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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.