La grippe aviaire : passage d'une barrière interspécifique
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Activité proposée par : Sylvie FANFANO et Chantal LOEVENBRUCK |
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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.
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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.
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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 ) |
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Hémagglutinine de référence
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Hémagglutinine « H 1 »
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Hémagglutinine « H 2 »
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Hémagglutinine « H 3 »
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Hémagglutinine « H 4 »
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Hémagglutinine « H 5 »
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Hémagglutinine nbsp;« H 6 »
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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.
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hémagglutinine |
AA différent |
affinité pour le récepteur humain |
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nombre |
position |
nature |
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H1 |
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H2 |
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H3 |
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H4 |
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H5 |
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H6 |
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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.
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 .