468 B IOLOGIE CELLULAIRE
rassé de ses protéines capsidales, cet ARNm est
directement utilisé par les ribosomes cellulaires.
La première protéine importante fabriquée est une
ARN réplicase, dont la cellule est évidemment
dépourvue, et qui a la capacité à reproduire le
génome viral. À partir de la molécule initiale, plusieurs molécules complémentaires sont ainsi fabriquées, qui servent à leur tour de matrices pour
refabriquer des copies positives. Ce système d’amplification, semblable à celui décrit pour le Virus
de la grippe, permet une synthèse de plus en plus
grande de molécules d’ARN et de protéines d’origine virale. Grâce à l’emploi de précurseurs radioactifs, deux types de transcrits ont été mis en
évidence : des transcrits courts qui servent à fabriquer la majorité des protéines virales (26 S), et des
molécules complètes (42 S) qui serviront de
génomes pour les futurs virions.
En utilisant des systèmes reconstitués in vitro,
contenant des ARNm 26 S purifiés, des ribosomes
et des vésicules microsomales (voir chapitre 9), on
a montré que la traduction des transcrits courts est
un processus complexe. Celui-ci conduit simultanément à la synthèse d’une protéine qui restera
dans le hyaloplasme, et à celle de trois autres protéines (formant les spicules) qui empruntent la voie
du réticulum rugueux et deviennent des protéines
intrinsèques de ce dernier. Cette approche a permis de découvrir l’existence d’une séquencesignal d’adressage interne au polypeptide, située
après la protéine qui deviendra hyaloplasmique, et
qui dirige les ribosomes en cours de traduction
vers le réticulum rugueux. Le résultat de cette opération complexe est que les spicules viraux sont
mis en place dans le réticulum, où ils sont tournés
vers la cavité, puis ils passent à travers l’appareil
de Golgi, où ils sont glycosylés ; ils se retrouvent
enfin, après exocytose, ancrés dans la membrane
plasmique, et tournés vers l’extérieur de la cellule.
La suite du processus précise ce qui a été dit
pour le virus grippal ; 180 exemplaires de l’unique
protéine hyaloplasmique s’associent à un ARN 42 S
pour former une nucléocapside. Cette protéine
reconnaît ensuite la base des spicules tournée vers
le hyaloplasme, et le processus de bourgeonnement
est amorcé. Quand chacune des 180 molécules de
capside a fixé une protéine de l’enveloppe, la membrane cellulaire a entièrement recouvert la particule et le virion est terminé : il se détache alors de
la cellule et est libéré dans le milieu. Comme pour
tous les Virus à enveloppe, on comprend ainsi
pourquoi les lipides de celle-ci ont la même composition que ceux de la membrane plasmique, et
comment les protéines cellulaires sont exclues du
virion. Des résultats semblables sur la mise en place
des glycoprotéines de surface ont été obtenus avec
le Virus de la grippe et le Virus de la stomatite
vésiculaire (VSV).
3.1.2. É TUDE DU MATÉRIEL GÉNÉTIQUE
ET DE SON EXPRESSION
Il n’est pas possible de décrire ici dans le détail
tous les problèmes de biologie moléculaire que les
systèmes viraux ont permis d’aborder avec succès ; nous en rappellerons seulement quelques
exemples significatifs. Les expériences historiques
de H ERSHEY et C HASE, puis de F RAENKEL-CONRAT,
qui ont permis d’identifier la nature chimique du
matériel génétique du Bactériophage T4 et du
VMT, ont fait entrer la virologie dans l’ère de la
biologie moderne. C’est aussi l’étude du Bactériophage T2 qui a mis, entre autres, les chercheurs
sur la piste du concept d’ARNm (voir chapitre 4),
et c’est grâce aux Virus à génome d’ARN positif
que l’on a pu disposer de sources abondantes
d’ARNm pour tester les systèmes de traduction in
vitro et analyser le processus de synthèse des protéines. De même, les petits Virus à ADN doublebrin circulaire de Bactéries ou d’Eucaryotes ont
permis d’élucider les mécanismes enzymatiques
de la réplication, dans la mesure où ils utilisent
uniquement les protéines de l’hôte ; l’identification
et la purification de celles-ci ont à nouveau pu être
réalisées grâce à des systèmes in vitro. L’étude de
l’établissement et du contrôle de la lysogénie a
constitué un volet capital dans la compréhension
de la régulation de l’expression des gènes et du
mode d’action des répresseurs.
Plus récemment, c’est l’analyse de l’organisation et du fonctionnement des gènes de certains
Virus de cellules animales qui a conduit à la découverte de la structure discontinue (morcelée) des
gènes eucaryotiques. La mise en évidence des propriétés extraordinaires des Rétrovirus, par rapport
au dogme central de la biologie moléculaire, a
révolutionné les idées courantes et a ouvert la voie
à une conception d’un génome plus fluide que ce
que l’on croyait jusque-là. Enfin, comme on l’a
rappelé plus haut, c’est l’étude de ces mêmes
Rétrovirus, véhiculant des oncogènes variés, qui a
permis de déchiffrer les mécanismes de contrôle
du cycle cellulaire.
rassé de ses protéines capsidales, cet ARNm est
directement utilisé par les ribosomes cellulaires.
La première protéine importante fabriquée est une
ARN réplicase, dont la cellule est évidemment
dépourvue, et qui a la capacité à reproduire le
génome viral. À partir de la molécule initiale, plusieurs molécules complémentaires sont ainsi fabriquées, qui servent à leur tour de matrices pour
refabriquer des copies positives. Ce système d’amplification, semblable à celui décrit pour le Virus
de la grippe, permet une synthèse de plus en plus
grande de molécules d’ARN et de protéines d’origine virale. Grâce à l’emploi de précurseurs radioactifs, deux types de transcrits ont été mis en
évidence : des transcrits courts qui servent à fabriquer la majorité des protéines virales (26 S), et des
molécules complètes (42 S) qui serviront de
génomes pour les futurs virions.
En utilisant des systèmes reconstitués in vitro,
contenant des ARNm 26 S purifiés, des ribosomes
et des vésicules microsomales (voir chapitre 9), on
a montré que la traduction des transcrits courts est
un processus complexe. Celui-ci conduit simultanément à la synthèse d’une protéine qui restera
dans le hyaloplasme, et à celle de trois autres protéines (formant les spicules) qui empruntent la voie
du réticulum rugueux et deviennent des protéines
intrinsèques de ce dernier. Cette approche a permis de découvrir l’existence d’une séquencesignal d’adressage interne au polypeptide, située
après la protéine qui deviendra hyaloplasmique, et
qui dirige les ribosomes en cours de traduction
vers le réticulum rugueux. Le résultat de cette opération complexe est que les spicules viraux sont
mis en place dans le réticulum, où ils sont tournés
vers la cavité, puis ils passent à travers l’appareil
de Golgi, où ils sont glycosylés ; ils se retrouvent
enfin, après exocytose, ancrés dans la membrane
plasmique, et tournés vers l’extérieur de la cellule.
La suite du processus précise ce qui a été dit
pour le virus grippal ; 180 exemplaires de l’unique
protéine hyaloplasmique s’associent à un ARN 42 S
pour former une nucléocapside. Cette protéine
reconnaît ensuite la base des spicules tournée vers
le hyaloplasme, et le processus de bourgeonnement
est amorcé. Quand chacune des 180 molécules de
capside a fixé une protéine de l’enveloppe, la membrane cellulaire a entièrement recouvert la particule et le virion est terminé : il se détache alors de
la cellule et est libéré dans le milieu. Comme pour
tous les Virus à enveloppe, on comprend ainsi
pourquoi les lipides de celle-ci ont la même composition que ceux de la membrane plasmique, et
comment les protéines cellulaires sont exclues du
virion. Des résultats semblables sur la mise en place
des glycoprotéines de surface ont été obtenus avec
le Virus de la grippe et le Virus de la stomatite
vésiculaire (VSV).
3.1.2. É TUDE DU MATÉRIEL GÉNÉTIQUE
ET DE SON EXPRESSION
Il n’est pas possible de décrire ici dans le détail
tous les problèmes de biologie moléculaire que les
systèmes viraux ont permis d’aborder avec succès ; nous en rappellerons seulement quelques
exemples significatifs. Les expériences historiques
de H ERSHEY et C HASE, puis de F RAENKEL-CONRAT,
qui ont permis d’identifier la nature chimique du
matériel génétique du Bactériophage T4 et du
VMT, ont fait entrer la virologie dans l’ère de la
biologie moderne. C’est aussi l’étude du Bactériophage T2 qui a mis, entre autres, les chercheurs
sur la piste du concept d’ARNm (voir chapitre 4),
et c’est grâce aux Virus à génome d’ARN positif
que l’on a pu disposer de sources abondantes
d’ARNm pour tester les systèmes de traduction in
vitro et analyser le processus de synthèse des protéines. De même, les petits Virus à ADN doublebrin circulaire de Bactéries ou d’Eucaryotes ont
permis d’élucider les mécanismes enzymatiques
de la réplication, dans la mesure où ils utilisent
uniquement les protéines de l’hôte ; l’identification
et la purification de celles-ci ont à nouveau pu être
réalisées grâce à des systèmes in vitro. L’étude de
l’établissement et du contrôle de la lysogénie a
constitué un volet capital dans la compréhension
de la régulation de l’expression des gènes et du
mode d’action des répresseurs.
Plus récemment, c’est l’analyse de l’organisation et du fonctionnement des gènes de certains
Virus de cellules animales qui a conduit à la découverte de la structure discontinue (morcelée) des
gènes eucaryotiques. La mise en évidence des propriétés extraordinaires des Rétrovirus, par rapport
au dogme central de la biologie moléculaire, a
révolutionné les idées courantes et a ouvert la voie
à une conception d’un génome plus fluide que ce
que l’on croyait jusque-là. Enfin, comme on l’a
rappelé plus haut, c’est l’étude de ces mêmes
Rétrovirus, véhiculant des oncogènes variés, qui a
permis de déchiffrer les mécanismes de contrôle
du cycle cellulaire.