Virus, viroïdes et prions : ressemblance et différence

Nous sommes tous familiers avec les bases des virus : Ces particules infectent les cellules vivantes pour fondamentalement faire des ravages dans tout le corps.  Les virus sont responsables de nombreuses maladies humaines comme l'hépatite, le sida, la varicelle, etc.
Cependant, en dépit de leur structure plutôt simple, il existe d'autres agents infectieux appelés viroïdes et prions, capables de provoquer des ravages sur les plantes et sur les animaux, et sur les humains.

En 1953, André Lwoff  a proposé une définition des virus en quatre points :
 - Un virus n'a ni cytoplasme ni noyau, mais un acide nucléique, des protéines en une structure définie et constante, qui possède des éléments de symétrie.
-  Un virus ne renferme qu'un type d'acide nucléique, ADN ou ARN, jamais les deux.
- Un virus est incapable se diviser. Il se reproduit - uniquement à partir de son matériel génétique (l'acide nucléique).
-  Un virus est un parasite absolu, il possède l'information nécessaire à la synthèse de ses propres constituants, mais n'a pas les moyens d'exprimer cette information.
Ces quatre points sont essentiels pour distinguer un virus d'une cellule ou d'une bactérie.  
Les viroïdes eux sont de simples boucles d'ARN d'environ 300 nucléotides, qui infectent certains végétaux (pomme de terre, tomate, cocotier, etc.), ne codent aucune protéine. Leur faculté d'infecter est liée à des interactions avec les mécanismes de la cellule infectée.
Les prions sont des protéines parfois associées à un acide nucléique, capables de provoquer, après une longue période d'incubation, des maladies neurodégénératives chez les mammifères (tremblante du mouton, maladie des vaches folles, maladie de Creutzfeldt-Jacob chez l'homme). La protéine prion est une structure particulière tridimensionnelle. Sa forme mutée, transmissible, serait pathogène.

 

 

Les virus

Les virus sont des micro-organismes infectieux à structure bien définie. Le virus est un parasite absolu, ne pouvant pas vivre en dehors de la cellule vivante qui l'héberge, possédant un seul type d'acide nucléique ARN ou ADN et se reproduisant à partir de son seul matériel génétique
Les virus sont responsables d'un grand nombre de maladies, bénignes ou plus graves, affectant tous les êtres vivants, l'homme (grippe, hépatites, poliomyélite, Sida), des animaux vertébrés (peste bovine, porcine, aviaire, fièvre aphteuse, etc.) ou des animaux invertébrés (ver à soie, virus sigma de la drosophile, etc.), ou encore des végétaux (virus de la mosaïque du tabac.)
Les êtres unicellulaires sont également infectés par des virus, appelés phages chez les bactéries (bactériophages lambda, virus kappa des paramécies).

En dehors de l'hôte, un virus est une particule inerte, un virion sans métabolisme, sans la capacité de réplication, sans activité autonome.
Un virus est un court acide nucléique ARN ou ADN portant une information génétique qui s'exprime exclusivement à l'intérieur d'une cellule, et qui se déplace d'une cellule infectée à une autre à l'intérieur d'une enveloppe.
L'enveloppe virale, ou la capside, est une structure protéique résistante que l'on retrouve chez tous les virus.

Le cycle de vie des virus passe par les mêmes étapes. Le cycle est amorcé par la contamination d'un organisme. L'infection débute avec la reconnaissance des cellules cibles de l'hôte et la pénétration du virus dans ces cellules. Grâce à diverses transformations moléculaires, le génome viral intervient dans le métabolisme cellulaire pour être traduit en protéines, puis répliqué. Enfin, à partir des différents constituants qui sont codés par le virus et synthétisés par la cellule, les virions s'assemblent dans le cytoplasme, puis sont libérés dans le milieu extérieur.

 

Les viroïdes

Un viroïde est une particule, plus petite que les virus  composé d'un seul ARN  et sans capside.  Les viroïdes sont les plus petites entités biologiques connues. Ils n'ont pas de capside, cette enveloppe de protéines qui entoure le génome des virus : ce sont de simples brins d'ARN (acide ribonucléique), bouclés sur eux-mêmes.

 

Contrairement aux virus, ils ne codent aucune protéine et ne présentent pas d'enveloppe ou de capsule protectrice : l'ARN est seul, nu, sous la forme d'une boucle fermée dont l'organisation tridimensionnelle est très structurée.
Ils se répliquent à l'intérieur des cellules infectées par un mécanisme en cercle. Leur génome ne code apparemment pour aucune protéine. Ils sont dépendants de leur hôte pour assurer certaines étapes de leur cycle vital. On connaît aujourd'hui 29 espèces de viroïdes appartenant à deux groupes distincts.
L'ARN viroïdal contamine les plantes via leur système de vascularisation et est transmis par reproduction végétale, lors de contacts entre plantes blessées, ou par les insectes. Une fois introduit dans une cellule végétale, l'ARN viroïdal est traité par celle-ci : il est transcrit par une enzyme locale, une ARN polymérase, puis la copie obtenue est refermée en boucle par une autre enzyme locale, une ARN ligase. Ce viroïde pourra à son tour être transcrit et se propager dans d'autres cellules. Selon leur séquence, les viroïdes provoquent le dépérissement de la plante en modifiant l'expression des protéines, ou restent latents.

 

Les viroïdes affectent les cultures comme les tomates, les pommes de terre et les arbres fruitiers. Ils ne causent pas DE la maladie humaine, mais ils peuvent anéantir les cultures, et provoquer de sérieuses pertes économiques.

Les méthodes de protection mises en place pour contrôler les épidémies consistent à éliminer les plantes infectées, et à mettre en œuvre des mesures prophylactiques destinées à empêcher la propagation et sa dissémination vers de nouvelles cultures. Certaines plantes sont plus résistantes que d'autres.
Le "virus" de l'hépatite delta, spécifique de l'homme, est un virus qui ne peut se multiplier qu'en présence du virus de l'hépatite B dont il "emprunte" l'enveloppe.
Le génome du virus d'hépatite Delta est en fait affilé aux viroïdes. C'est le seul exemple d'une atteinte par des viroïdes en dehors de cellule végétale.
 
Les viroïdes (ou leurs proches ancêtres) auraient eu de grandes chances de persister : petits, ils ont plus de chances d'être transcrits avec peu d'erreurs ; circulaires, ils n'ont pas besoin de séquence d'amorçage pour être copiés ; compacts et robustes, ils résistent à des conditions de pression et de température qui pourraient correspondre à celles où est née la vie. Certains pensent que la vie à ses débuts pourrait ressembler à ces molécules. Ils nomment ce monde ancien avant l'apparition de la vie sous sa forme actuelle : le monde d'ARN  

 

 

Les prions

Pour le prix Nobel de médecine 1997, Stanley Prusiner, les protéines prions sont à l'origine de l'ensemble des maladies neurodégénératives.

Les prions sont les agents transmissibles responsables des encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles. Le prion dérive d'une protéine qui existe à l'état naturel chez tous les mammifères et chez l'homme.  
C'est une protéine inerte, une simple chaîne d'acides aminés, qui, à la différence d'un agent infectieux (virus ou bactérie) n'a pas la faculté de se reproduire. Cette protéine ne provoque aucune réaction de type immunitaire de la part de l'organisme, et en particulier pas de formation d'anticorps .
Le prion est une protéine normale de l'organisme que l'on voit à proximité des cellules nerveuses en régénération. L'hypothèse serait que cette protéine changerait de forme pour une cause inconnue, et qu'elle deviendrait alors pathologique, responsable de la maladie de Creutzfeld-Jakob .
Le prion a une spécificité pour les tissus nerveux, d'où les signes de la maladie : tremblements perturbant les mouvements, paralysie, troubles de la sensibilité et surtout à terme démence par destruction des structures nobles du cerveau.
Le prion est transmis avant tout par voie alimentaire, en consommant des tissus contaminés : il s'agit de certains dérivés de bovins pour la maladie de Creutzfeld-Jakob et du cerveau humain pour le kuru chez des cannibales de Nouvelle-Guinée. La possibilité d'une transmission par voie sanguine a été évoquée, de même qu'une contamination par le lait ou encore par les porcs ou les poulets.
Un autre mode de transmission a été évoqué, celui d'une troisième voie : la transmission d'un agent pathogène par un autre mécanisme : la transmission de la vache au veau, et la contamination alimentaire par des farines infectées.
Le prion n'est détruit que par une température très élevée (138 pendant 20 mn sous une pression de 3 atmosphères).