الاستعداد لمباراة CRMEFPréparation CRMEFمباراة CRMEFCRMEF SVT

دورة حياة الفيروسات: العاثية وفيروس السيدا

أهداف الدرس

في نهاية هذا الدرس، ينبغي أن تكون قادرًا على:

  • تسميةُ مكوّنات جسيم فيروسي انطلاقًا من خطاطة، والتمييزُ بين فيروس عارٍ وفيروس مغلّف؛
  • ترتيبُ المراحل الخمس لأي دورة فيروسية وتحديدُ ما يخصّ منها الفيروس وما يخصّ الخلية المضيفة؛
  • وصفُ الدورة التحليلية للعاثية وتأويلُ منحنى النمو بدورة واحدة (طور الكسوف، مدة الكمون، حجم الانفجار)؛
  • شرحُ الدورة المندمجة ودور المثبِّط وآلية الاستحثاث، وربطُها بالتنبيغ الخاص وبالتحويل اللايزوجيني؛
  • تسميةُ مكوّنات فيروس السيدا (VIH) انطلاقًا من خطاطة، وتحديدُ دور كل بروتين أنزيمي؛
  • ترتيبُ مراحل دورة VIH وتعليلُ نوعية إصابته للمفاويات CD4⁺؛
  • المقارنةُ بين الدورة التحليلية والمندمجة والقهقرية، وتفسيرُ اختلاف مضادات الفيروسات عن المضادات الحيوية.

1. بنية الجسيم الفيروسي

المكوّنات الثابتة:

المكوّن الطبيعة الدور
الجنيوم ADN أو ARN، نوع واحد لا غير حامل المعلومة الوراثية الفيروسية
القفيصة (capside) وحيدات بروتينية متكررة (capsomères) الحماية الميكانيكية والكيميائية، والتعرف على الخلية عند الفيروسات العارية
الغلاف (enveloppe) — عند بعضها فقط غشاء شحمي مأخوذ من الخلية المضيفة، مغروزة فيه بروتينات سكرية فيروسية التعرف على الخلية والاندماج مع غشائها

أنماط تناظر القفيصة: حلزوني (فيروس فسيفساء التبغ)، عشريني الوجوه (الفيروسات الغدّية)، ومعقّد (العاثيات ذات الذيل).

بنية العاثية ذات الذيل (نموذج T4 عند E. coli): رأس عشريني الوجوه يحوي ADN مزدوج الخييط ملفوفًا بإحكام، وذيل أسطواني بغمد قابل للانقباض، ولوحة قاعدية تحمل أليافًا ذيلية هي أداة التعرف النوعي على مستقبِلات جدار البكتيرية.

صورة 1 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

خطاطة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector) بخطوط واضحة وألوان هادئة متباينة، مقسّمة إلى جزأين. الجزء الأيمن: رسم مفصّل لعاثية من نوع T4 في وضع عمودي، مع تسمية بأسهم لكل من: الرأس العشريني الوجوه، الـADN المزدوج الخييط الملفوف داخله، العنق، الذيل بغمده القابل للانقباض، اللوحة القاعدية، والألياف الذيلية. الجزء الأيسر: ثلاثة رسوم صغيرة متجاورة لأنماط تناظر القفيصة مسمّاة تحت كل رسم: «تناظر حلزوني» (قفيصة أسطوانية بوحيدات بروتينية ملتفة حول حمض نووي خيطي)، «تناظر عشريني الوجوه» (مجسّم بعشرين وجهًا مثلثيًا)، «تناظر معقّد» (رأس عشريني بذيل). خلفية بيضاء نظيفة، تسميات بخط عربي واضح مع المقابل الفرنسي بين قوسين، اتجاه القراءة من اليمين إلى اليسار، رسم دقيق النسب

2. المراحل الخمس المشتركة لأي دورة فيروسية

مهما اختلف الفيروس والمضيف، تمرّ العدوى بخمس مراحل:

  1. التثبيت (adsorption): ارتباط نوعي بين بروتين فيروسي سطحي ومستقبِل غشائي للخلية. هذه المرحلة هي التي تحدّد نوعية الفيروس (spécificité d'hôte): فبدون المستقبِل الملائم لا عدوى، مهما توفرت باقي الشروط؛
  2. الاختراق (pénétration): حقن الجنيوم (العاثيات) أو دخول الجسيم كاملًا (الفيروسات الحيوانية) بالاندماج الغشائي أو بالالتقام؛
  3. التضاعف والتعبير: تضاعف الجنيوم الفيروسي وتركيب البروتينات الفيروسية باستعمال ريبوزومات الخلية وطاقتها ووحداتها البنائية؛
  4. التركيب (assemblage): تجميع الجنيومات والقفائص في جسيمات جديدة؛
  5. التحرر (libération): بانحلال الخلية (lyse) أو بالتبرعم (bourgeonnement) دون قتلها فورًا.

3. الدورة التحليلية للعاثية

تسلسل الدورة التحليلية (cycle lytique) عند العاثية T4:

التثبيت بالألياف الذيلية على مستقبِلات الجدار ← انقباض الغمد وحقن الـADN وحده (تبقى القفيصة خارج الخلية) ← تفكيك الصبغي البكتيري وتوقيف التعبير الخلوي ← تضاعف الـADN الفيروسي وتركيب البروتينات ← التركيب والتقفيص ← تركيب أنزيم اللِّيزوزيم الذي يحلّ الجدار ← انفجار الخلية وتحرر الجسيمات الجديدة.

تأويل منحنى النمو بدورة واحدة

تجربة مرجعية: تُصاب ساكنة بكتيرية دفعة واحدة، ثم يُعايَر عدد العاثيات المعدية بدلالة الزمن.

الطور ما يُلاحَظ التفسير
طور الكسوف (éclipse) لا يمكن الكشف عن أي عاثية معدية داخل الخلايا الجنيوم دخل وتفكك جسيمه؛ لم تُركَّب بعد جسيمات كاملة
مدة الكمون (période de latence) عدد العاثيات خارج الخلايا ثابت الجسيمات الجديدة موجودة داخل الخلايا ولم تتحرر بعد
طور التحرر ارتفاع فجائي حادّ انحلال الخلايا دفعة واحدة تقريبًا
الهضبة استقرار على قيمة جديدة نهاية الدورة الواحدة

4. الدورة المندمجة والتحويل اللايزوجيني

عند بعض العاثيات، تُسمّى معتدلة (tempérés) مثل العاثية λ، يوجد مسار بديل:

الدورة المندمجة (lysogénie): بعد الحقن، يندمج الـADN الفيروسي في الصبغي البكتيري في موقع محدد، فيصير عاثية مندمجة (prophage). وحينئذ:

  • يُنسخ الـprophage مع الصبغي عند كل انقسام، فيرثه كل النسل ← تُسمّى البكتيرية لايزوجينية (lysogène)؛
  • يُركَّب بروتين مثبِّط (répresseur) يمنع التعبير عن مورثات الدورة التحليلية، فيبقى الـprophage صامتًا؛
  • كما يمنح هذا المثبِّط الخلية مناعة ضد إصابة جديدة بالعاثية نفسها.

الاستحثاث (induction): عند تعرض البكتيرية لإجهاد يُتلف الـADN (أشعة فوق بنفسجية، مواد كيميائية طافرة)، يتفكك المثبِّط، فينفصل الـprophage وتبدأ دورة تحليلية.

نتيجتان مهمتان:

  • العلاقة بالتنبيغ الخاص (الدرس 45): انفصال الـprophage انفصالًا غير دقيق هو بالضبط ما يولّد جسيمات هجينة تنقل المورثات المجاورة لموقع الاندماج؛
  • التحويل اللايزوجيني (conversion lysogénique): قد يعبَّر عن مورثات محمولة على الـprophage فتكتسب البكتيرية مظهرًا جديدًا — ومن ذلك مورثات ذيفانات تجعل سلالة غير ممرضة سلالةً ممرضة.
صورة 2 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

خطاطة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، تعرض الدورتين في مخطط واحد متفرع. في الأعلى: عاثية تثبّت على بكتيرية بيضوية بصبغي حلقي، مع سهم مسمّى «تثبيت وحقن الـADN». ثم يتفرع المسار إلى فرعين بسهمين مسمّيين. الفرع الأيمن مسمّى «الدورة التحليلية»: يعرض ثلاث مراحل دائرية متتالية — تفكيك الصبغي البكتيري وتضاعف الـADN الفيروسي، تركيب جسيمات جديدة داخل الخلية، ثم انفجار الخلية وتحرر عاثيات عديدة مع تسمية «انحلال». الفرع الأيسر مسمّى «الدورة المندمجة»: يعرض اندماج الـADN الفيروسي (ملوّن بالأحمر) في الصبغي البكتيري في موقع محدد مسمّى «عاثية مندمجة (prophage)»، ثم انقسامين متتاليين للبكتيرية تحمل فيهما كل الخلايا البنات الجزء الأحمر، مع تسمية «توريث الـprophage». يربط بين الفرعين سهم منحنٍ من الفرع الأيسر إلى الأيمن مسمّى «استحثاث (أشعة UV، إجهاد)». خلفية بيضاء نظيفة، تسميات بخط عربي واضح مع المقابل الفرنسي بين قوسين، اتجاه القراءة من اليمين إلى اليسار

5. بنية فيروس السيدا (VIH)

VIH فيروس قهقري (rétrovirus) مغلّف، من الصنف VI في تصنيف بالتيمور (الدرس 42).

المكوّن الطبيعة والموقع الدور
البروزات السطحية بروتين سكري gp120 مثبَّت على gp41 عابر للغلاف التعرف على المستقبِل والاندماج الغشائي
الغلاف غشاء شحمي مزدوج مأخوذ من الخلية المضيفة حماية وتعرّف
المصفوفة (matrice) طبقة بروتينية p17 تحت الغلاف مباشرة تثبيت بنيوي
القفيصة بروتين p24 بشكل مخروطي مميّز تحوي الجنيوم والأنزيمات
الجنيوم جزيئتا ARN مفرد الخييط موجب القطبية، متطابقتان حامل المعلومة الوراثية
المنسخة العكسية (transcriptase inverse) أنزيم داخل القفيصة تركيب ADN انطلاقًا من ARN
الإندمِجاز (intégrase) أنزيم داخل القفيصة إدماج الـADN الفيروسي في جنيوم الخلية
البروتياز (protéase) أنزيم داخل القفيصة قطع البروتينات السابقة لنضج الجسيم
صورة 3 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

خطاطة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector) بخطوط واضحة، تعرض مقطعًا في جسيم فيروس السيدا (VIH) بشكل كروي، مع تسمية بأسهم لكل من: البروزات السطحية (gp120) المثبتة على البروتين العابر (gp41) وموزّعة بانتظام على السطح، الغلاف الشحمي المزدوج، طبقة المصفوفة (p17) تحت الغلاف مباشرة، القفيصة المخروطية (p24) في الوسط، وداخل القفيصة جزيئتا ARN خيطيتان متوازيتان متطابقتان مسمّاتان «ARN فيروسي (نسختان)»، مع ثلاثة أنزيمات مرسومة كأشكال صغيرة مميّزة اللون داخل القفيصة ومسمّاة كل على حدة: المنسخة العكسية، الإندمِجاز، البروتياز. خلفية بيضاء نظيفة، تسميات بخط عربي واضح مع المقابل الفرنسي والرمز البروتيني بين قوسين، رسم دقيق تشريحيًا لا تجريدي، اتجاه القراءة من اليمين إلى اليسار

6. دورة تضاعف فيروس السيدا

  1. التثبيت: ارتباط gp120 بجزيئة CD4 الغشائية، ثم بمستقبِل مساعد (CCR5 أو CXCR4). ولأن CD4 محمولة أساسًا على المفاويات التائية المساعدة (LT CD4⁺) وعلى البلعميات والخلايا الشجيرية، فإن نوعية الإصابة تُستنتج من توزّع هذا المستقبِل، لا تُحفظ؛
  2. الاندماج والاختراق: تغيّر تشكّل gp41 يقرّب الغشاءين فيندمجان، فتدخل القفيصة إلى الجبلة؛
  3. نزع التقفيص وتحرير الـARN والأنزيمات؛
  4. النسخ العكسي: تركّب المنسخة العكسية ADN مكمّلًا انطلاقًا من الـARN، ثم ADN مزدوج الخييط. وهي مرحلة شديدة الخطأ لانعدام التصحيح، ومنها ينشأ التغير الحليلي السريع للفيروس؛
  5. الاندماج: يُدخِل الإندمِجاز الـADN الفيروسي في جنيوم الخلية، فيصير بروفيروس (provirus) يُنسخ مع صبغيات الخلية؛
  6. الكمون أو التعبير: قد يبقى البروفيروس صامتًا مدة طويلة، وقد يُنسَخ ويُترجَم عند تنشيط الخلية؛
  7. التركيب والتبرعم: تتجمع المكوّنات قرب الغشاء ويخرج الجسيم بالتبرعم، مقتطعًا جزءًا من غشاء الخلية ليكوّن غلافه؛
  8. النضج: يقطع البروتياز البروتينات السابقة فيصير الجسيم معديًا.

استنتاج تطبيقي: لكل مرحلة من الدورة صنف من مضادات الفيروسات يستهدفها: مثبطات الدخول، ومثبطات المنسخة العكسية، ومثبطات الإندمِجاز، ومثبطات البروتياز. ويُجمع بينها في علاج ثلاثي لتقليل احتمال ظهور مقاومة نتيجة الخطأ المرتفع للنسخ العكسي.

صورة 4 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

خطاطة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، تعرض دورة تضاعف فيروس السيدا داخل مفاوية تائية مساعدة، مرسومة كخلية كبيرة بنواة مركزية، مع ثماني مراحل مرقّمة موزّعة في مسار دائري باتجاه عقارب الساعة ومسمّاة: (1) تثبيت gp120 على جزيئة CD4 ومستقبِل مساعد مرسومَين على الغشاء، (2) اندماج الغشاءين ودخول القفيصة، (3) نزع التقفيص وتحرير الـARN والأنزيمات، (4) النسخ العكسي مع سهم يبيّن التحول من خيط ARN إلى ADN مزدوج الخييط، (5) دخول الـADN إلى النواة واندماجه في صبغي الخلية مع تسمية «بروفيروس»، (6) نسخ وترجمة المكوّنات الفيروسية مع رسم ريبوزومات الخلية، (7) تركيب الجسيمات قرب الغشاء، (8) التبرعم وخروج جسيم يحمل جزءًا من غشاء الخلية ثم نضجه بفعل البروتياز. تُوضع على يسار الخطاطة أربع علامات صغيرة مسمّاة «مواقع تأثير مضادات الفيروسات» بأسهم نحو المراحل 1 و4 و5 و8. خلفية بيضاء نظيفة، تسميات بخط عربي واضح مع المقابل الفرنسي بين قوسين، اتجاه القراءة من اليمين إلى اليسار

7. مقارنة تركيبية

المعيار الدورة التحليلية (T4) الدورة المندمجة (λ) دورة VIH
طبيعة الجنيوم ADN مزدوج الخييط ADN مزدوج الخييط ARN مفرد موجب (نسختان)
الاندماج في جنيوم المضيف لا نعم (prophage) نعم (provirus) بعد نسخ عكسي
مرحلة نسخ عكسي لا لا نعم، إجبارية
مصير الخلية موت فوري بالانحلال بقاء وتوريث الـprophage بقاء مؤقت ثم إنهاك
نمط التحرر انفجار دفعة واحدة لا تحرر إلا بعد الاستحثاث تبرعم تدريجي
الحصيلة الكمية حجم انفجار محدد صفر ما لم يُستحثّ إنتاج مستمر

8. خلاصة

  1. الجسيم الفيروسي بنية لا خلوية تضم جنيومًا من نوع واحد (ADN أو ARN) وقفيصة، وغلافًا شحميًا مأخوذًا من المضيف عند بعض الفيروسات؛ وتناظر القفيصة حلزوني أو عشريني الوجوه أو معقّد.
  2. تمرّ كل دورة فيروسية بخمس مراحل: تثبيت، اختراق، تضاعف وتعبير، تركيب، تحرر؛ ومرحلة التثبيت هي التي تحدّد نوعية الفيروس تجاه مضيفه.
  3. تُنجَز مراحل التضاعف والتركيب بآليات الخلية المضيفة (ريبوزوماتها وطاقتها)، لأن الفيروس لا يملك استقلابًا ذاتيًا.
  4. في الدورة التحليلية، يُحقن الـADN وتُفكَّك آليات الخلية ثم تنفجر؛ ويُقرأ ذلك في منحنى النمو بدورة واحدة: طور كسوف، مدة كمون، ثم ارتفاع حادّ يُحسب منه حجم الانفجار؛ والمنحنى درجيّ لا أسّي، لأن الفيروسات تُركَّب ولا تنقسم.
  5. في الدورة المندمجة، يندمج الجنيوم كـprophage يُوَرَّث مع الصبغي ويبقيه مثبِّط صامتًا؛ ويعيد الاستحثاث تشغيل الدورة التحليلية. وينتج عن الانفصال غير الدقيق التنبيغ الخاص، وعن التعبير عن مورثات الـprophage التحويل اللايزوجيني.
  6. VIH فيروس قهقري مغلّف: gp120/gp41، مصفوفة p17، قفيصة مخروطية p24، نسختان من ARN موجب، وثلاثة أنزيمات: المنسخة العكسية، الإندمِجاز، البروتياز.
  7. تبدأ دورته بارتباط gp120 بـCD4 ومستقبِل مساعد — وهو ما يفسّر إصابته للمفاويات التائية المساعدة والبلعميات — ثم النسخ العكسي فالاندماج كـبروفيروس، وقد يعقبه كمون طويل، وينتهي بالتبرعم فالنضج بفعل البروتياز.
  8. تتقاطع دورة VIH مع الدورة المندمجة في الاندماج والكمون، وتفارقها بـالنسخ العكسي الإجباري وبالتحرر بالتبرعم؛ ولا تنفع المضادات الحيوية ضد الفيروسات لانعدام الأهداف البكتيرية، فتُستهدف بدلها البروتينات الفيروسية النوعية.

الدرس الموالي

اكتمل بهذا الدرس المحور الرئيسي «علم الأحياء المجهرية» بمحاوره الفرعية الستة، من موقعة المتعضيات المجهرية في عالم الأحياء إلى دورة حياة الفيروسات. والخطوة الموالية هي اختبار QCM الخاص بهذا المحور الرئيسي (quiz.json) الذي يغطي محاوره الفرعية الستة مجتمعة، قبل الانتقال إلى المحور الرئيسي «علم المناعة».

Le cycle de vie des virus : bactériophage et virus du SIDA

Objectifs de la leçon

À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :

  • légender les constituants d'une particule virale à partir d'un schéma et distinguer un virus nu d'un virus enveloppé ;
  • ordonner les cinq étapes de tout cycle viral et préciser ce qui relève du virus et ce qui relève de la cellule hôte ;
  • décrire le cycle lytique du bactériophage et interpréter une courbe de croissance en un cycle (phase d'éclipse, période de latence, taille de la salve) ;
  • expliquer le cycle lysogénique, le rôle du répresseur et le mécanisme d'induction, et le relier à la transduction spécialisée et à la conversion lysogénique ;
  • légender les constituants du VIH à partir d'un schéma et préciser le rôle de chaque protéine enzymatique ;
  • ordonner les étapes du cycle du VIH et justifier la spécificité de son infection pour les lymphocytes CD4⁺ ;
  • comparer cycle lytique, cycle lysogénique et cycle rétroviral, et expliquer pourquoi les antiviraux diffèrent des antibiotiques.

1. Structure de la particule virale

Constituants constants :

Constituant Nature Rôle
Génome ADN ou ARN, d'un seul type support de l'information génétique virale
Capside sous-unités protéiques répétées (capsomères) protection mécanique et chimique ; reconnaissance de la cellule chez les virus nus
Enveloppe — chez certains seulement membrane lipidique empruntée à la cellule hôte, où sont enchâssées des glycoprotéines virales reconnaissance de la cellule et fusion avec sa membrane

Types de symétrie de la capside : hélicoïdale (virus de la mosaïque du tabac), icosaédrique (adénovirus) et complexe (bactériophages à queue).

Structure du bactériophage à queue (modèle T4 chez E. coli) : une tête icosaédrique renfermant un ADN double brin étroitement condensé, une queue cylindrique à gaine contractile, et une plaque basale portant des fibres caudales qui assurent la reconnaissance spécifique des récepteurs de la paroi bactérienne.

Image 1 — en préparation
Description

Schéma scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate à traits nets et couleurs sobres contrastées, divisée en deux parties. Partie gauche : dessin détaillé d'un bactériophage de type T4 en position verticale, avec annotation par flèches de : la tête icosaédrique, l'ADN double brin condensé à l'intérieur, le col, la queue et sa gaine contractile, la plaque basale et les fibres caudales. Partie droite : trois petits dessins juxtaposés des types de symétrie de la capside, annotés sous chacun : « symétrie hélicoïdale » (capside cylindrique aux sous-unités enroulées autour d'un acide nucléique filamenteux), « symétrie icosaédrique » (solide à vingt faces triangulaires), « symétrie complexe » (tête icosaédrique munie d'une queue). Fond blanc épuré, annotations en français, proportions rigoureuses

2. Les cinq étapes communes à tout cycle viral

Quels que soient le virus et l'hôte, l'infection passe par cinq étapes :

  1. adsorption : liaison spécifique entre une protéine virale de surface et un récepteur membranaire de la cellule. C'est cette étape qui détermine la spécificité d'hôte : sans le récepteur adéquat il n'y a pas d'infection, quelles que soient les autres conditions ;
  2. pénétration : injection du génome (bactériophages) ou entrée de la particule entière (virus animaux) par fusion membranaire ou par endocytose ;
  3. réplication et expression : réplication du génome viral et synthèse des protéines virales en utilisant les ribosomes, l'énergie et les précurseurs de la cellule ;
  4. assemblage : réunion des génomes et des capsides en nouvelles particules ;
  5. libération : par lyse de la cellule ou par bourgeonnement, sans la tuer immédiatement.

3. Le cycle lytique du bactériophage

Déroulement du cycle lytique chez le bactériophage T4 :

adsorption des fibres caudales sur les récepteurs pariétaux → contraction de la gaine et injection du seul ADN (la capside reste à l'extérieur) → dégradation du chromosome bactérien et arrêt de l'expression cellulaire → réplication de l'ADN viral et synthèse des protéines → assemblage et encapsidation → synthèse d'un lysozyme qui dégrade la paroi → éclatement de la cellule et libération des nouvelles particules.

Interprétation de la courbe de croissance en un cycle

Expérience de référence : une population bactérienne est infectée en une seule fois, puis le nombre de phages infectieux est dosé en fonction du temps.

Phase Observation Interprétation
Phase d'éclipse aucun phage infectieux détectable dans les cellules le génome est entré et sa particule s'est dissociée ; aucune particule complète n'est encore assemblée
Période de latence nombre de phages extracellulaires constant les nouvelles particules sont présentes dans les cellules mais non encore libérées
Phase de libération augmentation brusque et abrupte lyse quasi simultanée des cellules
Plateau stabilisation à une nouvelle valeur fin du cycle unique

4. Le cycle lysogénique et la conversion lysogénique

Chez certains bactériophages dits tempérés, comme le phage λ, une voie alternative existe :

La lysogénie : après l'injection, l'ADN viral s'intègre en un site précis du chromosome bactérien et devient un prophage. Dès lors :

  • le prophage est répliqué avec le chromosome à chaque division et hérité par toute la descendance : la bactérie est dite lysogène ;
  • une protéine répresseur est synthétisée et bloque l'expression des gènes du cycle lytique, maintenant le prophage silencieux ;
  • ce répresseur confère en outre à la cellule une immunité contre une nouvelle infection par le même phage.

L'induction : lorsque la bactérie subit un stress endommageant l'ADN (rayonnement ultraviolet, agents chimiques mutagènes), le répresseur est dégradé, le prophage s'excise et un cycle lytique s'engage.

Deux conséquences importantes :

  • le lien avec la transduction spécialisée (leçon 45) : c'est précisément l'excision imprécise du prophage qui engendre les particules hybrides transférant les gènes bordant le site d'intégration ;
  • la conversion lysogénique : des gènes portés par le prophage peuvent être exprimés et conférer à la bactérie un phénotype nouveau — notamment des gènes de toxines qui rendent pathogène une souche qui ne l'était pas.
Image 2 — en préparation
Description

Schéma scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, présentant les deux cycles dans un même diagramme ramifié. En haut : un bactériophage s'adsorbe sur une bactérie ovoïde à chromosome circulaire, avec une flèche annotée « adsorption et injection de l'ADN ». La voie se divise ensuite en deux branches marquées par deux flèches annotées. Branche de gauche annotée « cycle lytique » : trois étapes circulaires successives — dégradation du chromosome bactérien et réplication de l'ADN viral, assemblage de nouvelles particules dans la cellule, puis éclatement de la cellule et libération de nombreux phages avec la mention « lyse ». Branche de droite annotée « cycle lysogénique » : intégration de l'ADN viral (coloré en rouge) en un site précis du chromosome bactérien, annotée « prophage », puis deux divisions successives de la bactérie où toutes les cellules filles portent le segment rouge, annotées « transmission du prophage ». Une flèche courbe relie la branche de droite à celle de gauche, annotée « induction (UV, stress) ». Fond blanc épuré, annotations en français

5. Structure du virus du SIDA (VIH)

Le VIH est un rétrovirus enveloppé, de classe VI dans la classification de Baltimore (leçon 42).

Constituant Nature et localisation Rôle
Spicules de surface glycoprotéine gp120 fixée sur gp41, transmembranaire reconnaissance du récepteur et fusion membranaire
Enveloppe bicouche lipidique empruntée à la cellule hôte protection et reconnaissance
Matrice couche protéique p17 située juste sous l'enveloppe stabilisation structurale
Capside protéine p24, de forme conique caractéristique renferme le génome et les enzymes
Génome deux molécules d'ARN simple brin de polarité positive, identiques support de l'information génétique
Transcriptase inverse enzyme contenue dans la capside synthèse d'ADN à partir d'ARN
Intégrase enzyme contenue dans la capside insertion de l'ADN viral dans le génome de la cellule
Protéase enzyme contenue dans la capside clivage des précurseurs protéiques lors de la maturation
Image 3 — en préparation
Description

Schéma scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate à traits nets, présentant une coupe d'une particule de VIH de forme sphérique, avec annotation par flèches de : les spicules de surface (gp120) fixés sur la protéine transmembranaire (gp41) et régulièrement répartis à la surface, la bicouche lipidique de l'enveloppe, la couche de matrice (p17) située juste sous l'enveloppe, la capside conique (p24) au centre, et à l'intérieur de la capside deux molécules d'ARN filamenteuses parallèles et identiques annotées « ARN viral (deux copies) », ainsi que trois enzymes figurées par de petites formes de couleurs distinctes dans la capside et annotées séparément : transcriptase inverse, intégrase, protéase. Fond blanc épuré, annotations en français avec le symbole protéique entre parenthèses, rendu anatomiquement précis et non abstrait

6. Le cycle de multiplication du VIH

  1. Adsorption : fixation de gp120 sur la molécule membranaire CD4, puis sur un corécepteur (CCR5 ou CXCR4). Comme CD4 est portée principalement par les lymphocytes T auxiliaires (LT CD4⁺), ainsi que par les macrophages et les cellules dendritiques, la spécificité de l'infection se déduit de la répartition de ce récepteur et ne s'apprend pas par cœur ;
  2. Fusion et pénétration : un changement de conformation de gp41 rapproche les deux membranes qui fusionnent, et la capside entre dans le cytoplasme ;
  3. Décapsidation et libération de l'ARN et des enzymes ;
  4. Transcription inverse : la transcriptase inverse synthétise un ADN complémentaire à partir de l'ARN, puis un ADN double brin. Cette étape est très infidèle, faute de correction d'erreurs, d'où la grande variabilité du virus ;
  5. Intégration : l'intégrase insère l'ADN viral dans le génome cellulaire, qui devient un provirus répliqué avec les chromosomes de la cellule ;
  6. Latence ou expression : le provirus peut rester silencieux longtemps, ou être transcrit et traduit lors de l'activation de la cellule ;
  7. Assemblage et bourgeonnement : les constituants se rassemblent près de la membrane et la particule sort par bourgeonnement, emportant une portion de la membrane cellulaire qui constituera son enveloppe ;
  8. Maturation : la protéase clive les précurseurs protéiques et la particule devient infectieuse.

Conséquence appliquée : à chaque étape du cycle correspond une classe d'antiviraux : inhibiteurs d'entrée, inhibiteurs de la transcriptase inverse, inhibiteurs de l'intégrase, inhibiteurs de la protéase. Ils sont associés en trithérapie afin de réduire la probabilité d'apparition de résistances, conséquence du fort taux d'erreur de la transcription inverse.

Image 4 — en préparation
Description

Schéma scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, présentant le cycle de multiplication du VIH dans un lymphocyte T auxiliaire dessiné comme une grande cellule à noyau central, avec huit étapes numérotées disposées en parcours circulaire dans le sens des aiguilles d'une montre et annotées : (1) fixation de gp120 sur la molécule CD4 et un corécepteur, tous deux dessinés sur la membrane, (2) fusion des membranes et entrée de la capside, (3) décapsidation et libération de l'ARN et des enzymes, (4) transcription inverse avec une flèche montrant le passage d'un brin d'ARN à un ADN double brin, (5) entrée de l'ADN dans le noyau et intégration dans un chromosome cellulaire, annotée « provirus », (6) transcription et traduction des constituants viraux avec représentation des ribosomes de la cellule, (7) assemblage des particules près de la membrane, (8) bourgeonnement d'une particule emportant une portion de membrane cellulaire, puis sa maturation par la protéase. Sur le côté du schéma, quatre repères annotés « cibles des antiviraux » pointent par des flèches vers les étapes 1, 4, 5 et 8. Fond blanc épuré, annotations en français

7. Comparaison synthétique

Critère Cycle lytique (T4) Cycle lysogénique (λ) Cycle du VIH
Nature du génome ADN double brin ADN double brin ARN simple brin positif (deux copies)
Intégration au génome de l'hôte non oui (prophage) oui (provirus), après transcription inverse
Étape de transcription inverse non non oui, obligatoire
Devenir de la cellule mort immédiate par lyse survie et transmission du prophage survie temporaire puis épuisement
Mode de libération éclatement en une fois aucune libération sans induction bourgeonnement progressif
Bilan quantitatif taille de salve déterminée nulle tant qu'il n'y a pas induction production continue

8. Bilan

  1. Le virion est une structure acellulaire comportant un génome d'un seul type (ADN ou ARN) et une capside, avec chez certains virus une enveloppe lipidique empruntée à l'hôte ; la symétrie de la capside est hélicoïdale, icosaédrique ou complexe.
  2. Tout cycle viral comporte cinq étapes : adsorption, pénétration, réplication et expression, assemblage, libération ; l'étape d'adsorption détermine la spécificité d'hôte.
  3. Les étapes de réplication et d'assemblage sont assurées par la machinerie de la cellule hôte (ses ribosomes, son énergie), le virus étant dépourvu de métabolisme propre.
  4. Dans le cycle lytique, l'ADN est injecté, la machinerie cellulaire est détournée puis la cellule éclate ; cela se lit sur la courbe de croissance en un cycle : phase d'éclipse, période de latence, puis montée abrupte dont on déduit la taille de la salve ; la courbe est en marches et non exponentielle, les virus étant assemblés et non divisés.
  5. Dans le cycle lysogénique, le génome s'intègre en prophage transmis avec le chromosome et maintenu silencieux par un répresseur ; l'induction relance le cycle lytique. L'excision imprécise engendre la transduction spécialisée, et l'expression des gènes du prophage la conversion lysogénique.
  6. Le VIH est un rétrovirus enveloppé : gp120/gp41, matrice p17, capside conique p24, deux copies d'ARN positif et trois enzymes — transcriptase inverse, intégrase, protéase.
  7. Son cycle débute par la liaison de gp120 à CD4 et à un corécepteur — ce qui explique l'infection des lymphocytes T auxiliaires et des macrophages —, se poursuit par la transcription inverse puis l'intégration sous forme de provirus, éventuellement suivie d'une longue latence, et s'achève par le bourgeonnement et la maturation par la protéase.
  8. Le cycle du VIH rejoint le cycle lysogénique par l'intégration et la latence, mais s'en distingue par la transcription inverse obligatoire et la libération par bourgeonnement ; les antibiotiques sont inefficaces contre les virus faute de cibles bactériennes, d'où le recours à des antiviraux dirigés contre des protéines spécifiquement virales.

Leçon suivante

Ce sous-domaine « Microbiologie » est achevé avec ses six éléments, depuis la place des microorganismes dans le monde vivant jusqu'au cycle de vie des virus. L'étape suivante est le QCM propre à ce sous-domaine (quiz.json), couvrant l'ensemble de ses six éléments, avant le passage au sous-domaine « Immunologie ».