Comment les virus sont-ils construits ?

FAQ

Un virus est une minuscule particule infectieuse, qui peut infecter tous les types de formes de vie telles que les humains, les animaux, les plantes, les champignons et les bactéries. La taille d'un virus est variable, mais en général si petite que les virus ne peuvent être décernés à l'œil nu, et ni même au microscope optique. Avec un diamètre d'environ 50 à 200 nanomètres, cela correspond à environ 1/10’000 de millimètre. Le concept du virus a été découvert par Dimitri Ivanovsky en 1898. Il a décrit un agent pathogène non bactérien infectant les plants de tabac – et ceci alors qu’à cette époque les chercheurs n’avaient pas encore la possibilité de visualiser ces minuscules agents pathogènes. Depuis lors, plus de 6’000 espèces de virus ont été découvertes et décrites plus en détail.

Les génomes des virus sont souvent très petits, et contiennent une information génétique permettant de construire des protéines, codée sous forme d'ADN ou d'ARN. C'est pourquoi nous différencions les virus à ADN (tels que l'herpès simplex, le cytomégalovirus et le virus de l'hépatite B) et les virus à ARN (tels que le virus de la grippe, le SARS-CoV-2 et le virus de l'hépatite C). L'ADN ou l'ARN contient les informations détaillées nécessaires pour construire une protéine virale à l'intérieur des cellules infectées. Le matériel génétique du virus est protégé par une enveloppe protéique appelée capside (et parfois aussi par une enveloppe lipidique). De nombreuses protéines accomplissent des fonctions importantes. Les protéines de surface du virus sont importantes pour pouvoir pénétrer dans les cellules de l'hôte (par exemple, celles de l’être humain). Les protéines de surface modulentdonc quel hôte (humain, chien, chauve-souris, ..) et même quel tissu peut être infecté (poumons, foie, …). Les protéines de surface représentent aussi une certaine faiblesse des virus. Elles sont très importantes mais en même temps exposées à l'environnement tel que par exemple le système immunitaire de l'hôte. La réponse immunitaire tente de construire des anticorps contre ces structures, et neutralise ainsi l'entrée du virus dans la cellule.

Comment les virus fonctionnent-ils ?

La principale différence comparée aux autres "organismes vivants" est le fait que les virus ne possèdent ni leur propre métabolisme, ni la capacité de se répliquer. En conséquence, un virus a besoin d'une cellule hôte appropriée pour pouvoir se multiplier. Le "tropisme cellulaire" décrit le type de cellules le mieux adapté à une infection et à la multiplication virale. Pour cette importante raison, la plupart des virus possèdent des protéines sur leur surface qui leur permettent de se lier à des récepteurs cellulaires spécifiques. Ceci leur facilite l'entrée dans la cellule hôte. À titre d'exemple, le nouveau coronavirus SARS-CoV-2 infecte principalement les cellules épithéliales des voies respiratoires. Sur ces cellules, le récepteur dit ACE-2 est le principal partenaire de liaison. A l’inverse, le virus de l'hépatite C infecte principalement les cellules hépatiques. Une fois à l'intérieur de la cellule, le virus peut dérouter la machinerie protéique de l'hôte et commencer à se répliquer en utilisant les protéines et les mécanismes propres aux cellules de l’hôte. En principe, les virus peuvent se servir d’une de ces deux stratégies: (i) se répliquer activement et infecter autant de cellules voisines que possible, augmentant ainsi les chances de se propager finalement à un nouvel organisme hôte. C’est le cas pour le virus de la grippe par exemple. (ii) entrer dans une sorte de phase de dormance, appelée latence, et attendre une situation idéale pour se réactiver et se propager, par exemple lorsque le système immunitaire est affaibli. C’est le cas des virus herpès par exemple. De plus, les virus ont évolué pendant des millions d'années, et ont développé diverse stratagèmes pour esquiver la réponse immunitaire des plantes et des animaux. De nombreuses protéines virales peuvent par exemple moduler la réponse immunitaire en leur faveur, et interrompre une cascade de signalisation immunologique à l’intérieur de l'organisme. Les hôtes et les virus ont évolué ensemble pendant des millions d'années. De nombreux aspects spécifiques du système immunitaire sont donc une conséquence de cette interaction. Cette course à la suprématie se poursuivra à jamais

Comment les virus sont-ils transmis ?

Chaque organisme doit se propager s’il ne veut pas risquer de s'éteindre. Cette propagation est également appelée transmission. Les virus se propagent d’un hôte à l’autre de différentes manières, par exemple par de minuscules gouttelettes respiratoires, par des liquides organiques tels que le sang, l'urine, les selles, ou par l'intermédiaire d'insectes vecteurs. En fonction de la taille des gouttelettes respiratoires, on peut différencier (i) la transmission par contact rapproché, impliquant la projection de gouttelettes de taille intermédiaire à élevée (> 5 µm) de (ii) la transmission par de petites particules en suspension dans l’air, appelées aérosols (taille des particules :

Comment le système immunitaire réagit-il à un virus ?

Une fois qu'un nouvel hôte est infecté, le virus commence à se répliquer rapidement, et à produire autant de descendants que possible. Le système immunitaire de l'hôte essaie de contrôler l'infection virale, ou même d'éliminer l'agent pathogène viral. La réaction immunitaire est complexe, et diffère d'un virus à l'autre. Elle est également individuelle pour chaque hôte. La première étape de la défense implique la réponse immunitaire non spécifique, appelée réponse immunitaire innée. Cela inclut des récepteurs de reconnaissance de molécules signant une appartenance à un pathogène. Une fois le pathogène remarqué, une réponse inflammatoire suit et entraîne une réaction immunitaire spécifique, appelée réponse immunitaire adaptative. La réponse immunitaire adaptative comprend les lymphocytes T (qui tuent les cellules infectées ou aident à la bonne réponse immunitaire) et les lymphocytes B (qui produisent les anticorps). Ces lymphocytes fournissent ensuite une mémoire immunologique à long terme et ainsi empêchent une seconde infection par le même virus ou due à une réactivation virale .

Qu'est-ce qu'un coronavirus ?

Un "coronavirus" est un virus qui appartient à un groupe de virus à ARN apparentés dont le génome est relativement petit, comportant environ 30’000 nucléotides. Les coronavirus provoquent généralement des infections des voies respiratoires dans diverses espèces animales, dont l’être humain. Les premiers coronavirus décrits à la fin des années 1920 aux États-Unis provoquaient une infection respiratoire chez la volaille. Actuellement, quatre coronavirus endémiques sont en circulation chez l'être humain, appelés OC43, HKU1, 229E et NL63. Tous circulent principalement pendant les mois d'hiver dans la population humaine. Ces coronavirus saisonniers représentaient avant la pandémie actuelle la deuxième cause de rhume en Suisse après le rhinovirus. Parmi les autres coronavirus humains se trouvent le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 1 (SARS-CoV-1) et le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS), qui ne sont pas présents en Suisse. Le SARS-CoV-1 a disparu il y a environ 15 ans, et le MERS-CoV n'est répandu qu'au Moyen-Orient, affectant principalement les chameaux avec une transmission seulement sporadique sur les humains. Le plus récent membre de la famille des coronavirus est le SARS-CoV-2, qui a été découvert en décembre 2019 à Whuan (Chine) et s'est propagé ensuite dans le monde entier. Le SARS-CoV-2 est à l'origine de la maladie COVID-19. La maladie COVID-19 peut présenter des évolutions cliniques variables, allant de l'absence de symptômes respiratoires, à des symptômes légers (simple rhume ou « refroidissement »), jusqu’à des symptômes respiratoires graves (pneumonie virale) et diverses complications pouvant se démontrer fatales.

Qu'est-ce qu'une épidémie ?

Une épidémie décrit la propagation rapide et souvent incontrôlée d'une maladie (infectieuse) au sein d'un groupe spécifique de personnes pendant une certaine période de temps et dans une zone géographique définie. Il existe également des épidémies non infectieuses, mais dans ici, nous nous concentrons uniquement sur les épidémies infectieuses. La propagation d'une épidémie causée par un agent pathogène dépend de nombreux facteurs, et d'interactions complexes. En principe, trois aspects principaux entrent en jeu : l'agent pathogène, l'hôte et l'environnement. L'agent pathogène présente des aspects spécifiques en termes de voies de transmission, de pathogénicité et de stratégies d'évasion immunitaire. Les hôtes présentent des caractéristiques spécifiques également très importantes, telles que la réponse immunitaire individuelle et celle de la population, les vulnérabilités de certaines populations, le comportement social d'une population. L'environnement peut favoriser la transmission de l'agent pathogène : par exemple les virus respiratoires peuvent survivre plus longtemps sur des surfaces froides.

Qu'est-ce qu'une pandémie ?

Une pandémie est une épidémie d'un agent pathogène infectieux qui s'est largement répandue sur une vaste zone géographique, par exemple sur plusieurs continents ou même dans le monde entier. Tout au long de l'histoire de l'humanité, il y a eu un certain nombre de pandémies, de maladies telles que la grippe, la variole, la tuberculose ou la peste. Une pandémie est généralement considérée comme une menace mondiale pour la santé publique, et elle affecte aussi largement la société et l'économie.

Qu'est-ce que l'immunité collective ?

Le terme "immunité collective" décrit la présence d’une proportion significative de personnes ayant développé une réaction immunitaire à un pathogène spécifique et qui offre un certain niveau de résistance contre celui-ci au niveau populationnel. En fonction de la contagiosité d'un agent pathogène, le pourcentage d'individus immunisés doit être plus élevé afin d'interrompre la chaîne de transmission, et de protéger les membres encore vulnérables de la société.

Comment peut-on décrire la dynamique d'une épidémie ?

Une épidémie présente souvent une courbe des patients touchés au fil du temps en forme de cloche. On y voit généralement une forte augmentation avec une amplification exponentielle du nombre de cas. Puis, grâce à des contre-mesures ou à l'augmentation du nombre d'individus immunisés, les nouvelles transmissions deviennent moins fréquentes constituant un plateau. Enfin, dans la phase finale, le nombre de nouveaux cas chute rapidement. Parfois, il y a plusieurs vagues épidémiques, liées à une ré-augmentation de la transmission du microbe dans la population. La dynamique d'une épidémie peut être décrite à l'aide du taux de reproduction (voir le chapitre correspondant). Les épidémies peuvent être modélisées mathématiquement en utilisant le nombre d'individus susceptibles, infectés et guéris - ces modèles sont connus sous le nom de modèles "S-I-R" (R pour le mot « recovery », en anglais).

Quelles sont les voies de transmission spécifiques ?

La transmission décrit le processus de propagation des agents pathogènes entre deux individus, au sein d'une population, ou dans l'environnement. Les voies de transmission peuvent être très larges et complexes. Voici quelques exemples de voies de transmission : - Transmission par voie aérienne : se propage par de très petites gouttelettes ou poussières ( 5 µm) par des hôtes infectés et qui contaminent des hôtes sains par contacts directs ou indirects avec celles-ci, par exemple la grippe ou le SARS-CoV-2. - Transmission fécale-orale : l'agent pathogène se propage à partir de l'hôte infecté par les matières fécales et est acquis par l'ingestion de matériel contaminé, par exemple en buvant de l'eau contaminée par le virus de l'hépatite A. - Transmission par voie sexuelle : transmission lors de rapports sexuels sans protection, par exemple le VIH (virus causant le SIDA) ou Chlamydia trachomatis (une bactérie causant trop souvent une infertilité). - Transmission verticale : d'une génération à l'autre, par exemple lors d'une infection intra-utérine de la mère au fœtus, par exemple une infection primaire par le cytomégalovirus pendant la grossesse.

À quoi correspond le numéro de reproduction de base ?

Le taux de reproduction de base (également appelé R0) décrit le nombre moyen d'infections subséquentes à un seul individu infecté. La définition décrit la situation dans laquelle aucun autre individu n'est infecté, et où tous les individus d'une population sont susceptibles. Le taux de reproduction change rapidement au cours d'une épidémie ou d'un foyer d’infection, étant donné que de plus en plus de personnes sont infectées par l'agent pathogène (ou en meurent). Les gens qui ont été infectés peuvent être immuns et ne seront donc (au moins transitoirement) plus susceptibles d’etre infecté. Le taux de reproduction n'est donc pas stable mais varie constamment. Le taux de reproduction à un moment donné correspond au taux de reproduction effectif (Re). Le taux de reproduction effectif est réduit égaleemnt par les mesures entreprises (par exemple dans le cas du virus SARS-CoV-2 : vaccin, port de masque, distanciation sociale, …)

Quels sont les réservoirs connus de coronavirus ?

Normalement, les virus sont spécifiques à l'hôte, et ont un tropisme restreint. Cela signifie qu’uniquement les cellules spécifiques d'un hôte particulier sont infectées, par exemple les cellules épithéliales respiratoires de l'homme. Les virus évoluent et s'adaptent constamment à leurs hôtes. Les virus à ARN sont particulièrement susceptibles d'accumuler des mutations. Parfois, les virus acquièrent la capacité de passer d'une espèce hôte à une autre. Les réservoirs animaux naturels du SARS/MERS-CoV sont les chauves-souris, les dromadaires et les pangolins. Les visons d’élevages ont été également fortement touchés. À partir de ces réservoirs naturels, la propagation des virus peut se faire de manière un peu aléatoire, et conduire à l'introduction dans une autre espèce, par exemple dans l'espèce humaine. À partir de ce point, il est également possible qu'un virus acquière la capacité de se transmettre d'homme à homme.

Quelles parties des virus peut-on utiliser dans les tests de diagnostic ?

Pour le diagnostic, nous pouvons détecter différents éléments du virus (=diagnostic direct). L'ARN ou l'ADN viral peut être détecté à l'aide de méthodes moléculaires telles que l’amplification en chaîne par une enzyme appelée « polymérase », la «Polymerase Chain Reaction » (PCR). Les protéines virales, appelées antigènes, peuvent également être détectées. Pour cela, des anticorps spécifiques se liant aux antigènes peuvent être utilisés. Ces deux méthodes permettent d'identifier directement un individu infecté en détectant les agents infectieux. Ces deux méthodes nécessitent généralement une certaine quantité de virus pour être positives. Cette quantité représente la limite de détection, et fournit des informations précieuses sur la sensibilité d'un test de diagnostic spécifique. Enfin, nous pouvons également mesurer la réponse immunitaire de l'hôte (= diagnostic indirect). Dans la plupart des tests de diagnostic, la réponse des anticorps d'une personne déjà infectée ou vaccinée est mesurée. Le corps humain a besoin d'environ 2 à 3 semaines pour produire des anticorps spécifiques (anticorps IgG), qui sont ensuite mesurables. Cette méthode n'est donc pas adaptée pour déterminer une infection aiguë.

Qu'est-ce qu'une PCR ?

L’Amplification en Chaîne par Polymérase (également appelée PCR pour Polymerase Chain Reaction»), est une méthode moléculaire basée sur l'amplification de l'ADN et sur la détection du produit du gène amplifié. Habituellement, un fragment d'ADN court et très spécifique est choisi comme cible. Ce fragment de gène peut être utilisé pour détecter la présence ou l'absence d'un gène entier, d'un fragment de gène ou d'une mutation ponctuelle (PCR qualitative). Alternativement il est utilisé pour quantifier une certaine quantité de copies de gènes dans un échantillon (PCR quantitative). La méthode est appliquée, par exemple, pour l'isolement sélectif de l'ADN à des fins de diagnostic de maladies génétiques ou infectieuses, ou en médecine légale.

Comment fonctionne une PCR ?

Le PCR utilise deux étapes différentes pour obtenir des millions à des milliards de copies d'ADN. Dans un premier pas se fait la séparation de la cible de l'ADN double brin par chauffage et, dans une deuxième étape, la réplication enzymatique de l'ADN par l'intermédiaire de l'ADN polymérase. En laboratoire, les réactifs nécessaires à une PCR sont mélangés dans un seul tube, et les étapes de séparation et de réplication sont répétées plusieurs fois dans un "thermocycleur". Le nombre de cycles de réplication peut influencer la sensibilité de la méthode.

Qu'est-ce qu'un test antigénique ?

Un antigène est une structure moléculaire d'un agent pathogène constituée d'acides aminés formant une protéine. Ces antigènes peuvent être reconnus par un anticorps. Cette interaction antigène-anticorps est spécifique, et peut par exemple être utilisée pour détecter un agent pathogène dans un échantillon de différents fluides corporels (par exemple l'écouvillon nasopharyngé pour la détection du SARS-CoV-2). Un autre exemple d'application de cette méthode est le test de grossesse urinaire. Contrairement aux tests PCR, les tests d'antigènes n'amplifient pas le matériel pathogène, et présentent donc une sensibilité nettement moindre. Certains antigènes parmi les agents pathogènes hautement apparentés peuvent présenter une certaine réactivité croisée. La spécificité et la sensibilité de toute méthode de diagnostic sont généralement évaluées par rapport à un test de référence, lorsqu'un test de diagnostic est mis au point. Pour le diagnostic du virus SARS-CoV-2 par exemple, la méthode de référence est la PCR sur frottis nasopharyngé qui présente une meilleure sensibilité et une meilleure spécificité que le test antigène effectué sur le même type d’échantillon.

Qu'est-ce qu'un test sérologique ?

Le terme sérologie désigne l'examen du sérum sanguin, un composant du sang dépourvu de globules blancs et rouges, de plaquettes et de facteurs de coagulation. Ce terme est utilisé pour décrire la recherche d'anticorps spécifiques dans le sérum. Les tests sérologiques servent à mesurer la réponse immunitaire contre une infection.

Que sont les anticorps ?

Un anticorps, également connu sous le nom d'immunoglobuline, est une protéine hautement spécifique. Les anticorps sont produits par des cellules immunitaires spécifiques, les lymphocytes B. Ceux-ci font partie du système immunitaire adaptatif. Ils ciblent spécifiquement des agents pathogènes comme les bactéries et les virus. La fonction d'un anticorps est de reconnaître et de se fixer à un modèle unique d'acides aminés d'un agent pathogène, appelé épitope. La plupart des anticorps se lient à différentes structures de la protéine, et peuvent être utilisés pour marquer l'antigène. Parfois, l'anticorps se lie à une zone critique d'une protéine, et la protéine perd sa fonction. Dans ce cas, l'anticorps a un potentiel inhibiteur. Les anticorps neutralisants et les lymphocytes B qui les produisent, jouent un rôle important dans la défense contre les agents pathogènes. Ils peuvent rester dans l'organisme pendant des années, voire des décennies, conférant ainsi une protection contre une seconde infection par le même agent pathogène.

Que signifie la sensibilité ?

La sensibilité est un terme statistique largement utilisé en médecine. Elle fait référence à la proportion de vrais positifs par rapport aux faux négatifs. En d'autres termes, elle indique la proportion de résultats positifs qui sont correctement identifiés, par exemple le pourcentage de personnes malades testées positives parmi celles qui sont porteuses de la maladie. En diminuant la sensibilité, on augmente le taux de faux négatifs.

Que signifie la spécificité ?

La spécificité est un terme statistique largement utilisé en médecine. Elle fait référence à la proportion de vrais négatifs par rapport aux faux positifs. En d'autres termes, elle indique la proportion de résultats négatifs qui sont correctement identifiés, par exemple il s’agit du pourcentage de personnes saines testées véritablement négatives dans une population saine. Si la spécificité est moindre, le taux de faux positifs augmente.

Qu'est-ce qu'une valeur prédictive positive ?

La valeur prédictive positive est un terme statistique qui décrit la proportion du nombre de vrais positifs par rapport au nombre de tous les positifs (vrais et faux positifs). En d'autres termes, elle indique la performance d'un test statistique pour détecter la quantité de vrais positifs.

Qu'est-ce qu'une valeur prédictive négative ?

La valeur prédictive négative est un terme statistique qui décrit la proportion du nombre de vrais négatifs par rapport au nombre de tous les négatifs (vrais et faux négatifs). En d'autres termes, elle indique la performance d'un test statistique pour détecter la quantité de vrais négatifs.

Qu'est-ce qu'une valeur prédictive négative ?

Jusqu'à quelle valeur maximale de Ct les échantillons sont-ils analysés dans les laboratoires suisses pour identifier le SARS-CoV-2 ?

La valeur ct correspond au nombre de cycles d'amplification effectués au moment où la quantité d'amplification de la cible est suffisante pour dépasser le seuil et peut être considérée positive. Cette valeur numérique est semi-quantitative, et permet d'estimer la charge virale d’un échantillon. Elle est généralement comprise entre 10 et 45. Plus la valeur Ct est élevée, plus la charge virale est faible et vice-versa, Donc, plus la valeur Ct est faible, plus la charge virale est élevée. Cependant, cette valeur absolue varie en fonction de la technique utilisée. Il est donc difficile de comparer cette valeur entre les techniques. De plus, la valeur de Ct reflète la quantité d'ARN viral dans l'échantillon, mais la qualité de l'échantillon a une influence sur ce résultat. Un échantillon mal prélevé peut donc sous-estimer la charge virale. De plus, il n'est pas possible de distinguer par PCR les virus vivants des virus morts dans l'échantillon.

Jusqu'à quelle valeur maximale de Ct les échantillons sont-ils analysés dans les laboratoires suisses pour identifier le SARS-CoV-2 ?

Quel est le nom du fabricant des tests que vous utilisez pour déterminer la présence du SARS-CoV-2 ? Avez-vous toujours utilisé le même test (même fabricant) depuis le début de la crise liée au coronavirus ? Si non : quand et pourquoi avez-vous changé ?

Tous les laboratoires ont utilisé des tests PCR de plusieurs fournisseurs ; aucun d'entre eux n'a eu la possibilité d’utiliser une seule méthode pendant la pandémie. Certains laboratoires ont initialement mis au point des méthodes "maison" pour détecter le virus, sur la base de séquences génomiques publiées. Nous étions complètement à la merci de la logistique de la production des kits, des machines ou des produits liés aux tests. La plupart des réactifs ne sont pas produits en Suisse.

Le fabricant recommande-t-il une valeur Ct maximale ? Dans l'affirmative, respectez-vous ces recommandations ? Si ce n'est pas le cas, pourquoi ?

Le nombre de cycles dépend du test utilisé, du fournisseur et de son modèle de PCR. Pour le pathogène SARS-CoV-2, il existe des centaines de tests PCR certifiées sur le marché, tous avec leurs propres caractéristiques. En Suisse, chaque laboratoire a dû contrôler la qualité des tests sélectionnés en comparant les résultats obtenus avec des échantillons échangés entre laboratoires, puis avec les contrôles de qualité distribués par des centres reconnus (CSCQ, MQ, QCMD, INSTAND). Les fabricants, via leur certification (CE-IVD et autres), sont responsables pour les informations techniques sur leur PCR. Les laboratoires, leurs sociétés faîtières ou les centres de référence vérifient et publient leurs résultats et recommandations pour les tests utilisés.

Depuis le début de la crise liée au coronavirus, avez-vous toujours utilisé la même valeur de Ct dans les tests du même fabricant ? Si ce n'est pas le cas, l'avez-vous augmentée ou diminuée ? De combien d'unités ?

Il est bien connu qu'une réponse positive après un très grand nombre de cycles d'amplification doit être interprétée selon des critères précis. Chaque système en tient compte. Par exemple, la forme de la courbe observée sur tous les systèmes de PCR en temps réel, ainsi que la valeur maximale du nombre de cycles où le résultat semble être positif (seuil de cycle) font partie des critères d'acceptation du résultat. Les fabricants sont tenus de mettre en place un algorithme, et le laboratoire de vérifier la pertinence du test.