PATHOGENÈSE DES LÉSIONS
HÉPATIQUES DU VHC :
Mécanismes moléculaires
Dr. Hervé LERAT, PhD.
INSERM U955
Département de Virol...
Pathogenèse associée au VHC
Chronic viral infection

Liver Tumor

Host & Environmental factors

Fibrosis
Steatosis

Diabet...
Hépatocarcinomes viro-induits :
rôle direct et/ou indirect des protéines virales?
Infection VHC

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Pathologies viro-induites:
contribution du virus?
Contexte d’un organe entier
dans un animal vivant.

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 HCV, liver fibrosis and regeneration:
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 HCV, liver fibrosis and regeneration:

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Lerat h parthogénèse 2014

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Lerat h parthogénèse 2014

  1. 1. PATHOGENÈSE DES LÉSIONS HÉPATIQUES DU VHC : Mécanismes moléculaires Dr. Hervé LERAT, PhD. INSERM U955 Département de Virologie Moléculaire et Immunologie Physiopathologie et Thérapeutique des Hépatites Virales Chroniques (Pr. Pawlotsky) Hôpital Henri Mondor, Créteil, France.
  2. 2. Pathogenèse associée au VHC Chronic viral infection Liver Tumor Host & Environmental factors Fibrosis Steatosis Diabetes Cirrhosis Viral Proteins
  3. 3. Hépatocarcinomes viro-induits : rôle direct et/ou indirect des protéines virales? Infection VHC Réponse immunitaire de l’hôte Protéines virales Lésions hépatiques Cirrhose ? CANCER
  4. 4. Pathologies viro-induites: contribution du virus? Contexte d’un organe entier dans un animal vivant. Nécessité de développement de modèles animaux
  5. 5. Modèles animaux pour l’étude des pathologies induites par le VHC Modèles d’infection  Primates non-humains   Chimpanzé Ouistiti  Problème de disponibilité et de coût.
  6. 6. core E1 E2 NS2 NS3 NS4a Promoteur Albumine p7 Modèle in vivo de souris transgéniques pour le VHC (FL-N/35) NS4b NS5a NS5b SV40 PolyA Génotype 1b micro-injections C57Bl6J x C3H/HeJ FOIE ADN HCV + X C57BL6J ou C3H ARN VHC + Lerat et al., Gastroenterology 2002 FL-N/35 FL-N
  7. 7. core E1 E2 NS2 NS3 NS4a Promoteur Albumine p7 Modèle in vivo de souris transgéniques pour le VHC (FL-N/35) NS4b NS5a NS5b FL-N SV40 PolyA Génotype 1b micro-injections C57Bl6J x C3H/HeJ CHC FOIE Stéatose ADN HCV + X C57BL6J ou C3H ARN VHC + +CCl4 fibrogenèse Lerat et al., Gastroenterology 2002
  8. 8. CHC induit par le VHC: Mécanismes Moléculaires? Rôle direct des protéines virales?
  9. 9. Hepatocellular Carcinomas 1 cm FL-N/35-171UNC 1 cm FL-N/35-170UNC 1 cm FL-N/35-102CERFE A Lerat et al., Gastroenterology 2002.
  10. 10. Inhibition de la voie apoptotique FAS dans le foie des souris VHC FasL Membrane cellulaire Fas VHC (NS5A) calpaïne mitochondrie caspase 8 Bid cytochrome C caspase 3 Etape vers le cancer APOPTOSE caspase 9 CIDE-B fragmentation ADN VHC (NS2)
  11. 11. Lésions de l’ADN – La famille GADD GADD34 GADD153 GADD45a GADD45g GADD45b Senseurs de stress G0 M CyclinB1 Lésions de l’ADN GADD45β G1 G2 Cdc2 S Q VHC Histone H3 Histone H1 Lamine P P P Arrêt du cycle cellulaire (G2/M) Les protéines du VHC induisent la méthylation du promoteur de GADD45β: inhibition de sa transcription : évasion du point de contrôle.
  12. 12. Effects of c-Myc over-expression G0 M Abnormal G1-S progression ROS production (reactive oxygen species) VHC G1 S c-Myc c-Myc c-Myc c-Myc Genomic instability DNA damage SSB G2 DSB Normal Cancer
  13. 13.  Signalling events activating Akt – Downstream effects Human hepatoma cells Mice wt p=0.02 300 FL-N/35 p=0.02 250 Relative Akt activity (%) Relative Akt acitvity (%) 250 200 150 100 50 200 150 100 50 Hepatic lysates Primary cells p = 0,006 200 p = 0.003 100 0 0 0 300 p = 0.01 P-AKT/total AKT (EtOH = 100%) 300 Human liver 400 Huh7 Huh7 + SGR EtOH HBV + HCV + Non-tumoral tissue AKT is activated in the context of HCV infection and HCV protein expression. Higgs et al. Oncogene, 2013
  14. 14. HCV infection Viral protein expression Non structural proteins NS5A GADD45b promoter Pi3K/P-AKT CH3 CH3 Bid b-catenin b-catenin Mitochondrial dysfunction Metabolic syndrome (IR,steatosis) Oxidative Stress DNA damage c-Myc promoter c-Myc c-Myc c-Myc c-Myc Defective DNA repair Gadd45b Cell cycle Blockade Stem cell recruitment Diminished apoptosis Genomic instability Evènements pro-carcinogènes Abnormal cell-cycle checkpoints Gastro 2002, 2004, 2006, 2008 JBC 2003 JBC 2009 Hepato 2009 Cancer Res 2010 J Hepatol 2012 Oncogene 2013
  15. 15. Stéatose induite par le VHC: Mécanismes Moléculaires? Rôle direct des protéines virales?
  16. 16. Microvesicular steatosis Non TG HCV TG HCV TG HCV TG Lerat et al., Gastroenterology 2002.
  17. 17. Stéatose micro-vésiculaire coloration Oil Red O p<0.001 25 % de l’aire total 20 n=12 12.5 ± 0.4 15 10 n=10 n=12 14.4 ± 0.8 13 ± 0.8 5 M 0 n=7 14.1 ± 0.3 HCV TG NON TGM analyse in silico F
  18. 18. Résumé SREBP1c SREBP1c = Domaine de transactivation (Noyau) Précurseur (RE puis Golgi) Citrate ATP-CL Stress RE Lipogenèse Acetyl-CoA ACC RE = PERK ATF6 IRE-1 Malonyl-CoA P-eiF2α Epissage ARNm XBP1 FAS Arrêt traduction Dégradation protéique Acyl-CoAs SCD1 TG Accumulation TG intracellulaires ApoB MTP VLDL Exportation TG STEATOSE HEPATIQUE
  19. 19. Potential mechanisms of HCV-induced steatosis Lerat et al., Expert Rev. Gastroenterol. Hepatol. 5(3):341-52, (2011)
  20. 20. Fibrose induite par le VHC: Mécanismes Moléculaires? Rôle direct des protéines virales?
  21. 21. Fibrosis is enhanced in CCl4-treated FL-N/35 mice WT FL-N/35 p<0.005* Area of fibers (%) 3.0 - CCl4 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 + CCl4 WT n FL-N/35 WT FL-N/35 5 5 13 17 - CCl4 + CCl4 *Mann-Whitney test Scale bars : 100µm.
  22. 22. Fibrogenèse Lésion hépatique chronique Altération de la prolifération hépatocytaire HPC Fibrogenèse périportale Réaction Ductulaire Chouteau et al. J Hepatol. (2012)
  23. 23.  HCV, liver fibrosis and regeneration: CCl4 injection (IP, 795mg/kg) FL-N/35 WT Sacrifice, liver sections, BrdU staining 0h Quiescent liver 24h / 40h Liver damage / 48h 72h 120h 60h Hepatocyte proliferation / Liver repair 0h p<0.0001 250 BrdU + hepatocytes / µm2 24h + CCl4 40h 48h 200 wt 150 FL-N35 p<0.0001 100 50 0 0h n= 60h 24h 40h 48h 60h 4/4 4/4 8/8 4/4 4/4 - CCl4 wt + CCl4 FL-N/35 The hepatocyte cell cycle is deregulated in HCV mice during liver repair.
  24. 24.  HCV, liver fibrosis and regeneration: HCV infection HCV protein expression Hepatocyte cell cycle perturbation ? DNA damage Higgs et al. Cancer Research, 2010 Chouteau et al. J Hepatol 2012 Higgs et al. Oncogene, 2013
  25. 25.  HCV, liver fibrosis and regeneration: HCV ROS ATM P p53 Chk 2 ATR Chk 2 P Chk 1 Chk 1 Degradation P p21 p53 cdc25a cdc25a Ub Ub Ub P Cyclin E Rb Cdk2 Rb E2F E2F S phase genes (Cyclin A) Delayed The modulation of the oxidative stress-DNA damage-cell cycle axis by HCV protein expression results in a delayed G1/S phase.
  26. 26. Conclusions  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 GADD45β Stimulation de l’expression de l’oncogène c-myc Activation de la kinase AKT Inhibition de la sécretion des VLDL (MTP) Stimulation de la lipogenèse Fibrogenèse associée à une réaction ductulaire due à une inhibition de la prolifération hépatocytaire (ROS, lésion de l’ADN)
  27. 27.  PERSPECTIVES: Co-morbidity (non-viral) factors in virally-induced HCC • Main objective: To induce liver inflammation in HCV mice. HCC incidence? MCD or DIO FLN/35 or HLE mice HCC incidence and mechanisms Mdr2 KO FLN/35 or HLE mice

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