Le mot virus est apparu en 1599 et signifiait à l’origine « venin ».
Une très ancienne forme de vaccination connue sous le nom de variolisation a été développée il y a plusieurs milliers d’années en Chine. Elle consistait à appliquer des matériaux provenant de personnes atteintes de variole afin d’immuniser d’autres personnes. En 1717, Lady Mary Wortley Montagu a observé cette pratique à Istanbul et a tenté de la populariser en Grande-Bretagne, mais elle a rencontré une résistance considérable. En 1796, Edward Jenner a mis au point une méthode beaucoup plus sûre, utilisant la variole bovine pour immuniser avec succès un jeune garçon contre la variole, et cette pratique a été largement adoptée. Des vaccinations contre d’autres maladies virales ont suivi, notamment la vaccination réussie contre la rage par Louis Pasteur en 1886. La nature des virus, cependant, n’était pas claire pour ces chercheurs.
En 1892, le biologiste russe Dmitry Ivanovsky a utilisé un filtre Chamberland pour essayer d’isoler les bactéries qui causent la maladie de la mosaïque du tabac. Ses expériences ont montré que les extraits de feuilles écrasées de plants de tabac infectés restaient infectieux après filtration. Ivanovsky a rapporté qu’un minuscule agent infectieux ou toxine, capable de passer le filtre, pouvait être produit par une bactérie.
En 1898, Martinus Beijerinck a répété le travail d’Ivanovski mais est allé plus loin et a fait passer « l’agent filtrable » d’une plante à l’autre, a trouvé l’action non diminuée et a conclu qu’il était infectieux – se répliquant dans l’hôte – et donc pas une simple toxine. Il l’a appelé contagium vivum fluidum. La question de savoir si l’agent était un « fluide vivant » ou une particule restait cependant ouverte.
En 1903, il a été suggéré pour la première fois que la transduction par les virus pouvait provoquer le cancer. En 1908, Bang et Ellerman ont montré qu’un virus filtrable pouvait transmettre la leucémie du poulet, des données largement ignorées jusque dans les années 1930, lorsque la leucémie a été considérée comme cancéreuse. En 1911, Peyton Rous a rapporté la transmission du sarcome du poulet, une tumeur solide, par un virus, et c’est ainsi que Rous est devenu le « père de la virologie des tumeurs ». Le virus a ensuite été appelé Rous sarcoma virus 1 et considéré comme un rétrovirus. Plusieurs autres rétrovirus cancérigènes ont été décrits depuis.
L’existence de virus qui infectent les bactéries (bactériophages) a été reconnue pour la première fois par Frederick Twort en 1911, et, indépendamment, par Félix d’Herelle en 1917. Comme les bactéries pouvaient être facilement cultivées, cela a conduit à une explosion de la recherche en virologie.
La cause de la pandémie dévastatrice de grippe espagnole de 1918 n’était initialement pas claire. À la fin de 1918, des scientifiques français ont montré qu’un « virus passe-filtre » pouvait transmettre la maladie à l’homme et aux animaux, répondant ainsi aux postulats de Koch.
En 1926, il a été démontré que la scarlatine est causée par une bactérie infectée par un certain bactériophage.
Alors que les virus végétaux et les bactériophages peuvent être cultivés comparativement facilement, les virus animaux nécessitent normalement un animal hôte vivant, ce qui complique énormément leur étude. En 1931, il a été démontré que le virus de la grippe pouvait être cultivé dans des œufs de poule fécondés, une méthode qui est encore utilisée aujourd’hui pour produire des vaccins. En 1937, Max Theiler a réussi à cultiver le virus de la fièvre jaune dans des œufs de poule et a produit un vaccin à partir d’une souche virale atténuée ; ce vaccin a sauvé des millions de vies et est encore utilisé aujourd’hui.
Max Delbrück, un chercheur important dans le domaine des bactériophages, a décrit le « cycle de vie » de base d’un virus en 1937 : plutôt que de « croître », une particule virale est assemblée à partir de ses éléments constitutifs en une seule étape ; finalement, elle quitte la cellule hôte pour infecter d’autres cellules. L’expérience de Hershey-Chase en 1952 a montré que seul l’ADN et non les protéines pénètre dans une cellule bactérienne lors d’une infection par le bactériophage T2. La transduction des bactéries par les bactériophages a été décrite pour la première fois la même année.
En 1949, John F. Enders, Thomas Weller et Frederick Robbins ont signalé la croissance du poliovirus dans des cellules embryonnaires humaines cultivées, premier exemple significatif d’un virus animal cultivé en dehors des animaux ou des œufs de poule. Ce travail a aidé Jonas Salk à dériver un vaccin contre la polio à partir de virus polio désactivés ; ce vaccin s’est avéré efficace en 1955.
Le premier virus qui a pu être cristallisé et dont la structure a donc pu être élucidée en détail était le virus de la mosaïque du tabac (TMV), le virus qui avait été étudié auparavant par Ivanovski et Beijerink. En 1935, Wendell Stanley a réalisé sa cristallisation pour la microscopie électronique et a montré qu’il restait actif même après cristallisation. Des images claires de diffraction des rayons X du virus cristallisé ont été obtenues par Bernal et Fankuchen en 1941. Sur la base de ces images, Rosalind Franklin a proposé la structure complète du virus de la mosaïque du tabac en 1955. Toujours en 1955, Heinz Fraenkel-Conrat et Robley Williams ont montré que l’ARN purifié du TMV et sa protéine de capside (enveloppe) peuvent s’auto-assembler en virions fonctionnels, ce qui suggère que ce mécanisme d’assemblage est également utilisé au sein de la cellule hôte, comme Delbrück l’avait proposé auparavant.
En 1963, le virus de l’hépatite B a été découvert par Baruch Blumberg qui a ensuite développé un vaccin contre l’hépatite B.
En 1965, Howard Temin a décrit le premier rétrovirus : un virus dont le génome ARN a été transcrit de manière inverse en ADN complémentaire (ADNc), puis intégré dans le génome de l’hôte et exprimé à partir de ce modèle. L’enzyme virale transcriptase inverse, qui, avec l’intégrase, est un trait distinctif des rétrovirus, a été décrite pour la première fois en 1970, indépendamment par Howard Temin et David Baltimore. Le premier rétrovirus infectant l’homme a été identifié par Robert Gallo en 1974. On a découvert par la suite que la transcriptase inverse n’est pas spécifique aux rétrovirus ; les rétrotransposons qui codent pour la transcriptase inverse sont abondants dans les génomes de tous les eucaryotes. Dix à quarante pour cent du génome humain dérive de tels rétrotransposons.
En 1975, le fonctionnement des oncovirus a été considérablement clarifié. Jusqu’à cette date, on pensait que ces virus étaient porteurs de certains gènes appelés oncogènes qui, insérés dans le génome de l’hôte, provoquaient des cancers. Michael Bishop et Harold Varmus ont montré que l’oncogène du virus du sarcome de Rous n’est en fait pas spécifique du virus mais est contenu dans le génome d’animaux sains de nombreuses espèces. L’oncovirus peut activer ce proto-oncogène bénin préexistant, le transformant en un véritable oncogène qui provoque le cancer.
1976 voit la première épidémie enregistrée de la maladie à virus Ebola, une maladie hautement létale transmise par le virus.
En 1977, Frederick Sanger réalise le premier séquençage complet du génome d’un organisme, le bactériophage Phi X 174. La même année, Richard Roberts et Phillip Sharp ont montré indépendamment que les gènes des adénovirus contiennent des introns et nécessitent donc un épissage des gènes. On s’est rendu compte plus tard que presque tous les gènes des eucaryotes ont également des introns.
Une campagne de vaccination mondiale menée par l’Organisation mondiale de la santé de l’ONU a permis d’éradiquer la variole en 1979.
En 1982, Stanley Prusiner découvre les prions et montre qu’ils provoquent la tremblante du mouton.
Les premiers cas de sida sont signalés en 1981 et le VIH, le rétrovirus qui en est à l’origine, est identifié en 1983 par Luc Montagnier, Françoise Barré-Sinoussi et Robert Gallo. Des tests permettant de détecter l’infection par le VIH en décelant la présence d’anticorps anti-VIH ont été mis au point. Les efforts de recherche considérables qui ont suivi ont fait du VIH le virus le mieux étudié. Le virus de l’herpès humain 8, à l’origine du sarcome de Kaposi, souvent observé chez les patients atteints du sida, a été identifié en 1994. Plusieurs médicaments antirétroviraux ont été mis au point à la fin des années 1990, ce qui a permis de réduire considérablement la mortalité due au sida dans les pays développés. Le traitement existant pour le VIH comprend une multitude de médicaments différents, collectivement appelés thérapie antirétrovirale hautement active (HAART). La HAART s’attaque à de nombreux aspects différents du virus VIH, réduisant efficacement ses effets en dessous du seuil de détection. Toutefois, lorsque l’administration de la HAART est interrompue, le VIH rebondit. Cela est dû au fait que la HAART ne s’attaque pas aux cellules du VIH infectées de manière latente, qui peuvent se réactiver.
Le virus de l’hépatite C a été identifié à l’aide de nouvelles techniques de clonage moléculaire en 1987, ce qui a conduit à des tests de dépistage qui ont considérablement réduit l’incidence de l’hépatite post-transfusionnelle.
Les premières tentatives de thérapie génique impliquant des vecteurs viraux ont commencé au début des années 1980, lorsque des rétrovirus ont été développés pour insérer un gène étranger dans le génome de l’hôte. Ils contenaient le gène étranger mais ne contenaient pas le génome viral et ne pouvaient donc pas se reproduire. Les tests sur les souris ont été suivis de tests sur les humains, à partir de 1989. Les premières études sur l’homme ont tenté de corriger la maladie génétique de l’immunodéficience combinée sévère (SCID), mais le succès clinique a été limité. Entre 1990 et 1995, la thérapie génique a été testée sur plusieurs autres maladies et avec différents vecteurs viraux, mais il est apparu clairement que les attentes initialement élevées étaient exagérées. En 1999, un nouveau revers est survenu lorsque Jesse Gelsinger, 18 ans, est décédé lors d’un essai de thérapie génique. Il avait subi une grave réaction immunitaire après avoir reçu un vecteur adénovirus. Un succès dans la thérapie génique de deux cas de SCID lié à l’X a été signalé en 2000.
En 2002, il a été signalé que le poliovirus avait été assemblé synthétiquement en laboratoire, représentant le premier organisme synthétique. L’assemblage du génome de 7741 bases à partir de zéro, en commençant par la séquence d’ARN publiée du virus, a pris environ deux ans. En 2003, une méthode plus rapide a permis d’assembler le génome de 5386 bases du bactériophage Phi X 174 en deux semaines.
Le mimivirus géant, en quelque sorte un intermédiaire entre les procaryotes minuscules et les virus ordinaires, a été décrit en 2003 et séquencé en 2004.
La souche du virus de la grippe A de sous-type H1N1 qui a tué jusqu’à 50 millions de personnes pendant la pandémie de grippe espagnole en 1918 a été reconstituée en 2005. Des informations sur la séquence ont été reconstituées à partir d’échantillons de tissus conservés de victimes de la grippe ; un virus viable a ensuite été synthétisé à partir de cette séquence. La pandémie de grippe de 2009 a impliqué une autre souche d’influenza A H1N1, communément appelée « grippe porcine ».
En 1985, Harald zur Hausen avait montré que deux souches de papillomavirus humain (HPV) provoquent la plupart des cas de cancer du col de l’utérus. Deux vaccins protégeant contre ces souches ont été mis sur le marché en 2006.
En 2006 et 2007, il a été rapporté que l’introduction d’un petit nombre de gènes de facteurs de transcription spécifiques dans des cellules de peau normales de souris ou d’humains peut transformer ces cellules en cellules souches pluripotentes, appelées cellules souches pluripotentes induites. La technique utilise des rétrovirus modifiés pour transformer les cellules ; c’est un problème potentiel pour la thérapie humaine car ces virus intègrent leurs gènes à un endroit aléatoire du génome de l’hôte, ce qui peut interrompre d’autres gènes et potentiellement provoquer un cancer.
En 2008, on a décrit le virophage Sputnik, le premier virophage connu : il utilise la machinerie d’un virus auxiliaire pour se reproduire et inhibe la reproduction de ce virus auxiliaire. Sputnik se reproduit dans des amibes infectées par le mamavirus, un parent du mimivirus mentionné ci-dessus et le plus grand virus connu à ce jour.
Un rétrovirus endogène (ERV) est un élément viral dans le génome qui a été dérivé d’un rétrovirus dont le génome a été incorporé dans le génome de la lignée germinale d’un certain organisme et est donc copié à chaque reproduction de cet organisme. On estime qu’environ 9 % du génome humain provient de VRE. En 2015, il a été démontré que les protéines d’un VRE sont activement exprimées dans les embryons humains âgés de 3 jours et semblent jouer un rôle dans le développement embryonnaire et protéger les embryons de l’infection par d’autres virus.
Depuis l’invention de l’Organ-on-a-chip dans les années 2010, l’approche d’ingénierie a trouvé une application dans l’étude de nombreuses maladies. L’approche a également été introduite en virologie et des modèles de puces sont en cours de développement. Citons par exemple l’invention du modèle de la grippe par le groupe de Donald E. Ingber, l’invention du modèle de la maladie à virus Ebola par le groupe d’Alireza Mashaghi et l’invention du modèle de l’hépatite virale par le groupe de Marcus Dorner. L’approche des puces d’organes remplacera probablement les modèles animaux pour la virologie humaine.