 4) assemblage des composants viraux. La dernière étape de la reproduction est la libération du virus de la cellule.

La première phase de reproduction.

I. Adsorption des virions à la surface des cellules.

L’interaction d’un virus avec une cellule commence par le processus d’adsorption, c’est-à-dire la fixation de particules virales à la surface cellulaire. Le processus d’adsorption est possible en présence de récepteurs appropriés à la surface cellulaire et de substances « reconnaissantes » à la surface du virus. Les tout premiers processus d’adsorption sont de nature non spécifique et peuvent être basés sur l’interaction électrostatique de groupes chargés positivement et négativement à la surface du virus et de la cellule. Cependant, la reconnaissance des récepteurs cellulaires par les protéines virales, conduisant à l'attachement de la particule virale à la cellule, est un processus très spécifique. Les protéines à la surface du virus qui reconnaissent des groupes spécifiques sur la membrane plasmique de la cellule et provoquent l'attachement de la particule virale à eux sont appelées protéines d'attachement.

Les virus utilisent des récepteurs conçus pour transmettre dans la cellule les substances nécessaires à sa vie : nutriments, hormones, facteurs de croissance, etc. Les récepteurs peuvent avoir une nature chimique différente et être des protéines, composant glucidique des protéines et des lipides, les lipides. Les récepteurs des virus de la grippe et des paramyxovirus sont l'acide sialique dans la composition des glycoprotéines et des glycolipides (gangliosides), pour les rhabdovirus et les réovirus - également un composant glucidique dans la composition des protéines et des lipides, pour les picornavirus et les adénovirus - les protéines, pour certains virus - les lipides . Les récepteurs spécifiques ne jouent pas seulement un rôle dans la fixation de la particule virale à la surface cellulaire. Ils déterminent le sort ultérieur de la particule virale, son transport intracellulaire et son acheminement vers certaines zones du cytoplasme et du noyau, où le virus est capable d'initier le processus infectieux. Le virus peut également s’attacher à des récepteurs non spécifiques et même pénétrer dans la cellule, mais seul l’attachement à un récepteur spécifique entraînera une infection.

La fixation de la particule virale à la surface cellulaire se produit initialement par la formation d’une simple liaison entre la particule virale et le récepteur. Cependant, une telle fixation est fragile et la particule virale peut facilement se détacher de la surface cellulaire – adsorption réversible. Pour qu’une adsorption irréversible se produise, de multiples liaisons doivent apparaître entre la particule virale et de nombreuses molécules réceptrices, c’est-à-dire qu’une fixation multivalente stable doit se produire. Le nombre de molécules réceptrices cellulaires dans les sites d'adsorption peut atteindre jusqu'à 3 000. Une liaison stable de la particule virale à la surface cellulaire résultant d'une fixation multivalente se produit en raison de la possibilité de libre mouvement des molécules réceptrices dans la bicouche lipidique de la membrane plasmique. , qui est déterminé par la mobilité, la « fluidité » de la couche protéino-lipidique. Une augmentation de la fluidité lipidique est l'un des premiers événements de l'interaction d'un virus avec une cellule, qui entraîne la formation de champs récepteurs au site de contact du virus avec la surface cellulaire et une fixation stable de la particule virale à la surface cellulaire. groupes résultants.

Le nombre de récepteurs spécifiques à la surface cellulaire varie entre 104 et 105 par cellule. Les récepteurs de certains virus ne peuvent être présents que dans un ensemble limité de cellules hôtes, ce qui peut déterminer la sensibilité de l'organisme à un virus donné. Par exemple, les picornavirus s’adsorbent uniquement sur les cellules des primates. Les récepteurs d'autres virus, au contraire, sont largement représentés à la surface des cellules de diverses espèces, comme par exemple les récepteurs des orthomyxovirus et des paramyxovirus, qui sont des composés contenant du sialyle. Par conséquent, ces virus possèdent une gamme relativement large de cellules sur lesquelles l’adsorption de particules virales peut se produire. Les cellules d'une gamme extrêmement large d'hôtes possèdent des récepteurs pour un certain nombre de togavirus : ces virus peuvent adsorber et infecter les cellules des vertébrés et des invertébrés.

II. Pénétration du virus dans la cellule.

Historiquement, il y avait une idée de deux mécanismes alternatifs pour la pénétration des virus animaux dans les cellules - par viropexis (endocytose) et par fusion de membranes virales et cellulaires. Toutefois, ces deux mécanismes ne s’excluent pas, mais se complètent.

Le terme « viropexis » signifie que la particule virale pénètre dans le cytoplasme à la suite de l'invagination d'une section de la membrane plasmique et de la formation d'une vacuole contenant la particule virale.

Endocytose des récepteurs. La viropexis est un cas particulier d'endocytose des récepteurs ou d'adsorption. Ce processus est un mécanisme courant par lequel les protéines nutritionnelles et régulatrices, les hormones, les lipoprotéines et d'autres substances du liquide extracellulaire pénètrent dans la cellule. L'endocytose des récepteurs se produit dans des zones spécialisées de la membrane plasmique, où se trouvent des fosses spéciales recouvertes du côté cytoplasmique d'une protéine spéciale de poids moléculaire élevé - la clathrine. Au fond de la fosse se trouvent des récepteurs spécifiques. Les fosses permettent une invagination rapide et la formation de vacuoles intracellulaires recouvertes de clathrine. La demi-vie de pénétration d'une substance dans une cellule par ce mécanisme ne dépasse pas 10 minutes à partir du moment de l'adsorption. Le nombre de vacuoles formées en une minute atteint plus de 2 000. Ainsi, l'endocytose des récepteurs est un mécanisme bien coordonné qui assure la pénétration rapide de substances étrangères dans la cellule.

Les vacuoles enrobées fusionnent avec d'autres vacuoles cytoplasmiques plus grandes, formant des récepteurs contenant des récepteurs mais pas de clathrine, qui à leur tour fusionnent avec les lysosomes. De cette manière, les protéines qui pénètrent dans la cellule sont généralement transportées vers les lysosomes, où elles sont décomposées en acides aminés ; ils peuvent contourner les lysosomes et s’accumuler dans d’autres parties de la cellule sous une forme non dégradée. Une alternative à l'endocytose des récepteurs est l'endocytose liquide, lorsque l'invagination ne se produit pas dans des zones spécialisées de la membrane. La plupart des virus animaux enveloppés et non enveloppés pénètrent dans la cellule via le mécanisme d'endocytose des récepteurs. L'endocytose assure le transport intracellulaire de la particule virale au sein de la vacuole endocytaire, puisque la vacuole peut se déplacer dans n'importe quelle direction et fusionner avec les membranes cellulaires (y compris la membrane nucléaire), libérant la particule virale dans les sites intracellulaires correspondants. De cette manière, par exemple, les virus nucléaires pénètrent dans le noyau et les réovirus pénètrent dans les lysosomes. Cependant, les particules virales entrées dans la cellule se trouvent à l’intérieur de la vacuole et sont séparées du cytoplasme par ses parois. Ils doivent passer par plusieurs étapes avant de pouvoir déclencher un processus infectieux.

Fusion des membranes virales et cellulaires. Pour que le composant interne du virus traverse la membrane cellulaire, le virus utilise un mécanisme de fusion membranaire. Dans les virus enveloppés, la fusion est provoquée par une interaction ponctuelle de la protéine de fusion virale avec les lipides de la membrane cellulaire, à la suite de laquelle l'enveloppe lipoprotéique virale s'intègre à la membrane cellulaire et le composant interne du virus apparaît sur son autre côté. Dans les virus non enveloppés, l’une des protéines de surface interagit également avec les lipides des membranes cellulaires, provoquant le passage du composant interne à travers la membrane. La plupart des virus animaux pénètrent dans le cytosol par le réceptosome.

Si pendant l'endocytose, la particule virale est un passager passif, alors pendant la fusion, elle devient un participant actif au processus. La protéine de fusion est l'une de ses protéines de surface. À ce jour, cette protéine n’a été identifiée que chez les paramyxovirus et les orthomyxovirus. Chez les paramyxovirus, cette protéine (protéine P) est l'une des deux glycoprotéines situées à la surface de la particule virale. La fonction de la protéine de fusion dans le virus de la grippe est assurée par la petite sous-unité hémagglutinante.

Les paramyxovirus induisent une fusion membranaire à pH neutre, et le composant interne de ces virus peut pénétrer directement dans la cellule à travers la membrane plasmique. Cependant, la plupart des virus enveloppés et non enveloppés induisent une fusion membranaire uniquement à de faibles valeurs de pH, comprises entre 5,0 et 5,75. Si des bases faibles (chlorure d'ammonium, chloroquine, etc.) sont ajoutées aux cellules, ce qui augmente le pH des vacuoles endocytaires à 6,0, la fusion membranaire ne se produit pas, les particules virales restent dans les vacuoles et le processus infectieux ne se produit pas. La stricte dépendance de la fusion membranaire aux valeurs de pH est due aux changements conformationnels des protéines de fusion virales.

Le lysosome a toujours un pH faible (4,9). Dans la vacuole endocytaire (réceptosome), l'acidification est créée par une « pompe à protons » dépendante de l'ATP à la surface cellulaire lors de la formation d'une vacuole enrobée. L'acidification de la vacuole endocytaire est d'une grande importance pour les ligands physiologiques entrant dans la cellule, puisqu'un pH faible favorise la dissociation du ligand du récepteur et le recyclage des récepteurs.

Le même mécanisme qui est à la base de la fusion des membranes virales et cellulaires détermine l'hémolyse induite par le virus et la fusion des membranes plasmiques des cellules adjacentes avec la formation de cellules multinucléées, de symplastes et de syncytia. Les virus provoquent deux types de fusion cellulaire : 1) « fusion de l’extérieur » et 2) « fusion de l’intérieur ». La « fusion de l’extérieur » se produit en cas de multiplicité élevée d’infection et est détectée dans les premières heures suivant l’infection. Ce type de fusion, décrit pour les paramyxovirus, est provoqué par les protéines du virus infectant et ne nécessite pas de synthèse intracellulaire de composants viraux. En revanche, la « fusion de l’intérieur » se produit avec une faible multiplicité d’infection, est détectée à des stades relativement tardifs du processus infectieux et est provoquée par des protéines virales nouvellement synthétisées. La « fusion de l'intérieur » est décrite pour de nombreux virus : virus de l'herpès, oncovirus, agents pathogènes d'infections lentes, etc. Ce type de fusion est provoqué par les mêmes glycoprotéines virales qui assurent la pénétration du virus dans la cellule.

III. Déshabillage - déprotéinisation du virus

Les particules virales entrées dans la cellule doivent se déshabiller pour provoquer un processus infectieux. Le but du déshabillage est d’éliminer les membranes protectrices virales qui empêchent l’expression du génome viral. À la suite du déshabillage, la composante interne du virus est libérée, ce qui peut provoquer un processus infectieux. Le déshabillage s'accompagne d'un certain nombre de traits caractéristiques : en raison de la désintégration de la particule virale, l'activité infectieuse disparaît, dans certains cas une sensibilité aux nucléases apparaît, une résistance à l'effet neutralisant des anticorps apparaît et la photosensibilité est perdue lors de l'utilisation d'un certain nombre de drogues.

Les produits finaux du déshabillage sont des noyaux, des nucléocapsides ou des acides nucléiques. Pour un certain nombre de virus, il a été démontré que le produit de déshabillage n'est pas des acides nucléiques nus, mais des acides nucléiques associés à la protéine virale interne. Par exemple, le produit final des picornavirus est l’ARN, lié de manière covalente à la protéine VPg ; le produit final des adénovirus est l’ADN, lié de manière covalente à l’une des protéines virales internes.

Dans certains cas, la capacité des virus à provoquer un processus infectieux est déterminée par la possibilité de leur déshabillage dans la cellule d'un système donné. Ainsi, cette étape fait partie des étapes qui limitent l’infection.

Le déshabillage d'un certain nombre de virus se produit dans des zones spécialisées à l'intérieur de la cellule (lysosomes, structures de l'appareil de Golgi, espace périnucléaire, pores nucléaires de la membrane nucléaire). Lorsque les membranes virale et cellulaire fusionnent, la pénétration dans la cellule s'accompagne d'un déshabillage.

Le déshabillage et le transport intracellulaire sont des processus interdépendants : si le transport intracellulaire approprié vers les sites de déshabillage est perturbé, la particule virale pénètre dans le lysosome et est détruite par les enzymes lysosomales.

Deuxième phase de reproduction .

I. Transcription.

La transcription est effectuée à l'aide d'une enzyme spéciale - l'ARN polymérase, qui lie les nucléotides en formant des ponts 3-5´phosphodiester. Cette liaison se produit uniquement en présence d'une matrice d'ADN.

Les produits de transcription dans la cellule sont l’ARNm. L’ADN cellulaire lui-même, porteur de l’information génétique, ne peut pas programmer directement la synthèse des protéines. Le transfert de l'information génétique de l'ADN vers les ribosomes est effectué par un ARN messager. C’est la base du dogme central de la biologie moléculaire, qui s’exprime par la formule suivante :

ADN - transcription - ARN - traduction - protéine,

où les flèches indiquent la direction du transfert de l'information génétique.

Implémentation de l'information génétique dans les virus. La stratégie du génome viral par rapport à la synthèse de l'ARNm est différente selon les virus. Dans les virus à ADN, l'ARNm est synthétisé sur la matrice de l'un des brins d'ADN. La formule de transfert de l'information génétique est la même que dans une cellule :

ADN – transcription – ARN – traduction – protéine.

Les virus à ADN qui se reproduisent dans le noyau utilisent la polymérase cellulaire pour la transcription. Ces virus comprennent les papovavirus, les adénovirus et les virus de l'herpès. Les virus à ADN qui se reproduisent dans le cytoplasme ne peuvent pas utiliser l'enzyme cellulaire située dans le noyau. La transcription de leur génome est effectuée par une enzyme spécifique du virus - l'ADN polymérase, qui pénètre dans la cellule en tant que partie du virus. Ces virus comprennent les virus de la variole et les iridovirus.

Enzymes qui transcrivent le génome viral. Transcription d'un certain nombre de virus contenant de l'ADN - papovavirus, adénovirus, virus de l'herpès, parvovirus, hépadnavirus. Elle est réalisée dans le noyau cellulaire et, dans ce processus, les mécanismes de transcription cellulaire sont largement utilisés - enzymes de transcription et modification ultérieure des transcriptions. La transcription de ces virus est réalisée par l'ARN polymérase II cellulaire, une enzyme qui transcrit le génome cellulaire. Cependant, un groupe spécial de transcrits d'adénovirus est synthétisé à l'aide d'une autre enzyme cellulaire - l'ARN polymérase III. Dans deux autres familles de virus animaux contenant de l'ADN, les virus de la variole et les iridovirus, la transcription a lieu dans le cytoplasme. Puisqu'il n'y a pas de polymérases cellulaires dans le cytoplasme, la transcription de ces virus nécessite une enzyme virale spéciale - l'ARN polymérase virale. Cette enzyme est une protéine virale structurelle.

Régulation de la transcription. La transcription du génome viral est étroitement régulée tout au long du cycle infectieux. La régulation est réalisée à la fois par des mécanismes cellulaires et spécifiques au virus. Dans certains virus, principalement ceux contenant de l'ADN, il existe trois périodes de transcription : très précoce, précoce et tardive. Ces virus comprennent les virus de la variole, les virus de l'herpès, les papovavirus et les adénovirus. Grâce à la transcription ultra-précoce et précoce, les gènes ultra-précoces et précoces sont lus de manière sélective pour former des ARNm ultra-précoces ou précoces. Lors de la transcription tardive, une autre partie du génome viral, les gènes tardifs, est lue, produisant des ARNm tardifs. Le nombre de gènes tardifs dépasse généralement le nombre de gènes précoces. De nombreux gènes très précoces sont des gènes de protéines non structurelles – enzymes et régulateurs de la transcription et de la réplication du génome viral. En revanche, les gènes tardifs sont généralement des gènes de protéines structurelles. En règle générale, la transcription tardive lit le génome entier, mais avec une prédominance de transcription tardive des gènes.

Un facteur régulant la transcription dans les virus nucléaires est le transport des transcrits du noyau au cytoplasme, jusqu'au site de fonctionnement de l'ARNm - les polysomes.

Le produit de la transcription ultra-précoce des virus de l'herpès est constitué par les protéines A. La fonction d'un ou plusieurs d'entre eux est nécessaire à la transcription du groupe suivant de gènes codant pour les protéines P. À leur tour, les protéines P activent la transcription du dernier groupe de gènes tardifs codant pour les protéines U. Ce type de régulation est appelé « cascade ».

II. Diffuser.

Il s’agit du processus de traduction de l’information génétique contenue dans l’ARNm en une séquence spécifique d’acides aminés dans les protéines synthétisées spécifiques au virus. La synthèse des protéines dans la cellule résulte de la traduction de l'ARNm sur les ribosomes. Dans les ribosomes, le flux d'informations (en ARNm) se confond avec le flux d'acides aminés, qui apportent l'ARN de transfert (ARNt). Il existe un grand nombre d’ARNt différents dans la cellule. Chaque acide aminé doit avoir son propre ARNt.

La molécule d'ARNt est un ARN simple brin avec une structure complexe en forme de feuille d'érable.

La liaison d'un ARNt spécifique et d'un acide aminé est réalisée par l'enzyme aminoacyl synthétase. Une extrémité de l’ARNt se lie à l’acide aminé et l’autre aux nucléotides de l’ARNm dont ils sont complémentaires. Les trois nucléotides d’un ARNm codent pour un acide aminé et sont appelés « triplet » ou « codon », et les trois nucléotides complémentaires d’un ARNt sont appelés « anticodon ».

Le processus de transcription se compose de trois phases : initiation de l'élongation, terminaison.

L'initiation de la traduction est l'étape la plus critique du processus de traduction, basée sur la reconnaissance de l'ARNm par le ribosome et sa liaison à ses régions spéciales. Le ribosome reconnaît l'ARNm à travers un capuchon situé à l'extrémité 5' et glisse vers l'extrémité 3' jusqu'à ce qu'il atteigne le codon d'initiation, qui commence la traduction. Dans une cellule eucaryote, les codons d'initiation sont les codons AUG (adénine, uracile, guanine) codant pour la méthionine. La synthèse de toutes les chaînes polypeptidiques commence par la méthionine. La reconnaissance spécifique du virus et de l'ARN par le ribosome est réalisée grâce à des facteurs initiateurs spécifiques au virus.

Premièrement, la petite sous-unité ribosomale se lie à l’ARNm. Le complexe d'ARNm avec la petite sous-unité ribosomale est rejoint par d'autres composants nécessaires à l'initiation de la traduction. Il s'agit de plusieurs molécules protéiques appelées « facteurs initiateurs ». Il y en a au moins trois dans une cellule procaryote et plus de neuf dans une cellule eucaryote. Les facteurs initiateurs déterminent la reconnaissance d'ARNm spécifiques par le ribosome. Il en résulte la formation d’un complexe nécessaire à l’initiation de la traduction, appelé « complexe d’initiation ». Le complexe d'initiation comprend : l'ARNm ; petite sous-unité ribosomale ; un aminoacyl-ARNt portant un acide aminé initiateur ; facteurs déclencheurs; plusieurs molécules de GTP (guanosine triphosphate).

Dans le ribosome, le flux d’informations se confond avec le flux d’acides aminés. L'entrée de l'aminoacyl-ARNt dans le centre A de la grande sous-unité ribosomale est une conséquence de la reconnaissance, et son anticodon interagit avec le codon de l'ARNm situé dans la petite sous-unité ribosomale. Lorsque l'ARNm déplace un codon, l'ARNt est transféré au centre peptidyle (centre P) et son acide aminé rejoint l'acide aminé initiateur pour former la première liaison peptidique. L'ARNt sans acides aminés quitte le ribosome et peut à nouveau fonctionner dans le transport d'acides aminés spécifiques. À sa place, un nouvel ARNt est transféré du centre A au centre P et une nouvelle liaison peptidique est formée. Un codon d'ARNm vacant apparaît dans le centre A, auquel se joint immédiatement l'ARNt correspondant, et de nouveaux acides aminés sont ajoutés à la chaîne polypeptidique en croissance.

L'élongation de traduction est le processus d'allongement et d'augmentation de la chaîne polypeptidique, basé sur l'ajout de nouveaux acides aminés à l'aide d'une liaison peptidique. Le brin d’ARNm est constamment tiré à travers le ribosome et les informations génétiques qu’il contient sont « décodées ». Souvent, l'ARNm fonctionne simultanément sur plusieurs ribosomes, chacun synthétisant le même brin polypeptidique codé par cet ARNm.

La terminaison de la traduction se produit au moment où le ribosome atteint le codon de terminaison dans l'ARNm (UAA, UGA, UAG). La traduction s'arrête et la chaîne polypeptidique est libérée du polyribosome. Après la fin de la traduction, les polyribosomes se décomposent en sous-unités, qui peuvent faire partie de nouveaux polyribosomes.

Chaque ARN fonctionne sur plusieurs ribosomes. Un groupe de ribosomes opérant sur une seule molécule d’ARNm est appelé polyribosome ou polysome. Les polysomes peuvent être constitués de 4 à 6 à 20 ribosomes ou plus.

Les polysomes spécifiques du virus peuvent être libres ou liés à une membrane. Les protéines internes sont généralement synthétisées sur des polysomes libres ; les glycoprotéines sont toujours synthétisées sur des polysomes liés à la membrane.

Étant donné que le génome d'un virus animal est représenté par une molécule codant pour plus d'une protéine, les virus sont confrontés à la nécessité de synthétiser soit un long ARNm codant pour un polypeptide précurseur géant, qui doit ensuite être coupé en des points spécifiques en protéines fonctionnellement actives, soit des ARNm monocistroniques courts, dont chacun code pour une protéine. Ainsi, il existe deux manières de former des protéines virales :

le premier - l'ARNm est traduit en un polypeptide précurseur géant, qui, après synthèse, est séquentiellement coupé en protéines matures fonctionnellement actives ;

Deuxièmement, l'ARNm est traduit pour former des protéines matures ou des protéines qui ne sont que légèrement modifiées après synthèse.

La première méthode de traduction est caractéristique des virus à brin plus contenant de l'ARN - les picornavirus et les togavirus. Leur ARNm est traduit en une chaîne polypeptidique géante, appelée polyprotéine, qui glisse sous la forme d'un ruban continu depuis le « convoyeur » ribosomique et est découpée en protéines individuelles de la taille requise. La coupure des protéines virales est un processus en plusieurs étapes effectué à la fois par des protéases spécifiques du virus et par des protéases cellulaires.

La deuxième méthode de formation des protéines est caractéristique des virus contenant de l'ADN et de la plupart des virus contenant de l'ARN. Avec cette méthode, de courts ARNm monocistroniques sont synthétisés à la suite d'une transcription sélective d'une région du génome (gène). Cependant, ces virus utilisent largement le mécanisme de coupure post-traductionnelle des protéines.

Dans une cellule eucaryote, de nombreuses protéines, y compris les protéines virales, subissent des modifications post-traductionnelles ; les protéines matures et fonctionnellement actives ne sont souvent pas identiques à leurs précurseurs nouvellement synthétisés. Les modifications covalentes post-traductionnelles répandues comprennent la glycosylation, l'acylation, la méthylation, la sulfonation (formation de liaisons disulfure), la coupure protéolytique et, enfin, la phosphorylation. En conséquence, au lieu de 20 acides aminés génétiquement codés, environ 140 dérivés d’acides aminés ont été isolés de diverses cellules de différents organes des eucaryotes.

Glycosylation. Les virus complexes contenant de l'ARN et de l'ADN contiennent des protéines contenant des chaînes latérales glucidiques liées de manière covalente - des glycoprotéines. Les glycoprotéines sont situées dans les enveloppes virales et se trouvent à la surface des particules virales.

La glycosylation des polypeptides est un processus complexe en plusieurs étapes, dont les premières étapes commencent déjà dans le processus de synthèse des polypeptides, et le premier résidu glucidique est ajouté à la chaîne polypeptidique qui n'a pas encore quitté le ribosome. Les étapes ultérieures de glycosylation se produisent par addition séquentielle de résidus glucidiques à la chaîne glucidique pendant le transport du polypeptide vers la membrane plasmique. Les résidus de glucides sont ajoutés un à la fois, et ce n'est que lorsque la synthèse de la chaîne oligosaccharide est initiée que le « bloc » est transféré. La formation finale de la chaîne glucidique peut être achevée au niveau de la membrane plasmique avant l'assemblage de la particule virale.

La glycosylation affecte le transport, de plus, le transport est inextricablement lié pour les glycoprotéines à glycosylation échelonnée. L’effet des inhibiteurs de glycosylation sur la reproduction virale en est une preuve convaincante ; ils suppriment complètement le transport des polypeptides sans perturber ni inhiber leur synthèse.

Lorsque la glycosylation est supprimée par des inhibiteurs appropriés (analogues du sucre tels que le 2-désoxyglucose, l'antibiotique tunicamycine), l'assemblage des virions des virus myxo, rhabdo et α est bloqué ou des virions non infectieux des virus de l'herpès et des oncovirus se forment. .

Sulfonation. Certaines protéines des virus complexes à ARN et à ADN sont sulfonées après traduction. Le plus souvent, les glycoprotéines subissent une sulfonation et le groupe sulfate se lie aux résidus glucidiques de la glycoprotéine.

Acylation. Un certain nombre de glycoprotéines de virus complexes contenant de l'ARN (HA2 du virus de la grippe, protéine G du virus de la stomatite vésiculaire, protéine HN du virus de la maladie de Newcastle, etc.) contiennent 1 à 2 molécules d'acides gras liées de manière covalente.

Coupe. De nombreuses protéines virales, et principalement les glycoprotéines, n'acquièrent une activité fonctionnelle qu'après avoir été coupées en des points spécifiques par des enzymes protéolytiques. La coupure se produit soit avec la formation de deux sous-unités protéiques fonctionnelles (par exemple, les grandes et petites sous-unités de l'hémagglutinine du virus de la grippe, deux glycoprotéines (E2 et E3) du virus de la forêt Semliki), soit avec la formation d'une protéine fonctionnellement active et une enzyme inactive, par exemple les protéines F et HN des paramyxovirus. Le découpage est généralement effectué par des enzymes cellulaires. Dans de nombreux virus animaux complexes dotés de glycoprotéines, la coupure est nécessaire à la formation de protéines d’attachement actives et de protéines de fusion et, par conséquent, pour que les virus acquièrent la capacité d’infecter une cellule. Ce n’est qu’après avoir découpé ces protéines que la particule virale devient infectieuse. Ainsi, on peut parler de l'activation protéolytique d'un certain nombre de virus, réalisée à l'aide d'enzymes cellulaires.

Phosphorylation. Les phosphoprotéines sont contenues dans presque tous les virus animaux - à ARN - et ceux contenant de l'ADN, de structure simple et complexe. Les protéines kinases se trouvent dans la plupart des virus, mais la phosphorylation peut être réalisée par des enzymes virales et cellulaires. Typiquement, les protéines associées au génome viral et jouant un rôle régulateur dans son expression sont phosphorylées. Le mécanisme d'action active de l'interféron est associé au processus de phosphorylation.

III. Réplication.

La réplication est la synthèse de molécules d'acide nucléique homologues au génome. La réplication de l’ADN se produit dans la cellule, entraînant la formation d’un ADN double brin fille. La réplication se produit sur des sections d'ADN non torsadées et se produit simultanément sur les deux brins de l'extrémité 5' à l'extrémité 3'.

Étant donné que les deux brins d’ADN ont des polarités opposées et que le site de réplication (la fourche) se déplace dans la même direction, un brin est construit dans la direction opposée en fragments séparés appelés fragments d’Okazaki (du nom du scientifique qui a proposé ce modèle pour la première fois). Après synthèse, les fragments d'Okazaki sont « réticulés » par la ligase en un seul brin.

La réplication de l'ADN est réalisée par les ADN polymérases. Pour commencer la réplication, la synthèse préliminaire d’une courte section d’ARN sur une matrice d’ADN, appelée amorce, est nécessaire. La synthèse du brin d'ADN commence par l'amorce, après quoi l'ARN est rapidement retiré du site de croissance.

Réplication de l'ADN viral. La réplication du génome des virus contenant de l'ADN est principalement catalysée par des fragments cellulaires et son mécanisme est similaire à celui de la réplication de l'ADN cellulaire.

Chaque molécule d'ADN nouvellement synthétisée est constituée d'un parent et d'un brin nouvellement synthétisé. Ce mécanisme de réplication est appelé semi-conservateur.

Dans les virus contenant de l'ADN circulaire double brin (papovavirus), l'un des brins d'ADN est coupé, ce qui entraîne le déroulement et l'élimination des superbobines dans une certaine section de la molécule.

La partie inférieure super-enroulée de la molécule, la partie non torsadée sur une grande surface et les boucles de réplication nouvellement formées sont visibles.

Lors de la réplication de l'ADN simple brin (famille des parvovirus), des formes double brin se forment, qui sont des formes réplicatives intermédiaires.

Complexes réplicatifs. Étant donné que les brins d'ADN et d'ARN résultants restent associés à la matrice pendant un certain temps, des complexes réplicatifs se forment dans la cellule infectée, dans lesquels s'effectue l'ensemble du processus de réplication (et dans certains cas également de transcription) du génome. Le complexe réplicatif contient le génome, la réplicase et les chaînes d'acides nucléiques nouvellement synthétisées associées à la matrice. Les molécules génomiques nouvellement synthétisées s'associent immédiatement aux protéines virales, de sorte que les antigènes se trouvent dans des complexes de réplication. Au cours du processus de réplication, une structure partiellement double brin avec des « queues » simple brin apparaît, appelée précurseur réplicatif.

Les complexes de réplication sont associés à des structures cellulaires, préexistantes ou induites par un virus. Par exemple, les complexes réplicatifs des picornavirus sont associés aux membranes du réticulum endoplasmique, des virus de la variole - à la matrice cytoplasmique, les complexes réplicatifs des adénovirus et des virus de l'herpès dans les noyaux sont en association avec des structures fibreuses nouvellement formées et sont associés à membranes nucléaires. Dans les cellules infectées, il peut y avoir une prolifération accrue de structures cellulaires auxquelles sont associés des complexes de réplication, ou leur formation à partir de matériel préexistant. Par exemple, dans les cellules infectées par des picornavirus, il se produit une prolifération de membranes lisses. Dans les cellules infectées par des réovirus, on observe une accumulation de microtubules ; Dans les cellules infectées par les virus de la variole, la formation d'une matrice cytoplasmique se produit.

Dans les complexes de réplication, simultanément à la synthèse de molécules génomiques, la transcription se produit et l'assemblage des nucléocapsides et des noyaux se produit, et dans certaines infections, des particules virales.

Régulation de la réplication. La molécule d’ARN génomique nouvellement formée peut être utilisée de diverses manières. Il peut s'associer aux protéines de la capside et faire partie du virion, servir de modèle pour la synthèse de nouvelles molécules génomiques, ou pour la formation d'ARNm, enfin, dans les virus à brin « plus », il peut remplir les fonctions d'ARNm et se lier ; aux ribosomes. Il existe des mécanismes dans la cellule qui régulent l’utilisation des molécules génomiques. La régulation suit le principe de l'autorégulation et est réalisée grâce à l'interaction de l'ARN viral et des protéines en raison de la possibilité de reconnaissance protéine-acide nucléique et protéine-protéine. Par exemple, le rôle de la protéine terminale des picornavirus est d’inhiber la traduction de l’ARNm et de sélectionner des molécules pour la formation de virions. La protéine qui se lie à l’extrémité 5’ de l’ARN génomique est, à son tour, reconnue par les protéines de la capside et sert de signal pour l’assemblage de la particule virale avec la participation de cette molécule d’ARN. En utilisant le même principe, les molécules d’ARN génomiques sont sélectionnées parmi les virus à brin négatif. La molécule d'ARN fait partie du virion ou sert de modèle pour la réplication. Pour passer à la transcription, une interdiction de l’interaction protéine-acide nucléique doit se produire. La réplication de l'ADN de l'adénovirus implique une molécule protéique qui se lie à l'extrémité de l'ADN viral et est nécessaire au lancement de la réplication. Ainsi, pour que la réplication commence, la synthèse des protéines virales est nécessaire : en présence d'inhibiteurs de la synthèse protéique, il n'y a pas de passage de la transcription à la réplication.

IV. Assemblage de particules virales.

La synthèse des composants des particules virales dans la cellule est distincte et peut se produire dans différentes structures du noyau et du cytoplasme. Les virus qui se répliquent dans les noyaux sont classiquement appelés virus nucléaires. Il s'agit principalement de virus contenant de l'ADN : adénovirus, papovavirus, parvovirus, virus de l'herpès.

Les virus qui se répliquent dans le cytoplasme sont appelés cytoplasmiques. Ceux-ci comprennent le virus de la variole contenant de l'ADN et la plupart des virus contenant de l'ARN, à l'exception des orthomyxovirus et des rétrovirus. Cependant, cette division est très relative, car dans la reproduction des deux virus, il existe des étapes qui se déroulent respectivement dans le cytoplasme et le noyau.

À l’intérieur du noyau et du cytoplasme, la synthèse de molécules spécifiques du virus peut également être séparée. Par exemple, la synthèse de certaines protéines est réalisée sur des polysomes libres, tandis que d'autres sont synthétisées sur des polysomes liés à la membrane. Les acides nucléiques viraux sont synthétisés en association avec des structures cellulaires éloignées des polysomes qui synthétisent les protéines virales. Avec ce mode de reproduction disjonctif, la formation d'une particule virale n'est possible que si les acides nucléiques et les protéines viraux ont la capacité, à concentration suffisante, de se reconnaître dans la diversité des protéines et des acides nucléiques cellulaires et de se connecter spontanément entre eux, c'est-à-dire qu'ils sont capables de s'auto-assembler.

L'auto-assemblage est basé sur une reconnaissance spécifique protéine-acide nucléique et protéine-protéine, qui peut se produire à la suite de liaisons hydrophobes, sel et hydrogène, ainsi que d'une correspondance stérique. La reconnaissance protéine-acide nucléique est limitée à une petite région de la molécule d'acide nucléique et est déterminée par des séquences nucléotidiques uniques dans la partie non codante du génome viral. Avec cette reconnaissance d’une région du génome par les protéines de la capside virale, commence le processus d’assemblage de la particule virale. La fixation d'autres molécules protéiques est réalisée en raison d'interactions protéine-protéine spécifiques ou d'interactions protéine-acide nucléique non spécifiques.

En raison de la diversité de la structure des virus animaux, les méthodes de formation des virions sont également variées, mais les principes généraux d'assemblage suivants peuvent être formulés :

Dans les virus simples, des provirions se forment, qui sont ensuite transformés en virions suite à des modifications protéiques. Pour les virus complexes, l’assemblage s’effectue en plusieurs étapes. Tout d’abord, des nucléocapsides ou noyaux se forment, avec lesquels les protéines de l’enveloppe externe interagissent.

L'assemblage de virus complexes (à l'exception de l'assemblage des virus de la variole et des réovirus) s'effectue sur les membranes cellulaires. L'assemblage des virus nucléaires se produit avec la participation des membranes nucléaires, l'assemblage des virus cytoplasmiques - avec la participation des membranes du réticulum endoplasmique ou de la membrane plasmique, où tous les composants de la particule virale arrivent indépendamment les uns des autres.

Un certain nombre de virus complexes possèdent des protéines hydrophobes spéciales qui servent d'intermédiaires entre les nucléocapsides formées et les enveloppes virales. Ces protéines sont des protéines matricielles dans un certain nombre de virus à brin négatif (orthomyxovirus, paramyxovirus, rhabdovirus).

L'assemblage des nucléocapsides, noyaux, provirions et virions ne se produit pas dans le liquide intracellulaire, mais dans des conditions préexistantes dans la cellule ou induites par le virus (« usines »).

Les virus complexes utilisent un certain nombre d'éléments de la cellule hôte pour construire leurs particules, par exemple les lipides, certaines enzymes, les histones de l'ADN génomique 5V40, l'actine des virus génomiques à ARN enveloppé et même les ribosomes se trouvent dans les arénovirus. Les molécules cellulaires ont certaines fonctions dans la particule virale, mais leur inclusion dans le virion peut également être la conséquence d'une contamination accidentelle, comme l'inclusion d'un certain nombre d'enzymes membranaires cellulaires ou d'acides nucléiques cellulaires.

Assemblage de virus à ADN. Il existe certaines différences entre l'assemblage des virus à ADN et l'assemblage des virus à ARN. Comme les virus contenant de l'ARN, l'assemblage des virus contenant de l'ADN est un processus en plusieurs étapes avec la formation de formes intermédiaires qui diffèrent des virions matures par la composition des polypeptides. La première étape de l'assemblage implique l'association de l'ADN avec des protéines internes et la formation de noyaux ou nucléocapsides. Dans ce cas, l’ADN est combiné à des capsides « vides » préformées.

À la suite de la liaison de l’ADN aux capsides, une nouvelle classe de formes intermédiaires apparaît, appelées formes incomplètes. En plus des formes incomplètes avec des contenus en ADN différents, il existe une autre forme intermédiaire dans la morphogenèse : les virions immatures, qui diffèrent des virions matures en ce qu'ils contiennent des précurseurs polypeptidiques non coupés. Ainsi, la morphogenèse des virus est étroitement liée à la modification (traitement) des protéines.

L'assemblage des virus nucléaires commence dans le noyau, généralement par association avec la membrane nucléaire. Les formes intermédiaires du virus de l'herpès qui se forment dans le noyau bourgeonnent dans l'espace périnucléaire à travers la membrane nucléaire interne, et le virus acquiert ainsi une enveloppe, qui est un dérivé de la membrane nucléaire. L'achèvement et la maturation des virions se produisent dans les membranes du réticulum endoplasmique et dans l'appareil de Golgi, d'où le virus est transporté dans le cadre de vésicules cytoplasmiques jusqu'à la surface cellulaire.

Dans les virus lipidiques non bourgeonnants - les virus de la variole, l'assemblage des virions se produit dans les «usines» virales cytoplasmiques déjà décrites. L'enveloppe lipidique des virus dans les « usines » est formée de lipides cellulaires par auto-assemblage autonome, donc la composition lipidique des enveloppes diffère considérablement de la composition des lipides des membranes cellulaires.

V. Sortie des particules virales de la cellule.

La descendance virale peut sortir de la cellule de deux manières :

1) par « explosion » ;

2) par bourgeonnement.

La sortie de la cellule par explosion est associée à la destruction de la cellule, à une violation de son intégrité, à la suite de laquelle des particules virales matures situées à l'intérieur de la cellule se retrouvent dans l'environnement. Cette méthode de sortie de la cellule est caractéristique des virus qui ne contiennent pas de coque lipoprotéique (picorna-, rhéo-, parvo-, papova-, adénovirus). Cependant, certains de ces virus peuvent être transportés à la surface des cellules avant la mort cellulaire. La sortie des cellules par bourgeonnement est caractéristique des virus contenant une membrane lipoprotéique, qui est un dérivé des membranes cellulaires. Avec cette méthode, la cellule peut rester viable pendant longtemps et produire une progéniture virale jusqu’à épuisement complet de ses ressources.

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 se produit uniquement en présence de certains électrolytes, en particulier les ions Ca2+, qui neutralisent les charges anioniques excessives 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 prendre 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 :

Protéine de traduction d'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.

L'indication de 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.

Non réalisé par fission binaire. Dans les années 50 du siècle dernier, il a été établi que la reproduction s'effectue par la méthode de reproduction (traduit de l'anglais reproduire - faire une copie, reproduire), c'est-à-dire en reproduisant des acides nucléiques, ainsi que par la synthèse de protéines avec le collecte ultérieure de virions. Ces processus se produisent dans diverses parties de la cellule hôte (par exemple, dans le noyau ou le cytoplasme). Cette méthode déconnectée de reproduction virale est appelée disjonctive. C’est exactement ce sur quoi nous nous concentrerons plus en détail dans notre article.

Processus de reproduction

Ce processus a ses propres caractéristiques de reproduction virale et se caractérise par un changement séquentiel de certaines étapes. Examinons-les séparément.

Étapes

La reproduction virale dans une cellule se déroule en plusieurs phases, décrites ci-dessous :

1. La première phase est l'adsorption du virus, évoquée ci-dessus, à la surface d'une cellule sensible à ce virus.
2. La seconde est la pénétration du virus dans les cellules hôtes par la méthode de viropexys.
3. Le troisième est une sorte de « déshabillage » des virions, la libération d'acide nucléique de la capside et de la supercapside. Dans un certain nombre de virus, l'acide nucléique pénètre dans les cellules par fusion de l'enveloppe du virion et de la cellule hôte. Dans ce cas, les troisième et deuxième phases sont combinées en une seule.

Adsorption

Cette étape de la reproduction virale fait référence à la pénétration de la particule virale dans les cellules. L'adsorption commence à la surface des cellules grâce à l'interaction des récepteurs cellulaires et viraux. Traduit du latin, le mot « récepteurs » signifie « récepteur ». Ce sont des formations sensibles particulières qui perçoivent les irritations. Les récepteurs sont des molécules ou des complexes moléculaires situés à la surface des cellules et sont également capables de reconnaître des groupes chimiques, des molécules ou d'autres cellules spécifiques et de les lier. Dans les virions les plus complexes, ces récepteurs sont situés sur l'enveloppe externe sous la forme d'une excroissance ou de villosités en forme de pointe ; dans les virions simples, ils sont généralement situés à la surface de la capside ;

Le mécanisme d'adsorption à la surface d'une cellule sensible repose sur l'interaction de récepteurs avec les récepteurs dits complémentaires de la cellule « hôte ». Les récepteurs virionaux et cellulaires sont des structures spécifiques situées à la surface.

Les adénovirus et les myxovirus sont adsorbés directement sur les récepteurs des mucoprotéines, et les arbovirus et les picornavirus sont adsorbés sur les récepteurs des lipoprotéines.

Dans le virion du myxovirus, la neuraminidase détruit le récepteur de la mucogphothéine et clive les acides N-acétylneuraminiques de l'oligosaccharide, qui contient du galactose et de la galactosamine. Leurs interactions à ce stade sont réversibles, car elles sont fortement influencées par la température, la réaction de l'environnement et les composants salins. L'adsorption du virion est empêchée par l'héparine et les polysaccharides sulfatés, qui portent une charge négative, mais leur effet inhibiteur est supprimé par certains polykarions (ecmolin, DEAE-dextran, sulfate de protamine), qui neutralisent la charge négative des polysaccharides sulfatés.

Entrée du virion dans la cellule hôte

Le chemin d’introduction d’un virus dans une cellule qui y est sensible ne sera pas toujours le même. De nombreux virions sont capables de pénétrer dans les cellules par pinocytose, qui signifie en grec « boire » ou « boire ». Avec cette méthode, la vacuole pinocytose semble attirer le virion directement dans la cellule. D'autres virions peuvent pénétrer directement dans la cellule à travers sa membrane.

Le contact de l'enzyme neuraminidase avec les mucoprotéines cellulaires favorise l'entrée des virions dans la cellule chez les myxovirus. Les résultats d'études récentes prouvent que l'ADN et l'ARN des virions ne sont pas séparés de l'enveloppe externe, c'est-à-dire que les virions pénètrent entièrement dans les cellules sensibles par pinocytose ou viropexie. À ce jour, cela a été confirmé pour le virus de la variole, le virus de la vaccine et d’autres virus qui choisissent les animaux comme habitat. Si nous parlons de phages, ils infectent les cellules avec de l'acide nucléique. Le mécanisme d'infection repose sur le fait que les virions contenus dans les vacuoles cellulaires sont hydrolysés par des enzymes (lipases, protéases), au cours desquelles l'ADN est libéré de l'enveloppe du phage et pénètre dans la cellule.

Pour réaliser l'expérience, une cellule a été infectée à l'aide d'un acide nucléique isolé de certains virus, ce qui a provoqué un cycle complet de reproduction du virion. Cependant, dans des conditions naturelles, l'infection ne se produit pas à l'aide d'un tel acide.

Désintégration

La prochaine étape de la reproduction virale est la désintégration, c'est-à-dire la libération de NK de la capside et de l'enveloppe externe. Une fois que le virion est entré dans les cellules, la capside subit quelques modifications, acquérant une sensibilité à la protéase cellulaire, puis elle est détruite, libérant simultanément le NK. Dans certains bactériophages, la NK libre pénètre dans les cellules. Le virus phytopathogène pénètre par des dommages dans la paroi cellulaire, puis est adsorbé sur le récepteur cellulaire interne avec libération simultanée de NK.

Réplication de l'ARN et synthèse des protéines virales

L'étape suivante de la reproduction virale est la synthèse d'une protéine spécifique du virus, qui se produit avec la participation d'ARN dits messagers (dans certains virus, ils font partie des virions, et dans d'autres, ils ne sont synthétisés que dans les cellules infectées directement sur l'ADN du virion ou la matrice d'ARN). La réplication virale NK se produit.

Le processus de reproduction des virus à ARN commence après l'entrée des nucléoprotéines dans la cellule, où les polysomes viraux se forment en complexant l'ARN avec les ribosomes. Après cela, les premières protéines sont synthétisées, notamment les répresseurs du métabolisme cellulaire, ainsi que les ARN polymérases, qui sont traduites avec la molécule d'ARN mère. Dans le cytoplasme des plus petits virus, ou dans le noyau, l'ARN viral double brin est formé en combinant le brin plus parental (« + » - chaîne d'ARN) avec le brin nouvellement synthétisé, ainsi que le brin moins complémentaire (« + » - chaîne d'ARN) avec le brin nouvellement synthétisé, ainsi que le brin moins complémentaire (« -” - Chaîne d’ARN) . La connexion de ces brins d'acide nucléique provoque la formation d'une structure d'ARN simple brin uniquement, appelée forme réplicative. La synthèse de l'ARN viral est réalisée par des complexes de réplication, auxquels participent la forme réplicative de l'ARN, l'enzyme ARN polymérase et les polysomes.

Il existe 2 types d’ARN polymérases. Il s'agit notamment de : l'ARN polymérase I, qui catalyse la formation de la forme réplicative directement sur la matrice de type brin plus, ainsi que l'ARN polymérase II, qui participe à la synthèse de l'ARN viral simple brin sur la matrice de type réplicatif. La synthèse des acides nucléiques des petits virus se produit dans le cytoplasme. Comme pour le virus de la grippe, les protéines internes et l'ARN sont synthétisés dans le noyau. L'ARN est ensuite libéré du noyau et pénètre dans le cytoplasme, dans lequel, avec les ribosomes, il commence à synthétiser la protéine virale.

Une fois que les virions pénètrent dans les cellules, la synthèse de l'acide nucléique ainsi que des protéines cellulaires est supprimée. Lors de la reproduction sur matrice, l'i-ARN est également synthétisé dans le noyau, qui transporte les informations nécessaires à la synthèse des protéines. Le mécanisme de synthèse des protéines virales s'effectue au niveau du ribosome cellulaire, et la source de construction sera le pool d'acides aminés. L'activation des acides aminés est réalisée par des enzymes, à l'aide de l'ARNm, ils sont transférés directement aux ribosomes (polysomes), dans lesquels ils se trouvent déjà dans la molécule protéique synthétisée.

Ainsi, dans les cellules infectées, la synthèse des acides nucléiques et des protéines virioniques s'effectue dans le cadre d'un complexe réplicatif-transcriptif, régulé par un certain système de mécanismes.

Morphogenèse du virion

La formation de virions ne peut se produire que dans le cas d'une connexion strictement ordonnée de polypeptides viraux structuraux, ainsi que de leur NK. Et ceci est assuré par ce qu'on appelle l'auto-assemblage de molécules protéiques à proximité du NC.

Formation de virions

La formation d'un virion se produit avec la participation de certains composants structurels qui composent la cellule. Les virus de l'herpès, de la polio et de la vaccine se forment dans le cytoplasme et les adénovirus se forment dans le noyau. La synthèse de l'ARN viral, ainsi que la formation de la nucléocapside, se produisent directement dans le noyau et l'hémagglutinine se forme dans le cytoplasme. Après cela, la nucléocapside se déplace du noyau vers le cytoplasme, dans lequel se forme l'enveloppe du virion. La nucléocapside est recouverte à l'extérieur de protéines virales et le virion comprend des hémagglutinines et des neuraminidases. C’est ainsi que se forme une descendance, par exemple le virus de la grippe.

Libération du virion de la cellule hôte

Les particules virales sont libérées de la cellule « hôte » simultanément (lors de la destruction cellulaire) ou progressivement (sans aucune destruction cellulaire).

C'est sous cette forme que les virus se reproduisent. Les virions sont généralement libérés des cellules de deux manières.

Première méthode

La première méthode implique ce qui suit : après maturation absolue des virions directement à l'intérieur de la cellule, ils sont arrondis, des vacuoles s'y forment, puis la membrane cellulaire est détruite. Une fois ces processus terminés, les virions sortent tous en même temps et complètement des cellules (picornavirus). Cette méthode est généralement appelée lytique.

Deuxième méthode

La deuxième méthode implique le processus de libération des virions au fur et à mesure de leur maturation pendant 2 à 6 heures sur la membrane cytoplasmique (myxovirus et arbovirus). La libération des myxovirus de la cellule est facilitée par les neuraminidases, qui détruisent la membrane cellulaire. Au cours de cette méthode, 75 à 90 % des virions sont libérés spontanément dans le milieu de culture et les cellules meurent progressivement.