Aventures des virus et rétrovirus
Article mis en ligne le 28 mars 2020
dernière modification le 6 avril 2020

par Laurent Bloch

Alors que les bactéries sont des organismes vivants capables de se reproduire, les virus, de façon à peine métaphorique, sont des objets informatiques, ce qui m’autorise à en parler puisque je suis informaticien (je me suis fait relire par des biologistes qui m’ont suggéré quelques modifications). Pour expliquer que les virus ne sont pas des organismes vivants François Jacob écrit : « Placés en suspension dans un milieu de culture, ils ne peuvent ni métaboliser, ni produire ou utiliser de l’énergie, ni croître, ni se multiplier, toutes fonctions communes aux êtres vivants ». Pour proliférer, un virus doit insérer son génome dans celui d’un organisme vivant, son hôte.

Un virus banal est constitué d’un filament d’ADN (acide désoxyribonucléique) qui constitue son génome. Un rétrovirus est constitué d’un filament d’ARN (acide ribonucléique). Le génome est codé dans un alphabet à quatre lettres, A (adénine), C (cytosine), T (thymine), G (guanine) de l’ADN, les nucléotides. Un gène (un ou plusieurs mots du génome), pour être exprimé, doit d’abord être transcrit en ARN messager (même séquence que l’ADN en remplaçant le T de la thymine par U de l’uracile), qui va le transmettre au mécanisme de traduction cellulaire.

Le génome permet la biosynthèse de protéines. Un gène codé dans l’ADN est transcrit en ARN par l’enzyme ARN polymérase, nucléotide pour nucléotide en remplaçant le T (thymine) de l’ADN par le U (uracile) de l’ARN. Ce brin d’ARN messager est ensuite traduit en protéine par le ribosome, un organe de la cellule qui assemble les acides aminés pour former les protéines conformément au code génétique. C’est ainsi que les protéines (éventuellement toxiques pour l’hôte) encodées dans l’ADN d’un virus sont synthétisées par le mécanisme cellulaire de l’hôte.

Les acides aminés constitutifs des protéines présentes dans les organismes vivants sont au nombre de 20. Pour désigner 20 entités différentes avec un alphabet de 4 caractères il faut 3 caractères. Les parties codantes du génome sont donc traduites par groupes de 3, les codons. Un codon de trois nucléotides permettrait de désigner 64 acides aminés, mais il n’y en a que 20 : certains acides aminés sont désignés par plusieurs codons, le code génétique est un code dégénéré.

Par exemple, si l’on considère le fragment d’ADN ci-dessous, voici ce que donneront sa transcription, puis sa traduction :

Les astérisques dans la séquence protidique représentent le codon STOP, soit en ARN UAG, ou UGA, ou UAA.

On remarque que si, au lieu de commencer la traduction par le codon AUG, on décale d’un nucléotide et on commence par UGG, on obtient une protéine complètement différente. Ce type d’erreur se nomme frame shift, la structure en double hélice de l’ADN introduit une redondance dans le codage qui permet au mécanisme cellulaire de corriger ce type d’erreur.

D’autre part, l’enzyme ADN polymérase permet la réplication de l’ADN. C’est ainsi que le virus voit sa reproduction assurée par le mécanisme cellulaire de l’hôte. Et le génome du virus se trouve inséré dans le génome de la cellule hôte.

Le cas des virus à ARN, ou rétrovirus, tels que le VIH ou les Coronavirus, est légèrement différent. Pour que le mécanisme cellulaire de l’hôte puisse les reproduire, il faut qu’ils soient retranscrits en ADN, et pour cela ils comportent le code de leur transcriptase inverse, qui permet ensuite le traitement décrit pour les virus à ADN. C’est un peu comme pour certains virus informatiques, qui comportent sous forme chiffrée leur propre programme de décompression et déchiffrement, ce qui rend leur détection plus difficile.

La transcriptase inverse commet beaucoup d’erreurs, ce qui explique le taux élevé de mutations des rétrovirus. Certains rétrovirus peuvent soumettre directement leur ARN à la machinerie du ribosome, mais en général la biosynthèse des protéines passe par une première étape de transcription inverse.

Qu’un virus ne soit pas un organisme vivant, contrairement aux bactéries, induit des différences quant à leurs conditions respectives de conservation et de prolifération. Une bactérie capable d’infecter un organisme humain vivra et proliférera de préférence dans des conditions de température et d’humidité proches de celles de cet organisme, c’est pourquoi le froid du frigidaire ou du congélateur nous en protège, et qu’au contraire le climat tropical humide la rend plus dangereuse. Un virus tel que SRAS-CoV-2, lui, peut résister au froid, comme un aliment conservé au frigidaire.

Cet article est très sommaire. Pour en savoir plus sans entreprendre un master de biologie je ne saurais trop vous conseiller un excellent petit livre de vulgarisation, Au cœur de la vie, la cellule, de Dominique Morello, une vraie biologiste, qui vous confirmera que la cellule est un ordinateur.