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PATHOGENÈSE DES LÉSIONS HÉPATIQUES DU VHC : Mécanismes moléculaires Dr. Hervé LERAT, Ph.D. Université Paris-Est / INSERM U955, Equipe 18 Département de Virologie Moléculaire et Immunologie Hôpital Henri Mondor, Créteil, France.

Lerat du hépatites virales 2015

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Page 1: Lerat  du hépatites virales 2015

PATHOGENÈSE DES LÉSIONS HÉPATIQUES DU VHC :

Mécanismes moléculaires

Dr. Hervé LERAT, Ph.D.

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

Hôpital Henri Mondor, Créteil, France.

Page 2: Lerat  du hépatites virales 2015

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.

Page 3: Lerat  du hépatites virales 2015

Stéatose

DiabètesD

éso

rdre

s M

étab

oliq

ues

L’HEPATITE C. facteurs de pathogenèse

Infection chronique

CancerCirrhose

Fibrose

Décès

Inflammation

Page 4: Lerat  du hépatites virales 2015

Infection chronique

Stéatose

Diabètes

CancerCirrhose

FibroseD

éso

rdre

s M

étab

oliq

ues

Décès

L’HEPATITE C. facteurs de pathogenèse

Facteurs environnementaux

/ hôte

Inflammation

Page 5: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 6: Lerat  du hépatites virales 2015

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.

Page 7: Lerat  du hépatites virales 2015

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.

Page 8: Lerat  du hépatites virales 2015

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)

Page 9: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 10: Lerat  du hépatites virales 2015

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.

Page 11: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 12: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Traduction

Ser240/244-

Ser-P

Dégradation

PP

Ser-

PERTURBATIONS

METABOLIQUES

INDUITES PAR LE VHC

PThr 566

PKCε

Page 13: Lerat  du hépatites virales 2015

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

DAG

TG

PSer 728-

SOSC3 PThr 566

P-Tyr

S6P

Traduction

Glut2

Glucose

?

GSK3β

PSer 9-

GSK3β

Glycogènesynthase

Glycogène (Stockage glucose)

IRE

FoxO1

Ser240/244-

PP

Ser-

Down

Up

No change

PERTURBATIONS

METABOLIQUES

INDUITES PAR LE VHC

Page 14: Lerat  du hépatites virales 2015

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.

Page 15: Lerat  du hépatites virales 2015

MECANISMES DE FIBROSE INDUITE PAR LE VHC

CONTEXTE:

Incidence élevée dans les foies avec inflammation

QUESTION:

Rôle direct des protéines virales?

Mécanismes moléculaires (initiation)?

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.

Page 16: Lerat  du hépatites virales 2015

C E1 E2 p7 NS2 NS3 4A NS5A NS5BNS4B

FL-N/35

CCl4

Scale bars : 100µm.

WT FL-N/35

- CCl4

+ CCl4

MECANISMES DE FIBROSE INDUITE PAR LE VHC

Page 17: Lerat  du hépatites virales 2015

Lésion hépatique chronique

Altération de la prolifération

hépatocytaire

FibrogenèseInflammation

locale

HPC Fibrogenèsepériportale

Réaction Ductulaire

Inflammation locale

Page 18: Lerat  du hépatites virales 2015

cdc25a Ub

E2F

Rb

Rb

P

E2F

Gènes phase S

(Cycline A)

Cdk2

Cyclin E

ATM

Chk 2p53

p53p21P

Degradation

cdc25a

RETARD

UbUb

Chk 2P

Chk 1P

ATR

ROSHCV

Chk 1

LÉSIONS de L’ADN

Page 19: Lerat  du hépatites virales 2015

Résultats/Discussion:

Rôle direct des protéines virales.

Augmentation de la fibrose induite par le CCl4.

Réaction ductulaire et inhibition de la prolifération hépatocytaire.

Production de ROS, lésions oxydatives de l’ADN, activation de la voie

ATM : délais transition G1/S.

Bénéfique pour la réplication? Dommage collatéral? Favorable à la

croissance tumorale.

MECANISMES DE FIBROSE INDUITE PAR LE VHC

Page 20: Lerat  du hépatites virales 2015

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.

Page 21: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 22: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 23: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 24: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 25: Lerat  du hépatites virales 2015

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

Page 26: Lerat  du hépatites virales 2015

Lésions ADN

Environnement Pro-carcinogène

Bid

InhibitionApoptose

Dysfonctionnement points de contrôle cycle cellulaire

StressOxidant

Recrutementcellules souches

BlocageCycle cellulaire

Instabilité génomique

Réparation ADNdéfective

Syndrome Métabolique(IR,stéatose)

Dysfonction Mitochondriale

+capside

Promoteur GADD45β

CH3 CH3

Gadd45b

Promoteur

c-Myc

b-cateninb-caténine

c-Myc

c-Mycc-Mycc-Myc

Pi3K/P-AKT

Modifications épigénétiques

Infection VHC Expression

Protéines Virales

PHYSIOPATHOLOGIE DE L ’INFECTION PAR LE VHC:

SYNTHESE

Page 27: Lerat  du hépatites virales 2015

• 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

Page 28: Lerat  du hépatites virales 2015

PERSPECTIVES

Objectifs: Effets de l’hyper-activation d’AKT1 et

Incidence de l’activation d’AKT1 sur le développement de CHC

Page 29: Lerat  du hépatites virales 2015

• Objectif: Etude des facteurs de comorbidité dans la carcinogenèse

hépatique induite par le VHC.

• Approche: Induire une inflammation hépatique chez les souris VHC.

Modèles basés sur l’alimentation: (High fat diet, HFD)

ND HFD

PERSPECTIVES

HFD FL-N/35

Incidence CHC

et mécanismes

Rôle des

protéines virales

Rôle de

l’inflammation

Page 30: Lerat  du hépatites virales 2015