Les biocontaminations des aliments et des bioproduits (produits de la biotechnologie)

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Les biocontaminations des aliments et des
bioproduits (produits de la biotechnologie)
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• Effets de ces biocontaminations
• Effets positifs
• Microorganismes utiles pour la fabrication du
  produit
• Effets négatifs
• Microorganismes
• - altérant la qualité du produit
• - dangereux pour la sécurité du consommateur du
  produit

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• Plan
• 1- Les originesdes biocontaminations
• 2- Les effets positifs et négatifs des
  biocontaminations

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1- Les origines des biocontaminations
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• Origine des microorganismes des aliments et des
  bioproduits
• - Origine exogène (contamination par eau, sol,
  air, poussières)
• - Origine endogène (microorganismes présents
  naturellement dans le produit lui-même)

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1-1- Origine exogène des microorganismes
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1-1-1- Contamination par la flore tellurique
(flore du sol)

• Flore du sol toujours importante les seules
  bactéries dans un sol riche représentent jusqu'à
  12 tonnes à l'hectare !
• Un gramme de terre prélevé peut contenir de un à
  trois milliards de bactéries et 100 millions de
  moisissures et levures

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• Genres présents extrêmement variables.
• Parmi les bactéries les plus représentées
• - les Actinomycètes,
• - Pseudomonas,
• - et bien sûr les sporulés comme Bacillus,
  Clostridium, etc..
• Présence également de moisissures
• et de levures

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• Produits les plus exposés
• - les légumes,
• - les fruits.

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1-1-2- Contamination par la flore de leau

• Origine des microorganismes de leau
• - microorganismes du sol, des végétaux bordant
  les cours deau et des plantes aquatiques
• - microorganismes provenant de la pollution
  animale et humaine des cours deau et donc
  notamment microorganismes de contamination
  fécale.

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• Nature des microorganismes de leau
• Flore abondante et diversifiée Pseudomonas,
  Acinetobacter(coques Gram ), Vibrio,
  Flavobacterium, Aeromonas, Alcaligenes, etc.

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• Nature des microorganismes de leau
• S'y ajoute ensuite fréquemment une flore fécale
  par contamination humaine ou animale
  entérobactéries, entérocoques, Clostridium, et
  éventuellement des virus (Entérovirus ou encore
  le virus de l'hépatite A).

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• Entérovirus virus non-enveloppés à ARN simple
  brin de polarité positive appartenant à la
  famille des Picornaviridae. ...
• Virus de lhépatite A virus à ARN sans
  enveloppe et entouré dune capside protéique.

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• Les eaux utilisées en industrie sont donc
  systématiquement traitées,
• mais l'aliment peut avoir été contaminé par des
  eaux sur le site de production (eaux
  d'arrosage).

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1-1-3- Contamination par la flore de lair

• Origine des microorganismes de lair
• microorganismes en transit fixés sur des
  poussières ou des aérosols et véhiculés par eux
  provenant
• - dans une salle vide du sol
• - dans une pièce dans laquelle se trouvent des
  personnes des chaussures, des vêtements, de la
  peau, des cheveux, du rhinopharynx.

• Conséquence la composition de la flore de
  lair dépend essentiellement de lactivité qui
  est exercée

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• Nature des microorganismes de l air
• - Bactéries résistant bien à la dessication
  sporulés, Micrococcus, Staphylococcus, peu de
  Gram -
• - Moisissures Aspergillus, Penicillium
• - Plus rarement des levures

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• - Bactéries résistant bien à la dessication
  sporulés, Micrococcus, Staphylococcus, peu de
  Gram -

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• Nature des microorganismes de l air
• - Moisissures Aspergillus, Penicillium

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Conséquences de la présence des microorganismes
en suspension dans lair

• Très grande importance du rapport surface /
  volume dans la contamination aérienne
• Difficulté de bien contrôler cette contamination
  (importance de la filtration de lair, de la
  fermeture des portes, du contrôle des flux des
  matières, des produits et du personnel, de
  lutilisation de salles blanches.

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1-1-4- Contamination par la flore humaine

• L'Homme manipulant les produits, la flore qu'il
  porte est évidemment source de contamination
  fréquente
• la flore oro-pharyngée,
• la flore commensale du tube digestif,
• la flore cutanée

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• Flore oro-pharyngée
• Streptococcus,
• Staphylococcus, etc.,
• contaminante par
• les toux, éternuements,
• les goûtages,
• et les mains sales (mouchages),

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• Flore commensale du tube digestif
• Flore riche en anaérobies (sporulés comme
  Clotridium ou non), en entérobactéries
  (Salmonella, Shigella), Staphylococcus aureus..,
  etc
• Flore contaminante essentiellement par les mains
  sales si pas de lavage à la sortie des toilettes.

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• Flore cutanée constituée
• d'une flore résidente
• Flore toujours présente sur la peau, souvent
  organisée en micro-colonies en surface de la
  couche kératinisée, et qu'il n'est pas possible
  d'éliminer en totalité,comprenant par exemple
  Staphylococcus epidermidis et d'autres
  staphylocoques, Propionibacterium acnes, des
  corynébactéries, etc.
• d'une flore transitoire
• Flore non permanente, et qui peut être éliminée
  par des méthodes d'hygiène appropriées), issue
  des flores oro-pharyngées, commensales, etc.

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• Intérêt du lavage des mains pour éliminer la
  flore transitoire,
• mais limites du fait de la flore résidente.

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• Remarque
• - Possibilité deffets positifs de cette flore
  lors de certaines productions locales artisanales
  (raisins foulés aux pieds, alcools produits par
  mastication puis fermentation de végétaux, etc.)
• - mais généralement effets négatifs flore
  d'altération, parfois même une flore pathogène
  (les pathogènes pour l'Homme sont évidemment
  souvent hébergés par des Hommes).

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1-1-5- Contamination par la flore du matériel des
locaux

• Atelier de production, tout comme le matériel
  utilisé, sont souvent source de contamination,
• - soit par portage d'une des flores de leau,
  du sol, de lair, du personnel,
• - soit parce que le lieu ou le matériel est
  naturellement contaminé (rôle des caves en
  fromagerie traditionnelle).

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1-2- Origine endogène des microorganismes
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• Microorganismes provenant de lorganisme à
  partir duquel le produit est fabriqué
• - microorganismes commensaux
• - microorganismes pathogènes

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1-2-1- Flore commensale

• 1-2-1-1- Microorganismes présents sur les
  légumes, les fruits mal lavés

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• 1-2-1-2- Microorganismes provenant des animaux
• a/ microorganismes présents sur la peau, le
  pelage, le plumage et les muqueuses de lanimal
  pouvant devenir contaminant
• - lors de la traite pour le lait (Lactobacillus
  et Lactococcus du pis)
• - lors de labattage dun animal

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• b/ Microorganismes dorigine intestinale
  contaminant notamment
• la viande
• lœuf

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• Contamination de la viande
• - soit à loccasion de léviscération de
  lanimal et / ou de sa découpe
• - soit par passage dans le sang en période
  post prandiale si abattage réalisé lorsque
  lanimal nest pas a jeun

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• Contamination de lœuf
• Œuf expulsé du corps de la poule via le
  cloaque, donc au contact de résidus de matières
  fécales
• Contamination inévitable de la coquille (mais
  il n'y a normalement pas développement de
  contaminant dans l'œuf au moins les deux première
  semaines).

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1-2-2- Flore pathogène

• 1-2-2-1- Cas de la flore pathogène des matières
  végétales
• - Pas de danger direct pour le consommateur car
  les microorganismes phytopathogènes sont presque
  tours inoffensifs pour lhomme et lanimal
• - Risque daltération du produit par ces
  microorganismes

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• 1-2-2-2- Cas de la flore pathogène des matières
  animales
• - Danger possible pour le consommateur car
  certains microorganismes pathogènes pour lanimal
  peuvent être pathogènes pour lhomme
• (ex Salmonella, Brucella, Mycobacterium
  bovis)

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2- Conséquences de la contamination
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• Les microorganismes contaminant l'aliment sy
  développent, augmentant la charge microbienne de
  celui-ci, dès lors que les conditions sont
  favorables, et notamment
• le pH,
• le potentiel redox
• la disponibilité de l'eau
• la température
• la composition de l'aliment lui-même, qui fournit
  les nutriments disponibles pour le métabolisme
  microbien.

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• Le pH doit être
• proche de la neutralité (7 à 9 souvent) pour la
  plupart des bactéries,
• parfois plus acide
• ou, plus rarement, plus alcalin pour un certain
  nombre de Champignons (levures, moississures)

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La disponibilité de l'eau Paramètre
caractéristique Aw ou activité de
l'eau, Valeur très limitante pour la plupart
des bactéries, un peu moins pour les moisissures
(voir cours de 1ère année) ,
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Influence de la température qui permet de
distinguer des aptitudes très différentes entre
microorganismes - psychrophiles, -
psychrotrophes, - mésophiles, - thermophiles.
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Bilan Selon la composition de laliment,
certains microorganismes vont se développer
davantage que dautres. La flore définitive dun
aliment est toujours différente de la flore
originelle. La multiplication des microorganismes
dans laliment va - soit provoquer des effets
indésirables (altérations de laliment, maladies
du consommateur) - soit permettre une
production du bioproduit.
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2-1- Conséquences négatives
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• Les microorganismes, pour se développer
• utilisent les biomolécules contenues dans le
  produit comme nutriments et altèrent ainsi les
  qualités organoleptiques
• épuisent l'aliment, en certains nutriments et
  altèrent ainsi les qualités nutritives
• produisent des métabolites secondaires et des
  déchets pouvant ainsi altérer les qualités
  organoleptiques et / ou être dangereux pour la
  santé du consommateur.

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• Conséquences
• Modifications des caractéristiques
  organoleptiques du fait
• modification de la texture du produit
• modification de la composition biochimique du
  produit,
• modification des propriétés physico-chimiques
  aussi (acidification par exemple production et
  consommation de gaz etc.)
• Effet pathogène du produit du fait
• de la présence de toxines uniquement
• de la présence des microorganismes

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2-1-1- Modifications des propriétés
organoleptiques

• Sont dues au développement de microorganismes
  
• - responsables de protéolyse, de lipolyse
• - produisant des molécules aux odeurs
  désagréables
• NH3 (par désamination des acides aminés),
• amines (par décarboxylation des acides
  aminés),
• H2S (par dégradation des acides aminés
  soufrés)

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2-1-2- Création dintoxications

• Un certain nombre de microorganismes peuvent
  être à lorigine de troubles chez le consommateur
  
• - soit uniquement par production de toxines
  induisant une intoxination (entérotoxine de
  Staphylococcus aureus, toxine de Clostridium
  botulinum, toxines de Bacillus cereus)
• - soit par virulence avec éventuellement
  production de toxines (Salmonella, Shigella,
  Yersinia, Listeria, .)

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2-1-2-1- CAS DES INTOXINATIONS ALIMENTAIRES
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a/ Exemple cas du botulisme

• Toxine secrétée par un des 8 types de Clostridium
  botulinum (bacille Gram , anaérobie strict,
  sporulé de variété antigénique A, B, C1, C2, D,
  E, F, G, doù la sécrétion de 8 variétés de
  toxines ayant des caractéristiques antigéniques
  différentes).
• Maladie  jamais  contractée par lingestion de
  bacilles (pas de production de toxines dans
  lintestin sans doute en raison de la flore
  commensale associée).

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Cas du botulisme

• Propriétés des toxines botuliniques
• Résistantes à lacidité gastrique et aux enzymes
  digestives
• Dénaturables par la chaleur, doù la perte de la
  toxicité (et du caractère antigénique)
• Inactivables par le chlore (important dans les
  eaux dalimentation)
• Effet toxique considérable par action sur le
  système nerveux
• (neurotoxine responsable dune paralysie
  musculaire flasque)

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(No Transcript)
51

• Aliments en cause
• Conserves mal stérilisées contenant des spores
  non détruites, notamment
• conserves de végétaux car présence de spores dans
  la terre,
• conserves de poissons et de crustacés car
  présence des spores dans les sédiments marins.
• Jambons crus artisanaux (porc hébergeant
  Clostridium botulinum en commensal dans son
  intestin et qui peut passer dans les muscles si
  abattage non correct ou en période
  post-prandiale).

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• Pour que la toxine soit produite, il faut
• anaérobiose,
• pH du milieu supérieure à 4,5
• absence de nitrites
• concentration en NaCl inférieure à 10g/L.

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• Traitement
• sérothérapie antitoxique (injection
  dantitoxines)
• traitement symptomatique notamment respiration
  assistée.

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b/ Exemple cas de lentérotoxine
staphylococcique

• Lagent
• Toxine secrétée par certains Staphylococcus
  aureus (il en existe 8 immunotypes).

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• Propriétés des entérotoxines staphylococciques
• Très grande résistance
• Résistance à de nombreuses enzymes protéolytiques
  (trypsine, chymotrypsine, papaïne)
• Thermorésistance (chauffage 1 heure à 100C et
  quelques minutes à 120C pour obtenir la
  dénaturation)
• Effet toxique dû à son action de superantigène
  (voir cours sur les toxines). Hyperproduction
  dinterleukines par les lymphocytes anormalement
  activés en grand nombre par le superantigène
  quest cette toxine.

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• Aliments en cause
• Salaisons (Staphylococcus aureus cultive en
  milieu hypersalé),
• Charcuteries,
• Pâtisseries à cause des crèmes,
• Laitages et glaces.....
• Origine des microorganismes contaminant
• Essentiellement contamination exogène par le
  manipulateur (ayant un furoncle, une plaie
  infectée ou hébergeant des bactéries dans ses
  fosses nasales ou goûtant les plats).
• Éventuellement contamination endogène de la
  matière première.

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c/ cas de Bacillus cereus

• Lagent
• Toxine émétisante qui a peut-être aussi une
  action de superantigène secrétée par Bacillus
  cereus bacille Gram sporulé, catalase ,
  aérobie

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• Aliments en cause (retenir avant tout le riz !)
• - Riz préparé dans les restaurants orientaux
• Origine des microorganismes contaminant
• - Origine tellurique le plus souvent et la
  bactérie ensuite doit pouvoir se multiplier dans
  laliment.

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• Ne pas oublier la production damines biogènes
  comme lhistamine
• - daflatoxines

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2-1-2-2- CAS DES INFECTIONS ALIMENTAIRES
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• a/ Principales bactéries en cause
• - Salmonella (50 des toxinfections alimentaires
  en France),
• - Shigella ,
• - EIEC, EPEC, EHEC,
• - Listeria monocytogenes,
• - Yersinia enterolitica ,
• - Clostridium perfringens de type A

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• b/ Mécanisme physiopathologique
• Invasion de la muqueuse intestinale
• Possibilité de multipliecation dans la cellule et
  envahissement des cellules voisines,
• Mise en place parfois dune réaction
  inflammatoire, avec destruction des cellules,
  provoquant un certain nombre de troubles (fièvre,
  selles sanglantes, diarrhée).
• Production fréquente de cytotoxines (Shiga
  toxine)
• Possibilité d'invasion de l'organisme suivie
  éventuellement dune septicémie.
• Libération de LPS, par les Gram négatif, chez des
  individus sensibles, pouvant provoquer des
  troubles majeurs liés aux interleukines libérées
  par les macrophages infectés choc toxique,
  observé en particulier lors de la typhoïde, mais
  rare.
• Dans le cas des Listeria, l'infection intestinale
  est limitée dans ses manifestations et chez
  certains individus sensibles, une méningite,
  précédée d'une septicémie, peut apparaître. La
  transmission au fœtus provoque souvent avortement
  ou infection néonatale gravissime

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• c/ Cas particulier des infections alimentaires à
  Clostridium perfringens A
• Bactéries en cause
• Clostridium perfringens en grande quantité dans
  un aliment
• Clostridium perfrigens bacille Gram ,
  anaérobie strict, réduisant les sulfites en
  sulfures, cultivant à 46C, même en présence de
  cyclosérine.

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• Mécanisme physiopathologique
• Clostridium perfringens A ingérés avec laliment.
• Sporulation des bactéries dans lintestin.
• Libération dans lintestin dune entérotoxine,
  produite en quantité excessive, protéine qui est
  un des éléments structuraux de la spore. Cest
  une protéine comportant 2 zones zone hydrophile
  et zone hydrophobe.
• Fixation de lentérotoxine sur un récepteur
  membranaire de la cellule intestinale par sa zone
  hydrophile.
• Internalisation de lentérotoxine dans la
  cellule intestinale et déclenchement des
  troubles.
• Action cytotoxique (activité lécithinasique)
  création de pores dans la membrane de la cellule
  intestinale, d'où fuite deau, de NaCl et donc
  diarrhées.

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• Aliments en cause
• Aliments ayant subi une contamination fécale.
• Beaucoup daliments responsables, essentiellement
  
• viandes de mammifères ou de volailles cuites en
  grande quantité en sauce ou bouillies et
  consommées froides le lendemain après une
  mauvaise conservation.
• plats cuisinés à base de viande.

Au cours de la cuisson de ces grandes quantités,
le réchauffement des parties internes est lent.
Comme il chasse O2, les quelques spores présentes
sont activées par le choc thermique et donnent
des cellules végétatives qui vont se multiplier
pendant le refroidissement lent.
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• d/ Infections alimentaires virales
• Exemples de virus
• - Virus de lhépatite A
• - Enterovirus,
• - Rotavirus (virus le plus fréquemment en cause
  dans les diarrhées sévères des nourrissons et des
  jeunes enfants)
• -

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• a/ Infections alimentaires virales
• Aliments en cause
• - eaux souillées
• - coquillages
• - légumes, fruits lavés avec une eau souillée

68
(No Transcript)
69
(No Transcript)
70
(No Transcript)
71
(No Transcript)
72

• Quelques rappels du cycle de multiplication des
  virus animaux
• Phase de pénétration
• Phase déclipse
• Phase de maturation
• Phase de libération

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• Pénétration des virus animaux par un
  mécanisme dendocytose des virus animaux (1 à 6)

Invagination de la membrane de la cellule animale
Formation dune vacuole dendocytose avec la
particule virale à lintérieur
Fusion de lenveloppe du virus avec la membrane
de la vésicule libération de la nucléocapside
dans le cytoplasme de la cellule infectée
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• Autre mécanisme de pénétration par fusion

Fusion de la double couche phospholipidique de
lenveloppe du virus avec la double couche
phospholipidique de la membrane plasmique de la
cellule
Libération de la nucléocapside dans le cytoplasme
de la cellule infectée
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• Pénétration suivie dune décapsidation
  permettant la libération de lacide nucléique
  dans le cytoplasme de la cellule animale (action
  denzymes de la cellules hôte pour dégrader les
  protéines de la capside)
• - dès la pénétration si virus à multiplication
  cytoplasmique
• - ou plus tardivement si virus à multiplication
  nucléaire

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Chez les virus à ADN phase précoce de la phase
déclipse

ARN polymérase cellulaire Ribonucléotides
cellulaires
Gènes précoces
ARN messagers précoces
Ribosomes, AA, facteurs délongation cellulaires
Protéines précoces enzymatiques ADN
polymérases, inhibiteurs des synthèses
cellulaires
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Phase tardive de la phase déclipse chez les
virus à ADN

DNA polymérase virale nucléotides cellulaires
1 ADN viral
n ADN viraux
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3-1- Cas des virus à ADN3-1-2- Phase tardive

ARN polymérase Ribonucléotides cellulaires
Gènes tardifs
ARN messagers tardifs
Ribosomes, AA, facteurs délongation cellulaires
Protéines structurales