La structure d’un virion

La stabilité hors de l’hôte est l’information la plus utile que la structure d’un virion apporte, et elle découle directement de la couche la plus externe. Un virion enveloppé expose une bicouche lipidique au milieu. Cette bicouche est maintenue par les mêmes forces hydrophobes faibles que toute membrane cellulaire : elle est donc détruite par les détergents et les savons, par les alcools comme l’éthanol et l’isopropanol à 60–80 pour cent, par la dessiccation, par la chaleur et par les pH extrêmes. Une fois la bicouche rompue, la particule ne peut plus fusionner avec la cellule suivante, même si son génome et sa capside restent intacts. Un virion nu, lui, expose une capside protéique. Les protéines résistent mieux que les membranes : les virus non enveloppés survivent à l’acide, aux sels biliaires, à la dessiccation, à une chaleur modérée et à de nombreux désinfectants, et certains restent infectieux des jours à des semaines sur les surfaces dures. Le norovirus en est l’exemple classique : moins de cent particules suffisent à rendre malade, il résiste à l’acide gastrique à pH 2, au froid et à un chauffage à 60 °C, et il n’est pas tué de façon fiable par la friction hydro-alcoolique ; il faut du chlore à 1 000–5 000 ppm pendant environ une minute sur les surfaces contaminées. Ces éléments dépassent les notes fournies et sont signalés dans les sources ci-dessous, car les notes définissent l’enveloppe aux lignes 1321–1326 sans en tirer la fragilité. Cette conséquence organise la prévention. Un virus incapable de survivre à la dessiccation doit passer directement d’une source humide à un nouvel hôte : la transmission se tourne alors vers les gouttelettes et les aérosols respiratoires, les contacts sexuels et sanguins, et le contact proche — grippe, rougeole, VIH, hépatite B. Un virus qui survit à la dessiccation et à l’acide peut emprunter la voie longue : transmission féco-orale, eau et aliments contaminés, objets inertes comme les poignées de porte et les jouets, avec des épidémies dans les services fermés et les écoles — norovirus, rotavirus, hépatite A, poliovirus. C’est pourquoi la friction hydro-alcoolique suffit pour la grippe et le VIH, mais pas lors d’une épidémie de norovirus, où l’on utilise l’eau et le savon parce que l’élimination physique des particules compte plus que leur destruction chimique, et pourquoi des mains souillées par des selles ou des vomissements doivent toujours être lavées et non frictionnées. Deux chiffres précisent la règle : l’éthanol à 60–70 pour cent inactive le virus grippal sur une main en 15 à 30 secondes environ, alors que le norovirus exige du chlore ; et le VIH perd l’essentiel de son infectiosité en quelques heures de dessiccation, ce qui explique l’absence de transmission par contact occasionnel.

Le bactériophage T4 est l’illustration classique du fait que la complexité d’un virion est dictée par le problème de livraison, non par la sophistication de l’hôte. T4 possède une tête icosaédrique allongée, longue d’environ 111 nanomètres et large de 78, qui contient une seule molécule d’ADN double brin d’environ 169 000 paires de bases, fortement comprimée. Sous la tête se trouvent un collier, puis une gaine contractile entourant un tube interne, puis une plaque basale, puis six longues fibres caudales et six courtes. L’infection commence lorsque les longues fibres reconnaissent le lipopolysaccharide ou des protéines de la membrane externe d’Escherichia coli ; la plaque basale change de forme et s’ancre, et la gaine se contracte comme une seringue, poussant le tube à travers la membrane externe et la mince couche de peptidoglycane, de sorte que l’ADN est injecté dans le cytoplasme. Un lysozyme associé à la queue digère localement le peptidoglycane pour laisser passer le tube. La particule est construite à partir d’environ 50 gènes et s’assemble en sous-ensembles indépendants — tête, queue et fibres — qui se rejoignent ensuite ; cette voie a été élucidée dans les années 1960 par Edgar et Wood à l’aide de mutants létaux conditionnels, et certains sous-ensembles se forment même spontanément en éprouvette, démonstration classique que les capsides sont des structures auto-assemblées. Comparez avec le VIH, qui infecte un hôte bien plus complexe mais ne porte que neuf gènes et environ 15 protéines dans une particule d’à peu près 120 nanomètres, ou avec l’adénovirus, virus icosaédrique non enveloppé doté de 12 fibres aux sommets et d’un génome d’environ 36 000 paires de bases. La complexité n’est pas une échelle allant des hôtes simples aux hôtes complexes. L’hôte bactérien est entouré d’une paroi qu’il faut percer mécaniquement : le phage investit donc ses gènes dans une foreuse moléculaire. L’hôte humain attaque le virus par des anticorps : le VIH investit plutôt dans un bouclier de glycanes et dans le changement de ses péplomères. La sélection agit sur l’obstacle placé devant la particule.

Les enzymes virales sont la partie de la structure du virion qui a les conséquences cliniques les plus directes, parce qu’elles fournissent ce que la cellule hôte ne sait pas faire et deviennent donc les cibles des antiviraux. Les cellules hôtes contiennent l’ADN polymérase ADN-dépendante, qui copie l’ADN, et l’ARN polymérase ADN-dépendante, qui copie l’ADN en ARN. Elles ne possèdent aucune enzyme copiant l’ARN en ARN ni recopiant un génome d’ARN en ADN. Un virus à génome ARN doit donc empaqueter une ARN polymérase ARN-dépendante, sinon le premier cycle de réplication ne peut pas commencer ; la grippe transporte sa propre ARN polymérase pour cette raison précise. Les rétrovirus vont plus loin. Le VIH empaquette la transcriptase inverse, qui copie son génome ARN simple brin en ADN double brin pendant son trajet vers le noyau ; l’intégrase, qui insère cet ADN dans un chromosome de l’hôte pour former un provirus (la copie d’ADN viral intégrée au chromosome de l’hôte) ; et la protéase, qui découpe la longue polyprotéine virale en éléments fonctionnels lors de l’assemblage des nouvelles particules. Comme la transcriptase inverse ne corrige pas ses erreurs, elle en commet environ une pour dix mille bases : la population de VIH chez un même patient devient une nuée de variants en quelques mois. C’est le mécanisme de la résistance et la raison pour laquelle le traitement associe au moins trois médicaments visant deux cibles ou plus. Les antiviraux portent le nom de ces enzymes : le ténofovir et la zidovudine inhibent la transcriptase inverse, le dolutégravir et le raltégravir inhibent l’intégrase, et les inhibiteurs de protéase bloquent l’étape de découpe. Les herpèsvirus suivent un autre schéma : l’aciclovir est un promédicament inoffensif jusqu’à ce que la thymidine kinase virale le phosphoryle, après quoi il inhibe l’ADN polymérase virale. La neuraminidase de la grippe est aussi une enzyme, mais elle n’est pas transportée dans la particule pour amorcer l’infection ; elle siège sur l’enveloppe comme un péplomère et libère les nouveaux virions de la surface cellulaire, et l’oseltamivir la bloque. Pour l’infirmière, cela explique pourquoi l’observance est un enjeu structurel et non moral : des concentrations infrathérapeutiques sélectionnent les variants qui portent déjà une enzyme résistante, si bien qu’une dose oubliée est un pas dans l’évolution de la résistance.