Enseigner les Sciences de la nature

logo ensl   Logo du ministère de l'éducation
logo CIRI logo Immuniser Lyon
logo LBMC logo Musée Mérieux
Logo Inserm igfl igfl logo CREATIS
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo geo 3d
Logo de Lyon 1 logo lgltpe 
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo LBMC
logo LBMC
logos composé logo COP In My City logo Investissement d'avenirLogo du musée de Confluences
logo Météo France Logo du musée de Confluences
logo EVSlogo Grand Lyon

La grippe aviaire : passage d'une barrière interspécifique

Activité proposée par :

Sylvie FANFANO

et

Chantal LOEVENBRUCK

Atelier molécules Sylvie Chantal

 

 

DES DONNÉES SUR LES VIRUS DE LA GRIPPE :

Les virus de la grippe sont désignés par 2 lettres H et N , H pour hémagglutinine et N pour neuraminidase,  qui sont 2 molécules virales dont les fonctions  sont fondamentales pour le développement du virus.

 

virus fini.JPG

virus fini.JPG

 

L’hémagglutinine permet au virus de se fixer et de fusionner avec la cellule à infecter.

La neuraminidase participe à la diffusion du virus : elle aide les virus nouvellement fabriqués par la cellule hôte à se détacher d’elle.

 

La molécule virale Hémagglutinine doit d’abord se lier à un récepteur pour pénétrer ensuite dans les cellules que le virus va ainsi infecter. Cette liaison nécessite une reconnaissance entre les deux molécules impliquées : l’hémagglutinine et le récepteur. Cette reconnaissance est similaire à celle qui existe entre une enzyme et son substrat.

 

Ce récepteur est localisé dans la membrane des cellules hôtes des organismes qui sont donc la cible de l’infection virale.

Ce récepteur est connu. Il en existe 2 types présentant une légère différence de forme :

-          la forme aviaire possédée par les cellules des oiseaux et qui est à l’origine de l’infection virale de type aviaire

-          la forme humaine présente à la surface des cellules des Hommes qui peuvent donc être aussi infectés par les virus de cette grippe.

 

         Comment expliquer que les virus de la grippe aviaire puissent infecter l’Homme ?

 

 

Pour cela il faut se placer à l’échelle moléculaire pour comprendre comment une molécule d’hémagglutinine peut se fixer à un récepteur aviaire OU à un récepteur humain ?

 

I – IDENTIFICATION  DES HÉMAGGLUTININES CAPABLES DE SE FIXER AUX   RÉCEPTEURS HUMAINS :

Le récepteur aviaire et le récepteur humain sont des molécules connues. L’analyse de différentes souches de virus de la grippe aviaire a montré qu’ils pouvaient présenter des différences au niveau de leurs hémagglutinines. A partir de ces analyses les chercheurs ont synthétisé différentes hémagglutinines et les ont mises en présence du récepteur humain en faisant varier leur concentration. Ils ont alors mesuré leur affinité pour ce récepteur humain.

 

  Graphiques  des variations de l’affinité avec le récepteur  humain de différentes hémagglutinines en fonction de la concentration en récepteur humain  (source : S.Yamada and coll 2006  in  Nature n° 05264 vol 444/ 16 novembre 2006  )

Hémagglutinine de référence

réf-finie et contasté.jpg

Hémagglutinine « H 1 »

192-seule-finie-et-contrast.jpg

 

Hémagglutinine  « H 2 »

223-seule-finie-et-contrast.jpg

Hémagglutinine  « H 3 »

192-et-223-seules-et-finies.jpg

Hémagglutinine  « H 4 »

139--seule-et-finie-et-cont.jpg

Hémagglutinine  « H 5 »

182-seule-et-finie-et-contr.jpg

Hémagglutinine  nbsp;« H 6 »

182-seule-et-finie-et-contr.jpg

 

 

Trouvez les hémagglutinines capables de se fixer sur le récepteur humain .

 

II – COMPARAISON DES HÉMAGGLUTININES CAPABLES DE SE FIXER AUX RÉCEPTEURS HUMAINS :

 Les séquences de ces différentes hémagglutinines sont connues.

A l’aide du logiciel ANAGENE, comparez ces différentes séquences à la séquence de référence. Relevez le nombre, la position et  la nature des AA différents pour chaque hémagglutinine par rapport à l’hémagglutinine de référence et complétez le tableau ci-dessous.

 

 

 

hémagglutinine

AA différent

affinité pour le récepteur

humain

nombre

position

nature

H1

 

 

 

 

H2

 

 

 

 

H3

 

 

 

 

H4

 

 

 

 

H5

 

 

 

 

H6

 

 

 

 

 

                 Comment expliquer l’augmentation de l’affinité pour le récepteur humain ?

 

 

 

 

III-   IDENTIFICATION DES MUTATIONS A L’ORIGINE DES HÉMAGGLUTININES CAPABLES DE SE FIXER AUX RÉCEPTEURS HUMAINS :

A l’aide de l’icône CODE GENETIQUE de ANAGENE ,

Proposez une explication simple à l’échelle de l’ADN du gène viral  de ces hémagglutinines.

 

 

 

IV - STRUCTURE MOLÉCULAIRE DES HÉMAGGLUTININES CAPABLES DE SE FIXER AUX RÉCEPTEURS HUMAINS :

On veut comprendre l’impact de ces mutations à l’échelle de la molécule d’hémagglutinine qui est une protéine. Le logiciel RASTOP permet de modéliser en 3 dimensions les molécules.

Le fichier 2IBX est celui d’une hémagglutinine , molécule à symétrie axiale dont une seule extrémité est renflée , globulaire. Cette molécule est constituée de différentes sous unités.

Le fichier 1JSM est celui d’une seule de ces sous unités.

 

  • Affichez ces 2 molécules avec RASTOP .

 Dans la barre d’outils, choisir « Molécules / séquence »  Préciser alors la structure de l’hémagglutinine . (structure d’une sous unité , nombre de sous unités)

 

 

  • A partir du fichier 1 JSM qui correspond à l'hémagglutinine de référence et grâce aux fonctions de RASTOP, sélectionnez les AA trouvés précédemment et choisissez un affichage en grosses sphères de couleur différente pour chaque AA afin de les localiser à l’échelle de la molécule.

 

Localisez ces AA sur l’illustration ci dessous que vous légenderez.

Précisez alors, à l’échelle de la molécule d’hémagglutinine, la localisation de ces AA impliqués dans l’affinité différentielle pour le récepteur humain.

 

1 JSM et 2 IBX

 

 

 

 

 

                                       SYNTHESE :

Reliez toutes les informations trouvées pour expliquer comment les virus de la grippe aviaire peuvent  infecter l’Homme.

Proposez une illustration à partir d’une représentation schématique d’un virus de type aviaire, d’un virus de type  humain , d’une cellule  aviaire  et d’une cellule   humaine .

 

 

--> des éléments de réponse

--> réactions des élèves qui ont testé cette activité

Mots-clés associés :