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 – 30 ans

L’HEPATITE C. Histoire naturelle de l’ infection

Décès

350 000 – 500 000 morts/an.

Stéatose

DiabètesDéso

rdre

s Mét

abol

ique

s

L’HEPATITE C. facteurs de pathogenèseInfection chronique

CancerCirrhose

Fibrose

Décès

Inflammation

Infection chronique

Stéatose

Diabètes

CancerCirrhose

FibroseDé

sord

res M

étab

oliq

ues

Décès

L’HEPATITE C. facteurs de pathogenèse

Facteurs environnementaux / hôte

Inflammation

Infection chronique

Stéatose

Diabètes

CancerCirrhose

FibroseDé

sord

res 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 vivo

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 vitro

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 vivo.

VHC, génotype1b isolat N2

Promoteur albumine

SV40 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

=

AG

Enzymes de la lipogenèse

bHLH

SRE

bHLH

CTD

SREBP1c actif

précurseurSREBP1c

Nombre Taille*

* Capside VHC génotype 3 > génotype 1

(stéatose)GoutteletteLipidique

ApoB

Pré-VLDL

VLDL

sécrétion

MTP

Stressdu RE

PERTURBAT IONS METABOL IQUES

INDUITES PAR LE VHC

PERTURBAT IONS METABOL IQUES

INDUITES PAR LE VHC

FL-N/35

HyperinsulinémieHOMA > WT

Intolérantes au glucose

Clamp euglycémique hyper-insulinémique Insulinorésistance hépatique

État pré-diabétique

Insuline

PIP2

Pi3K

PIP3

PDK1P

-Ser 241

RécepteurInsuline

SOSC3

P

IRS2

P-Tyr

DAGTG

PSer 728-

Glut2

Glucose

?

P

FoxO1

FoxO1Ser 256-

PSer 9-

GSK3β

Glycogènesynthase

Glycogène (Stockage glucose)

GSK3β

IRE

PGC1α

IRE

GK

PEPCKG6PCIGFBP1

Gluconéogenèse

GlycolyseFoxO1

AKT P-Ser 473P Thr 308-

P70S6K P-Thr 389

PThr 229-

S6PSer

240/244-

Ser-P

Protéasome

Dégradation

PP Ser-

PERTURBAT IONS METABOL IQUES

INDUITES PAR LE VHC

PThr 566

PKCε

InsulineRécepteurInsuline

P

IRS2

Pi3K

PIP2 PIP3

PDK1

AKT P-Ser 473P Thr 308-

P-Ser 241

P Ser-

Protéasome

Dégradation

P

IRE

FoxO1

FoxO1

GK

PEPCKG6PCIGFBP1PGC1α

Ser 256-

Gluconéogenèse

Glycolyse

P70S6K P-Thr 389

PThr 229-

PKCεP

Ser 728-

SOSC3 PThr 566

P-Tyr

S6P

Glut2

Glucose

?

GSK3βP

Ser 9-

GSK3β

Glycogènesynthase

Glycogène (Stockage glucose)

IRE

FoxO1

Ser 240/244-

PP Ser-

Down

Up

No change

DAG

TG

PSer 728-

CORE

14.3.3

P E RT U R B AT I O N S M E TA B O L I Q U E S I N D U I T E S

PA R L E V H C

14.3.3CORE

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 Rectum18%

Prostate14%

Estomac12%

Foie10%

Incidence des cancersEstimation mondiale 2012

Poumon

34.7%

Foie16.3

%Estomac

15.8%

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 cm FL-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

FasL Hépatocyte

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

CH3CH3 CH3

β-Caténine

AKTP

c-Mycc-Mycc-Myc

VHC

Envi

ronn

emen

t pro

pice

à la

tran

sfor

mati

on c

ellu

laire

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/thréonine kinase.

• Akt intègre des signaux de plusieurs acteurs membranaires et intracellulaires.

• Régule un ensemble de fonctions biologiques.

• Akt est une sérine/thréonine kinase.

• Akt intègre des signaux de plusieurs acteurs membranaires et intracellulaires.

• Régule un ensemble de fonctions biologiques.

Angiogenèse

La voie de signalisation Akt

PThr308

PH

HM

Kinase AKT

Pser473

Activation d’Akt par le VHC

VHCActivité kinase Akt

SH2Cat. p110α

p85PI3K

PP

PP

P

P

PI2P

Tyr- P

RTK

GF GF

P Thr308

PH

HMKinase

AKT actif

PI3P

PP

P

PP

P

P

P

PTEN

Pser473

P

PH

Kina

se

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 depto

r

mLST8mTOR

PP

mTORC1

Raptor

PRAS40 mLST8

mTOR PP ser2481

ser2448mTOR

inactif

mTOR PP ser2481

ser2448

PThr1135

PP

Sin1

Thr86

Ser2448

TSC2

TSC1

VHC?

VHC?

SH2Cat. p110α

p85PI3K

PP

PP

P

P

PI2P

Tyr- P

RTK

GF GF

P Thr308

PH

HMKinase

AKT

PI3P

PP

P

PP

P

P

P

PTEN

P

PH

Kina

se

PDK1actif

ser241

Activation d’Akt par le VHC:conséquences Down

Up

No change

Noyau

Pser473

INSULINO-RESISTANCE

P TSC2

TSC1

CROISSANCE

SURVIE CELLULAIRE

BADP

FoxO1Néoglucogenèse

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 VHCSYNTHESE

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.

QUESTIONS ?