PATHOGENPATHOGENÈÈSE DES LSE DES LÉÉSIONS SIONS HHÉÉPATIQUES DU VHC :PATIQUES DU VHC : MODMODÉÉLISATION ANIMALELISATION ANIMALE

Hervé LERATHervé LERAT

INSERM U955INSERM U955Département de Virologie Moléculaire et ImmunologieDépartement de Virologie Moléculaire et Immunologie

Physiopathologie et Thérapeutique des Hépatites Virales Chroniques (Pr. Pawlotsky)Physiopathologie et Thérapeutique des Hépatites Virales Chroniques (Pr. Pawlotsky)

Hôpital Henri Mondor, Créteil, France.Hôpital Henri Mondor, Créteil, France.

Pathogenèse associée au VHCPathogenèse associée au VHC

Cirrhose

CHC

Fibrose

Stéatose

Infection chronique

Résistance Insuline

Pancreas

Nécessité de développement de Nécessité de développement de modèles animauxmodèles animaux

Contexte d’un organe entier Contexte d’un organe entier dans un animal vivant.dans un animal vivant.

Pathologies viro-induites: contribution du virus?

Modèles animaux pour l’étude des Modèles animaux pour l’étude des pathologies induites par le VHCpathologies induites par le VHC

Primates non-humainsPrimates non-humains ChimpanzéChimpanzé OuistitiOuistiti

Modèles d’infectionModèles d’infection

Problème de disponibilité et de coût.Problème de disponibilité et de coût.

Rongeurs (“humanisés”)Rongeurs (“humanisés”) uPA/SCIDuPA/SCID TrimeraTrimera ratrat

Modèles animaux pour l’étude des Modèles animaux pour l’étude des pathologies induites par le VHCpathologies induites par le VHC

Modèles d’infectionModèles d’infection

Transgenèse murine Transgenèse murine Classique Classique Conditionnelle (système Cre/Lox)Conditionnelle (système Cre/Lox)

Modèles animaux pour l’étude des Modèles animaux pour l’étude des pathologies induites par le VHCpathologies induites par le VHC

Modèles d’expression des protéines viralesModèles d’expression des protéines virales

Avantages Avantages :: Facilité d’élevage, technique rodéeFacilité d’élevage, technique rodée Expression chronique à long termeExpression chronique à long terme Pas de réponse immunePas de réponse immune Pas de réplication virale Pas de réplication virale

The full-length HCV ORF transgenic mouse model FL-N/35

Lerat et al., Gastroenterology 2002

RNA HCV +X C57BL6J

Liver

micro-injectionsC57Bl6J x C3H/HeJ

X C57BL6JDNA HCV +

FL-NE1 E2core

NS

4a

NS3 NS4b NS5a NS5bNS2p7Albumin promoter SV40 PolyA

Genotype 1b

FL-N/35

The full-length HCV ORF transgenic mouse model FL-N/35

Lerat et al., Gastroenterology 2002

RNA HCV +X C57BL6J

Liver

micro-injectionsC57Bl6J x C3H/HeJ

X C57BL6JDNA HCV +

FL-NE1 E2core

NS

4a

NS3 NS4b NS5a NS5bNS2p7Albumin promoter SV40 PolyA

Genotype 1b

SteatosisSteatosis

CarcinomaCarcinoma

Co-fibrogenicCo-fibrogenic

+CCl4+CCl4

Hepatocellular Carcinomas

A

Lerat et al., Gastroenterology 2002.

1 cm

1 cm FL-N/35-170UNC

FL-N/35-171UNC

1 cm FL-N/35-102CERFE

Visualisation en IRM des CHC chez la souris VHC

(H. Lerat, A. Luciani et T. Décaens, données personnelles.)

Tumeur

Infection VHC

Réponse immunitaire de l’hôte Protéines virales

Hépatocarcinomes viro-induits : rôle direct ou indirect des protéines virales?

Lésions hépatiques

CirrhoseCirrhose CANCERCANCER

??

Etapes essentielles de la carcinogenèse Etapes essentielles de la carcinogenèse

Negrini et al., 2010. Nature Mol Cell Biol Rev: 11; 220-28

APOPTOSEAPOPTOSE

caspase 3 caspase 9

cytochrome C

caspase 8

Fas

FasL

Bid

Membrane cellulaire

mitochondrie

VHC (NS2)

CIDE-B

fragmentation ADN

VHC (NS5A)

calpaïne

Etape vers le cancer

Inhibition de la voie apoptotique FAS dans le foie des souris VHCInhibition de la voie apoptotique FAS dans le foie des souris VHC

DNA damage

inflammation

fibrosis

NS3-NS5A

Nox4

(M. Higgs, H. Lerat, données personnelles)

Surcharge en FER

CHC

ROS

Electron transport Complex (1) CORE

Glutathion

Production de ROS dans les souris VHC, implication sur la Production de ROS dans les souris VHC, implication sur la carcinogenèse hépatique.carcinogenèse hépatique.

GADD45γGADD45βGADD45αGADD153GADD34

Senseurs de stress

Q

MG1G2

S

G0

CyclinB1

Cdc2

Arrêt du cycle cellulaire (G2/M)

GADD45βLésions de l ’ADN

Lésions de l’ADN – La famille GADDLésions de l’ADN – La famille GADD

P

P

P

Histone H3

Histone H1

Lamine

Les protéines du VHC induisent la méthylation du promoteur de GADD45β:inhibition de sa transcription : évasion du point de contrôle.

VHC

Effects of c-Myc over-expression

c-Myc

M

G1G2

S

G0

Normal Cancer

Genomic instabilityDNA damage

SSB DSB

ROS production(reactive oxygen species)

AbnormalG1-S progression

VHC

Viral proteins

ROS production

DNA damage

CH3 CH3

Methylation

Gadd45βpromoter

Abnormal G1-S arrestDefective DNA repair

HCC

Molecular mechanisms of HCV-induced HCC

β-catenin

c-Mycpromoter

c-Myc

Abnormal G2-M arrestDefective DNA repair

Gadd45β

Bid

Diminished apoptosis Genomic instability

Higgs et al., 2010 Cancer Research 70 (12): 4901-11.Higgs et al., 2011 Oncogene, submitted

Lerat et al., 2002. Gastroenterology 122:352-365.Disson et al., 2004 Gastroenterology 126: 859-72.Simonin et al., 2009 Hepatology 50 (10): 1370-79.

Stéatose induite par le VHC:

Mécanismes Moléculaires?

Rôle direct des protéines virales?

Stéatose micro-vésiculaire

coloration Oil Red O

analyse in silico

HCV TGNON TGM

F

M

0

5

10

15

20

25

12.5 ± 0.4

13 ± 0.8 14.4 ± 0.8

14.1 ± 0.3

n=12

n=12 n=10

n=7

p<0.001

% d

e l’a

ire t

otal

PERK ATF6IRE-1

Stress RERE

Epissage ARNm XBP1P-eiF2α

Arrêt traduction Dégradation protéique

RésuméRésumé

SREBP1cDomaine de transactivation

(Noyau)

SREBP1c Précurseur

(RE puis Golgi)

Citrate

Acetyl-CoA

ATP-CL

Malonyl-CoA

Acyl-CoAs

TG

Lipo

genè

se ACC

FAS

SCD1

VLDLMTPExportation TG

ApoB

Accumulation TG intracellulairesSTEATOSE HEPATIQUE

=

=

Modèle reproduisant les principales pathologies induites par le VHC Niveau d’expression similaire à l’infection chronique chez l’homme Absence de réponse immunitaire (pas d’inflammation ni de cirrhose)

La cirrhose n’est pas un pré requis au développement de CHC : en accord avec données cliniques (méta-analyse, Maisonneuve 2009)

Démonstration d’effets cytopathiques directs des protéines virales en absence de cirrhose.

Inhibition de l’apoptose (voie FAS) Inhibition de l’expression du suppresseur de tumeur GADD45b Stimulation de l’expression de l’oncogène cmyc Inhibition de la sécretion des VLDL (MTP) Stimulation de la lipogenèse

Conclusions