PATHOGENÈSE DES LÉSIONS HÉPATIQUES DU VHC :

Mécanismes moléculaires

Dr. Hervé LERAT, Ph.D., HDR

Université Paris-Est / INSERM U955, Equipe 18Département de Virologie Moléculaire et Immunologie

Hôpital Henri Mondor, Créteil, France.

Infection par le VHC

Hépatite C aigüe asymptomatique (80%)

Réponse immunitaire efficace

Guérison spontanée

15-35%

Hépatite C chronique

Cirrhose

Carcinome hépatocellulaire

65-85%

1-5% par an

5-20%

Infection chronique

60-70%

20

–3

0 an

s

L’HEPATITE C. Histoire naturel le de l ’ infection

Décès

350 000 – 500 000 morts/an.

Stéatose

DiabètesD

éso

rdre

s M

étab

oliq

ues

L’HEPATITE C. facteurs de pathogenèse

Infection chronique

CancerCirrhose

Fibrose

Décès

Inflammation

Infection chronique

Stéatose

Diabètes

CancerCirrhose

FibroseD

éso

rdre

s M

étab

oliq

ues

Décès

L’HEPATITE C. facteurs de pathogenèse

Facteurs environnementaux

/ hôte

Inflammation

Infection chronique

Stéatose

Diabètes

CancerCirrhose

FibroseD

éso

rdre

s M

étab

oliq

ues

Décès

L’HEPATITE C. facteurs de pathogenèse

Protéines virales,

propriétés intrinsèques

Inflammation

L’HEPATITE C. Physiopathologie de l ’ infection

• HYPOTHESE:

• Des propriétés intrinsèques des protéines virales modifient les

fonctions de la cellule infectée.

• QUESTIONS:

• Pathogenèse : Mécanismes moléculaires ?

• Rôle direct des protéines virales?

• APPROCHES EXPERIMENTALES

• Modélisation in vivo

• Etude moléculaire des modulations des fonctions cellulaires par les

protéines virales, en l’absence de cirrhose et d’inflammation.

Coût, disponibilité, problèmes éthiques.

Pathologies hépatiques à long terme?

L’HEPATITE C. Modèles d’étude in v ivo

Animaux naturellement susceptibles à

l’infection:

Chimpanzé

Toupaye

Animaux chimériques (foie humanisé)

uPA/SCID

huHep.

Disponibilité des hépatocytes.

Reproductibilité des infections.

L’HEPATITE C. Modèles d ’étude in v itro

Génome, fonctions cellulaires altérés.

Clone de virus adapté.

Cultures d’hépatocytes primaires humains

Infection in vitro

Cultures cellulaires de lignées d’hépatomes humains

Transfection du génome viral (réplicon)

Infection in vitro (JFH1)

Pathogenèse de l ’ infection par le VHC.

Approche expérimentale in v ivo.

VHC, génotype1b isolat N2

Promoteur

albumineSV40

polyA

C E1 E2 p7 NS2 NS3 4A NS5A NS5BNS4B

Micro-injection FL-N/35

Faible expression des

protéines et ARNm du VHC

Pas de réponse

immunitaire contre le VHC

Pas d’inflammation

détectable

Foie

CHCStéatose

PERTURBATIONS METABOLIQUES INDUITES PAR LE VHC

• OBSERVATIONS CLINIQUES:

• Prévalence stéatose 40% patients VHC+

• Infection VHC: facteur indépendant de risque pour développement

diabète type 2.

• Régression après thérapie antivirale

• QUESTION:

• Mécanismes moléculaires?

• APPROCHE EXPÉRIMENTALE

• Recherche de ces pathologies dans le modèle FL-N/35

• Recherche des perturbations de signalisations intra-hépatocytaire

liées à l’expression des protéines virales.

Citrate

Acetyl-CoA

Malonyl-CoA

Acyl-CoAs

Lipogenèse

ATP-CL

ACC

FAS

SCD1

=

Enzymes de la lipogenèse

bHLH

SRE

CTD

SREBP1c actif

précurseurSREBP1c

Nombre

Taille*

* Capside VHC génotype 3 > génotype 1

(stéatose)GoutteletteLipidique

ApoB

Pré-VLDL

VLDL

sécrétion

MTP

Stress

du RE

PERTURBATIONS

METABOLIQUES

INDUITES PAR LE VHC

PERTURBATIONS

METABOLIQUES

INDUITES PAR LE VHC

FL-N/35

HyperinsulinémieHOMA > WT

Intolérantes au glucose

Clamp euglycémiquehyper-insulinémique

Insulinorésistance hépatique

État pré-diabétique

Insuline

PIP2 PIP3

PDK1P

-Ser 241

RécepteurInsuline

SOSC3

P

IRS2

P-Tyr

DAG

TG

PSer 728-

Glut2

Glucose

?

P

FoxO1

FoxO1Ser 256-

PSer 9-

GSK3β

Glycogènesynthase

Glycogène (Stockage glucose)

GSK3β

IRE

PGC1α

IRE

GK

PEPCK

G6PC

IGFBP1

Gluconéogenèse

GlycolyseFoxO1

AKTP-Ser 473

P Thr 308-

P70S6K P-Thr 389

PThr 229-

S6P

Ser240/244-

Ser-P

Dégradation

PP

Ser-

PERTURBATIONS

METABOLIQUES

INDUITES PAR LE VHC

PThr 566

PKCε

InsulineRécepteurInsuline

P

IRS2

PIP2 PIP3

PDK1

AKTP-Ser 473

P Thr 308-

P-Ser 241

P Ser-

Dégradation

P

IRE

FoxO1

FoxO1

GK

PEPCK

G6PC

IGFBP1

PGC1α

Ser 256-

Gluconéogenèse

Glycolyse

P70S6K P-Thr 389

PThr 229-

PKCε

PSer 728-

SOSC3 PThr 566

P-Tyr

S6P

Glut2

Glucose

?

GSK3β

PSer 9-

GSK3β

Glycogènesynthase

Glycogène (Stockage glucose)

IRE

FoxO1

Ser240/244-

PP

Ser-

Down

Up

No change

DAG

TG

PSer 728-

CORE

14.3.3

P E R T U R B A T I ON S

M E T A B O L I Q U E S I N D U I T E S

P A R L E V H C

14.3.3

CORE

PERTURBATIONS METABOLIQUES INDUITES PAR LE VHC

Résultats/Discussion:

Augmentation de la lipogenèse, stéatose.

Diminution de la sécrétion des VLDL

Voie synthèse/sécrétion lipidique étroitement liée à la production de

particules virales. Production de membranes, de sites de production de

particules. Avantage pour la virus.

Intolérance au glucose et insulinorésistance hépatique (états

prédiabétiques).

Signalisation hépatique insuline inhibée. Néoglucogenèse stimulée.

Bénéfique pour la réplication? Dommage collatéral? Favorable à la

croissance tumorale.

Le cancer du foie viro-induit, contexte global

Incidence (/an): 782 000, et 746 000 morts en 2012 soit 10% de la mortalité mondiale associée aux cancers.

Etiologies principales: infections virales B et C.

Données combinées hommes + femmes, Sources: WHO, GBD report, 2012

746 000

782 000

Poumon24%

Sein22%

Colon Rectum

18%

Prostate14%

Estomac12%

Foie10%

Incidence des cancersEstimation mondiale 2012

Poumon34,7%

Foie16,3%

Estomac15,8%

Colon Rectum15,1%

Sein11,4%

Prostate6,7%

Cancers: Mortalité annuelleEstimation mondiale 2012

Autres

VHC

VHB

100%

75%

50%

25%

0%

MECANISMES DE L’HEPATOCARCINOGENESE

INDUITE PAR LE VHC

CONTEXTE:

Incidence CHC sur cirrhose VHC+ > cirrhose auto-immune. CHC

sur foie non-cirrhotique

QUESTION:

Mécanismes moléculaires (initiation)?

Rôle oncogénique direct des protéines virales?

APPROCHE EXPÉRIMENTALE

Validation du modèle FL-N35

Recherche des perturbations de signalisations intra-

hépatocytaire liées à l’expression des protéines virales.

Validation chez l’homme.

1 cm

1 cmFL-N/35-170UNC

FL-N/35-171UNC

1 cm FL-N/35-102CERFE

C E1 E2 p7 NS2 NS3 4A NS5A NS5BNS4B

FL-N/35

♂ > 1 an8 % à 30 %

MECANISMES DE L’HEPATOCARCINOGENESE

INDUITE PAR LE VHC

Fas

FasLHépatocyte

VHC (NS5A)

calpaïne

VHC (NS2)

CIDE-B

Fragmentation ADN

Etape vers le cancer

Persistance virale

Lymphocyte T cytotoxique

APOPTOSE

caspase 3 caspase 9

cytochrome C

caspase 8 Bid

mitochondrie

MECANISMES DE

L ’HEPATOCARCINOGENESE

INDUITE PAR LE VHC

ROSc-Myc

GADD45β

Lésions ADN

Réparationde l’ADN

Progression incontrôlée

du cycle cellulaire

M

G1G2

S

G0

CH3

CH3 CH3

β-Caténine

AKT

P

c-Mycc-Myc

c-Myc

VHC

Envi

ron

ne

men

t p

rop

ice

à la

tra

nsf

orm

atio

n c

ellu

lair

e

MECANISMES DE

L ’HEPATOCARCINOGENESE

INDUITE PAR LE VHC

Résultats/Discussion:

Inhibition de l’apoptose (voie Fas).

Diminution de l’expression d’un suppresseur de tumeur (GADD45β)

Augmentation de l’expression d’un oncogène (c-myc)

Lésions de l’ADN de la cellule hôte

Dérégulation du cycle cellulaire.

Survie de la cellule infectée. Bénéfique pour le virus.

MECANISMES DE L’HEPATOCARCINOGENESE

INDUITE PAR LE VHC

Adapted from: Lemon & McGivern, Gastroenterology (2012) 142:1274–1278

StressOxydant

Environnement pro-carcinogèneEnvironnement pro-carcinogène

VHC Protéines Virales

Lésions de l’ADN

MODIFICATIONSÉPIGÉNÉTIQUES

B I D

Réparation défective

AKTP

CH3CH3

β-caténineβ-caténine

c-MYCc-MYCc-MYCc-MYC GADD45β

INHIBITIONAPOPTOSE

PROLIFÉRATIONCELLULAIRE

RECRUTEMENT CELLULES SOUCHES

INSTABILITÉ GÉNOMIQUE

Dysfonction Mitochondriale

Dysfonction Mitochondriale

Syndrome Métabolique

(Diabète, stéatose)

Un lien mécanistique entre ces deux pathologies retrouvées chez les patients infectés par le VHC ??

CHCDT2

Akt est activé dans de nombreux cancers(Altomare, DA. et al., 2005)

Akt est un acteur majeur de la signalisation du récepteur à insuline.

Une perte de fonction d’Akt 2 est liée à l’apparition d’un DT2.(George et al., 2004; Cho et al., 2001)

Akt, acteur important de la pathogenèse du VHC ?

La voie de signalisation Akt

• Akt est une sérine/thréoninekinase.

• Akt intègre des signaux deplusieurs acteurs membranaireset intracellulaires.

• Régule un ensemble de fonctionsbiologiques.

• Akt est une sérine/thréoninekinase.

• Akt intègre des signaux deplusieurs acteurs membranaireset intracellulaires.

• Régule un ensemble de fonctionsbiologiques.

Angiogenèse

La voie de signalisation Akt

PThr308

PH

HM

Kinase AKT

Pser473

Activation d’Akt par le VHC

VHCActivité kinase Akt

p110α

p85PI3K

P

P

PP

P

P

PI2P

Tyr- P

RTK

GF GF

P Thr308

PH

HM

Kinase

AKT actif

PI3P

P

P

P

P

P

P

P

P

PTEN

Pser473

P

PH

Kin

ase

PDK1actif

ser241

Activation d’Akt par le VHC:mécanisme moléculaire Down

Up

No change

PP2A

PH

PHLPP

p70S6K

P

P

P

Thr229

Thr389

mTORC2 actif

Rictor

Protor

deptor

mLST8

mTOR

PP

mTORC1

Raptor

PRAS40

mLST8

mTOR PP ser2481

ser2448

mTOR

inactif

mTOR PP ser2481

ser2448

PThr1135

PP

Sin1 Thr86

Ser2448

TSC2

TSC1

VHC?

VHC?

p110α

p85PI3K

P

P

PP

P

P

PI2P

Tyr- P

RTK

GF GF

P Thr308

PH

HM

Kinase

AKT

PI3P

P

P

P

P

P

P

P

P

PTEN

P

PH

Kin

ase

PDK1actif

ser241

Activation d’Akt par le VHC:conséquences Down

Up

No change

Noyau

Pser473

INSULINO-RESISTANCE

PTSC2

TSC1

CROISSANCE

SURVIE CELLULAIRE

BADP

FoxO1

Néoglucogenèse

Ser256

P

Dégradation

FoxO1P

• L’expression des protéines du VHC dans l’hépatocyte est

cytopathique per se.

• La cirrhose n’est pas un pré requis au développement de CHC : en

accord avec données cliniques (méta-analyse, Maisonneuve 2009)

• L’expression des protéines du VHC crée un environnement pro-

carcinogène dans le foie.

PHYSIOPATHOLOGIE DE L ’INFECTION PAR LE VHC

SYNTHESE

PERSPECIVES/QUESTIONS

• Rôle de l’INFLAMMATION?– Provoquer une inflammation hépatique (régime gras, LPS)

• Rôle du microenvironnement immunitaire?– Problème lié au modèle murin

• Patients guéris. Susceptibilité accrue au développement de CHC?

– Nouveau modèle inductible.