Thérapie génique, hépatocyte growth factor (HGF)et effet anti-fibrosant

Jean-Marie PERON

Service d’Hépatologie, CHU Purpan, Toulouse.

X ue et al. ont étudié la restauration de la massehépatique après hépatectomie chez des souris porteu-ses de cirrhose, par transfert in vivo du gène HGF

(Hepatocyte Growth Factor) [1]. Le rationnel de l’étude était quela capacité de régénération hépatique après hépatectomie estamoindrie en cas de cirrhose rendant la résection de certainestumeurs hépatiques difficile voire impossible. Il s’agit d’uneproblématique récurrente dans la prise en charge chirurgicale ducarcinome hépatocellulaire qui ouvre sur une thématique plusvaste qui est l’amélioration de la régénération hépatique.

L’HGF a été choisi pour ses capacités de stimuler lamitogenèse hépatique et son activité antifibrosante [2, 3]. Sonadministration pourrait donc permettre de faciliter la régénéra-tion hépatique même en présence de cirrhose. Sa demi-vie dansle sang est courte comme pour toutes les cytokines, de l’ordre de3 à 5 min ce qui rend son utilisation thérapeutique impossible pardes approches conventionnelles. Xue et al. ont utilisé l’électropo-ration qui est une technique de transfert de gène in vivopermettant une expression prolongée du transgène [1]. Sonprincipe est d’appliquer des impulsions électriques à des cellules.Cela crée des pores transitoires dans leur membrane externe etpermet aux molécules d’ADN administrées conjointement ensolution de pénétrer dans la cellule et à la protéine d’intérêt d’êtresynthétisée. Cette approche était initialement utilisée in vitro surdes cellules en culture mais, plusieurs équipes ont récemmentmontré que son application in vivo était possible et bien tolérée enparticulier dans le domaine de l’hépatologie [4, 5]. Les avanta-ges de cette technique de transfert de gène sont la sécurité, lafacilité d’utilisation, la possibilité de répéter les injections et detransfecter tous types de tissus.

L’HGF nécessite un clivage protéolytique pour être activé. Ceclivage peut avoir lieu dans la circulation mais surtout au niveaudes tissus où ce facteur devient actif. Cette régulation permet delimiter la régénération aux tissus qui en ont besoin.

Xue et al. ont induit la cirrhose chez des souris paradministration intragastrique de tétrachlorure de carbone (CCL4)[1]. Le transfert in vivo du gène HGF était ensuite réalisé parélectroporation, dans les cellules du muscle tibial antérieur, 4jours avant une hépatectomie partielle. Cette résection compre-nait 70 % du parenchyme hépatique. Une nouvelle séanced’électroporation était ensuite réalisée toutes les semaines. Lessouris étaient sacrifiées 2, 4, 10 et 14 jours après l’hépatectomie.Un groupe de souris cirrhotiques avec résection hépatique maissans transfert du gène HGF (injection du plasmide nu) a servi decontrôle.

Les injections répétées intramusculaires du gène HGF asso-ciées, à l’électroporation ont permis d’obtenir une augmentationsignificative de l’ordre de 3 fois et persistante du taux plasmati-que d’HGF. Cette expression d’HGF n’a toutefois pas modifié lamatrice extracellulaire et donc la fibrose chez les animaux nonopérés. Cela est probablement expliqué par le fait que l’HGF n’apas été activé localement du fait de l’absence d’hépatectomie.

Une augmentation du poids des animaux traités et surtout dupoids du foie par rapport aux contrôles était constatée dès le 2e

jour et était maximale au 10e jour, témoignant de l’augmentationde la régénération hépatique sous l’effet de l’HGF. En corollaire,les marqueurs de la prolifération cellulaire que sont PCNA etKi67 étaient également augmentés de façon plus importante etplus précoce dans le groupe traité par l’HGF. Les modificationsde la matrice extracellulaire sous l’effet de l’HGF après hépatec-tomie ont été mesurées par histologie après coloration. Quatrejours après la résection chirurgicale, la matrice extracellulaireétait déjà moins importante dans le groupe traité par l’HGF pourdevenir au 14e jour non mesurable et donc comparable à celle dufoie normal.

Ces constatations anatomo-pathologiques étaient associées àune amélioration des paramètres biologiques de surveillance desfonctions hépatiques. L’élévation de la bilirubine était moinsimportante et moins prolongée dans le groupe traité,6,24 mg/dL au maximum comparé à 15,86 mg/dL pour legroupe contrôle (p < 0,001). Contrairement à celui des animauxcontrôles, le taux de bilirubine était revenu à la normale 14 joursaprès l’hépatectomie chez les animaux traités par l’HGF.L’élévation de l’activité des aminotransférases était moins mar-quée et plus rapidement normalisée dans le groupe traité. Lanormalisation de l’albuminémie était plus rapide dans le groupetraité.

L’ensemble de ces résultats témoigne de l’efficacité de cetteapproche thérapeutique de transfert de gène pour améliorersignificativement la régénération hépatique post hépatectomie.Le mécanisme physiopathologique de cette amélioration aensuite été étudié. Xue et al. ont montré que les protéines kinasesphosphorylées p44-MAPK (Erk 1) et p42-MAPK (Erk2) étaientexprimées plus précocement (dès le 2e jour pour atteindre un tauxmaximal au 4e jour) dans le groupe HGF [1]. En comparaison,leur expression atteignait un taux maximal au 10e jour dans legroupe contrôle. Surtout l’augmentation de l’expression persistaitjusqu’au 14e jour dans le groupe traité contrairement au groupecontrôle. Ces protéines permettent la prolifération cellulaire. Ellesproviennent de l’activation de la voie de signalisation Ras → Raf→ Mek → Erk-MAPK après liaison de l’HGF à son récepteurc-met. Il s’agit d’un proto-oncogène également présent dans denombreux organes et en particulier sur les hépatocytes. Cetteliaison HGF/c-met entraîne une dimérisation d’un récepteur quidevient phosphorylé sur des résidus tyrosine et peut alors activerdifférentes voies de signalisation aboutissant à la proliférationcellulaire. Ces expériences montrent que l’HGF exogène synthé-tisé par les cellules musculaires génétiquement modifiées stimulel’activation de cette voie de signalisation dans la cirrhose.L’HGFA est un des activateurs majeurs de la régénérationhépatique. Il permet en particulier l’activation de l’HGF en clivantscHGF une protéine précurseur inactive [2]. Son expression esteffondrée chez les animaux atteints de cirrhose. Xue et al.montrent dans la dernière série d’expériences que l’expressionde HGFA qui est à un taux faible du fait de la cirrhose est presque

© Masson, Paris, 2004. Gastroenterol Clin Biol 2004;28:9899

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normalisée sous l’effet de l’HGF. Cela suggère que l’activité deHGFA pourrait être restituée par l’accumulation in vivo de HGFpar l’intermédiaire d’un feedback positif.

Ces résultats expérimentaux montrent qu’il est possibled’améliorer la régénération hépatique après hépatectomie chezdes animaux porteurs de cirrhose. La régénération hépatiquecorrespond à une hyperplasie compensatrice après hépatectomiepartielle. Elle permet chez l’homme de réaliser des résectionspouvant aller jusqu’à 80 % du foie fonctionnel. En cas decirrhose, l’évaluation du foie fonctionnel est plus difficile et lesrésections étendues exposent à une insuffisance hépatiquepost-opératoire potentiellement létale. La régénération hépatiquepermet dans un laps de temps variable, de reconstituer totalementla masse hépatique initiale, après de multiples divisions de tousles types de cellules hépatiques. La réplication s’arrête en raisonde nombreux mécanismes de contrôle dont le plus important estvraisemblablement le Transforming Growth Factor beta (TGF�)[6]. Un grand nombre de processus régulateurs et d’interactionscomplexes de différentes cytokines sont impliqués dans larégénération hépatique [6]. Plusieurs facteurs de croissance ontété identifiés ces dernières années dont les principaux sontl’Epidermal Growth Factor (EGF), le Transforming Growth Factoralpha (TGF-α), l’Interleukine-6 (IL-6) et l’HGF étudié dans cetravail. Il s’agit d’une glycoprotéine hétérodimérique comportantune chaîne lourde α et une chaîne légère � [2]. Il est égalementmitogène pour l’épithélium bronchique, les cellules endothélialeset les cellules des canaux épithéliaux mammaires. Cette cytokineest synthétisée par les cellules mésenchymateuses de différentsorganes. Dans le foie, elle est synthétisée par les cellules stellaires,les cellules de Kuppfer et les cellules endothéliales mais pas parles hépatocytes. L’HGF nécessite un clivage protéolytique pourêtre activé. Différentes protéases peuvent assumer cette fonctiondont l’HGFA étudié dans cet article semble être une des plusimportantes. L’HGF assure l’initiation de la régénération hépati-que par voie endocrine, synthèse à distance, et sa poursuite parvoie paracrine, synthèse in situ, par les cellules stellaires.

La stimulation de la régénération hépatique pose la questionévidente de la carcinogénèse en particulier sur un foie decirrhose. Ce problème n’a pas été abordé dans ce travail mais onpeut penser que le risque d’hépatocarcinogénèse sera d’autantplus important que la stimulation est prolongée et la cirrhoseévoluée avec présence de nodules dysplasiques. D’autres étudesseront nécessaires afin d’évaluer spécifiquement ce point.

Xue et al. confirment l’effet antifibrosant de l’HGF dans cemodèle expérimental [1]. Ils montrent une diminution de lamatrice extra-cellulaire chez les animaux traités. Les mécanismesqui peuvent être avancés sont l’augmentation de l’activitécollagenase intrahépatique, qui permet la dégradation de lamatrice extracellulaire et la diminution du taux d’ARNm duprocollagene et de TGF� qui en plus d’être un inhibiteur decroissance des hépatocytes est un facteur important de fibrosehépatique. Ueki et al. avaient préalablement montré que latransfection de cellules musculaires de rats porteurs de cirrhoseavec le gène d’HGF utilisant des liposomes comme vecteurpermettait d’obtenir une réduction de la fibrose de l’ordre de 70% et une amélioration de la survie [7].

En conclusion ce travail, 1) décrit une nouvelle technique detransfert de gène in vivo qui pourrait avoir sa place enhépatologie, 2) montre l’efficacité de l’HGF dans l’augmentationde la régénération hépatique après hépatectomie, 3) et ladiminution de la fibrose chez des animaux porteurs de cirrhoseouvrant potentiellement la voie à de nouvelles thérapeutiqueschez l’homme.

REFERENCES

1. Xue F, Takahara T, Yata Y, Kuwabara Y, Shinno E, Nonome K, et al.Hepatocyte growth factor gene therapy accelerates regeneration incirrhotic mouse livers after hepatectomy. Gut 2003;52:694-700.

2. Zarnegar R, Michalopoulos GK. The many faces of Hepatocyte GrowthFactor : from hepatopoiesis to hematopoiesis. J Cell Biol 1995;129:1177-80.

3. Fujimoto J. Reversing liver cirrhosis : impact of gene therapy for livercirrhosis. Gene Ther 1999;6:305-6.

4. Yamashita Y, Shinada M, Hasegawa H, Minagawa R, Rikimaru T,Hamatsu T, et al. Electroporation mediated interleukin-12 gene therapyfor hepatocellular carcinoma in the mice model. Cancer Res 2001;61:1005-12.

5. Matsuno Y, Iwata H, Umeda Y, Takagi H, Mori Y, Kosugi A, et al.Hepatocyte growth factor gene transfer into the liver via the portal veinusing electroporation attenuates rat liver cirrhosis. Gene Ther 2003;18:1559-66.

6. Blanc P, Maurel P, Larrey D, Michel H. Régénération hépatocytaire.Gastroenterol Clin Biol 1993;17:376-85.

7. Ueki T, Kaneda Y, Tsutsui H, Nakanishi K, Sawa Y, Morishita R, et al.Hepatocyte growth factor gene therapy of liver cirrhosis in rats. NatureMed 1999;5:226-30.

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