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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 – 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 ?