L'infection par le virus de l'hépatite B est un problème de santé publique avec 250 millions de porteurs chroniques et cela malgré l'existence d'un vaccin préventif. Les traitements actuellement utilisés sont les analogues de nucléos(t)ide et/ou l'interféron a. Bien qu'ils permettent une diminution de la charge virale, ils ne permettent pas d'éradiquer la maladie du fait de la persistance de l'ADNccc, le minichromosome de l'hépatite B. Cet ADN sert de matrice à la transcription virale, et la présence d'une seule copie permet la réactivation de l'infection. En prenant en compte la longue demi-vie des hépatocytes et de la stabilité de l'ADNccc dans leur noyau, un modèle mathématique suggère que de nombreuses années de traitement seraient nécessaires pour éliminer complètement cet ADN du foie des patients infectés chroniquement. Les techniques utilisées en routine pour la quantification de l'ADNccc ne sont pas assez sensibles pour pouvoir détecter des faibles concentrations de cet ADN, notamment dans des biopsies de patients infectés chroniquement et traités à long terme. Il est nécessaire de développer de nouvelles stratégies permettant de cibler directement l'ADNccc afin d'éliminer le virus. Ainsi les travaux de cette thèse reposent sur le développement d'une nouvelle technologie : la Droplet Digital PCR (ddPCR) pour permettre la quantification de l'ADNccc dans les biopsies de patient. Cette technique permet un gain de 2 log au niveau de la sensibilité par rapport à la qPCR, technique utilisée actuellement en routine. Elle nous a ainsi permis de constater la présence de cet ADN chez des patients traités à long terme par des analogues de nucléos(t)ides et même en présence d'interféron. La présence d'ARNpg et les expériences de ChIP ont également confirmé que l'ADNccc était encore transcriptionnellement actif. Ces résultats confirment d'autant plus la nécessité d'élaborer de nouvelles thérapeutiques pour permettre l'inactivation voire l'élimination de l'ADNccc. L'une des stratégies envisagées est le système CRISPR/Cas 9. Ainsi le dernier axe de cette thèse a été de développer ce système dans des modèles d'infection du virus de l'hépatite B. Pour vérifier l'efficacité de ce système sur le VHB, nous avons testé 8 ARN guide différents incorporer via des ribonucléoprotéines dans des cellules HepG2-NTCP. Les résultats préliminaires ont ainsi démontré que ce système pouvait réduire le pool d'ADNccc dans ces cellules et ouvre des perspectives intéressantes pour le développement de nouveaux traitements / Hepatitis B virus {HBV) is a major health problem with 250 million chronic carriers, despite the existence of a preventive vaccine. Currently the treatments used are nucleos{t)ide analogues and / or interferon a. Although they efficiently reach a decrease of the viral load, they do not allow the eradication the disease due to the persistence of the cccDNA, the minichromosome of the hepatitis B. This DNA serves as a template for the viral transcription and only a single copy suffice for the infection rebound. However, the techniques used routinely for the quantification of the cccDNA are not sensitive enough to be able to detect low concentrations of this DNA, in particular in biopsies of patients chronically infected and long term treated. ln addition, it is necessary to develop new strategies to target the cccDNA in order to clear the infection. Thus, my thesis work is based on the development of a new technology: the Droplet Digital PCR {ddPCR) to allow the quantification of cccDNA in patient biopsies. This technique allows a gain of 2 log in sensitivity compared to the qPCR technique currently used in routine. lt allowed us to see the presence of this DNA in long-term treated patients even in the presence of interferon. The presence of pgRNA and ChlP experiments also confirmed that the cccDNA was still transcriptionally active.These results confirm the requirement to develop new therapeutics to allow the inactivation or even the elimination of the cccDNA. One of the strategies envisaged is the CRlSPR / Case 9 system. Thus, the following part of this thesis was to develop this system in hepatitis B virus infection models. To reduce off-target effect we tested 8 different guide RNAs incorporated via ribonucleoproteins into HepG2- NTCP cells. Preliminary results have shown that this system can reduce the pool of cccDNA in these cells and open up the possibilities to test this model on PHH and opens interesting perspectives for the development of new treatments

La particularité de ce virus de l'hépatite B est la synthèse d'un ADN circulaire clos covalent (ADNccc) qui est la forme de persistance du virus dans la cellule. Cet ADN est maintenu à une copie par cellule en moyenne chez l'homme grâce à un recyclage des nucléocapsides dans le noyau. En effet, durant le cycle viral, les nucléocapsides sont soit redirigées dans le noyau pour former de l'ADNccc, soit enveloppées puis sécrétées pour former de nouveaux virions. Du fait de son maintien au sein de l'hépatocyte, la formation et la régulation de l'ADNccc restent des éléments clés du traitement antiviral. Il a été montré in vitro que l'accumulation de cet ADN était régulée par les protéines d'enveloppe. Lors de l'étude du taux d'ADNccc dans des biopsies de foie de patients coinfectés HIV-HBV chronique, il a été découvert un patient présentant 300 fois plus d'ADNccc intrahépatique que la moyenne de la cohorte. L'objectif de ma thèse a été de comprendre quel était le mécanisme conduisant à cette accumulation d'ADNccc in vivo. Cela nous a permis de mettre en évidence le rôle du gène core dans l'accumulation de l'ADNccc / The feature of hepatitis B virus is the synthesis of a covalently closed circular DNA (cccDNA) which is the persistence form of the virus in cell. cccDNA is maintained to 1 copy per human cell thanks to the recycling of capsids into the nucleus. Indeed, during the viral cycle, capsids are either transported into the nucleus to form cccDNA or enveloped and secreted to form new infectious virions. Because of its maintenance in the hepatocyte, cccDNA formation and regulation are still key elements of antiviral treatment. It has been shown that, in vitro, cccDNA accumulation was regulated by envelope proteins. Upon the study of cccDNA levels in liver biopsies of HIV-HBV co-infected patients, an individual with a cccDNA level 300 fold higher than the average of the cohort was identified. My thesis objective was to understand which is the mechanism leading to the cccDNA accumulation observed in vivo. This allowed us to highlight the role of core gene in cccDNA accumulation

Le virus de l'hépatite B (HBV) infecte de manière chronique 240 millions de personnes dans le monde, et est la principale cause de carcinome hépatocellulaire. Actuellement, les traitements standards permettent une suppression virale à long terme, mais ne sont pas capables d'éliminer complètement le virus, en raison de la persistance de l'ADN circulaire et clos de façon covalente (ADNccc). Ce minichromosome viral réside dans le noyau des hépatocytes infectés, grâce à sa structure chromatinienne. En effet, lors de l'infection d'un hépatocyte, l'ADN viral partiellement double brin (ADN relâché circulaire (rc)) est libéré dans le noyau, où il est réparé et enveloppé par des protéines histones, afin de former une structure d'épisome chromatinisé. Les mécanismes conduisant à la formation ainsi qu'à la chromatinisation de l'ADNccc sont encore largement inconnus, et leur élucidation constituerait une première étape vers l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques, susceptibles d'altérer la persistance de l'ADNccc. Dans ce but, nous avons étudié le rôle des facteurs hôtes de réparation de l'ADN, et des voies d'assemblage des nucléosomes, dans la formation de l'ADNccc, à des stades précoces (entre 30 minutes et 72 heures) de l'infection, dans des lignées cellulaires d'HepG2-NTCP, ainsi que dans des hépatocytes primaires humains. Nous nous sommes particulièrement concentrés sur la protéine chaperone d'histones, HIRA, qui est connue pour déposer le variant d'histone 3.3 (H3.3) sur l'ADN cellulaire d'une manière indépendante de la réplication et en association avec le remaniement des nucléosomes pendant la transcription et la réparation de l'ADN. Nous avons été capables de détecter l'ADNccc dans la fraction nucléaire des hépatocytes dès 30 minutes et 24 heures post-infection, par qPCR et Southern Blotting (SB), respectivement. L'extinction de HIRA par ARN interférent (siARN) avant l'inoculation du virus, a conduit à une forte diminution de l'accumulation de l'ADNccc (à la fois par qPCR et Southern Blot), qui était indépendante de la protéine HBx (en utilisant un virus HBx-défectueux). Les niveaux d'ADNrc sont restés stables, indiquant soit une éventuelle transition de l'ADNrc en ADNccc incomplète, ou retardée. L'analyse par immunoprécipitation de la chromatine a montré que HIRA était liée à l'ADNccc dès 30 minutes après infection, et que son recrutement était concomitant avec le dépôt de l'histone H3.3, ainsi que la liaison de la protéine de capside du HBV (HBc). Après 24 heures d'infection, une augmentation de la liaison de H3.3 et de l'ARN polymérase II sur l'ADNccc a été observée, en corrélation avec l'initiation de la transcription de l'ARN viral de 3.5 kb. Par des expériences de co-immunoprécipitation et de test de proximité entre protéines (PLA), nous avons montré que HIRA était capable d'interagir avec HBc dans des hépatocytes infectés et dans une lignée cellulaire HepaRG exprimant HBc de manière inductible. En conclusion, nos résultats suggèrent que la chromatinisation de l'ADN viral entrant est un événement très précoce, nécessitant l'histone chaperone HIRA. Bien que HBx ne soit pas requis pour ce processus, HBc pourrait jouer un rôle majeur, suggérant que l'interaction entre HIRA et HBc pourrait représenter une nouvelle cible thérapeutique à étudier / Hepatitis B virus (HBV) chronically infects 240 million people worldwide and is the major cause of hepatocellular carcinoma (HCC). Currently standard-of-care treatments can achieve longterm viral suppression, but are not able to completely eliminate the virus, due to the persistence of the covalently closed circular DNA (cccDNA). cccDNA, the viral minichromosome, resides in the nucleus of infected hepatocytes by virtue of its chromatin structure. Indeed, upon entry into hepatocytes, the partially double stranded viral DNA (relaxed circular (rc)DNA) is released into the nucleus, where it is repaired and wrapped by histones to form an episomal chromatinized structure. The mechanisms leading to cccDNA formation and chromatinization are still largely unknown and their elucidation would be a first step toward the identification of new therapeutic targets to impair cccDNA persistence. To this aim, we investigated the role of host factors belonging to DNA repair and nucleosome assembly pathways in cccDNA formation at early time points (i.e. between 30 minutes and 72 hours) post-infection in both HepG2-NTCP cell line and Primary Human Hepatocytes (PHH). We particularly focused on the histone chaperone Hira, which is known to deposit histone variant 3.3 (H3.3) onto cellular DNA in a replication-independent manner and in association to nucleosome reshuffling during transcription and DNA repair. We were able to detect cccDNA in the nuclear fraction of hepatocytes as early as 30 minutes and 24h post-infection, by qPCR and Southern Blotting (SB), respectively. Knock-down of Hira by RNA interference before virus inoculation led to a strong decrease in cccDNA accumulation (both in qPCR and SB) which was independent from HBx protein expression (using an HBx defective virus). rcDNA levels remained stable, indicating either a possible incomplete or delayed rcDNA to cccDNA transition. Chromatin Immunoprecipitation analysis showed that Hira was bound to cccDNA already at 2 hours post-infection and that its recruitment was concomitant with the deposition of histone H3.3 and the binding of HBV capsid protein (HBc). After 24 hours of infection, an increase of H3.3 and Pol2 binding on cccDNA was observed, correlating with the initiation of the transcription of the 3.5 kb RNA. By Co-Immunoprecipitation and Proximity Ligation Assay experiments, we showed that Hira was able to interact with HBc in infected hepatocytes and in a HepaRG cell line expressing HBc in an inducible manner. Altogether, our results suggest that chromatinization of incoming viral DNA is a very early event, requiring the histone chaperone Hira. While HBx is not required for this process, HBc could play a major role, suggesting that the interaction between Hira and HBc could represent a new therapeutic target to be investigated

Malgré l’existence d’un vaccin préventif efficace, l’infection chronique par le virus de l’hépatite B (HBV) demeure un problème majeur de santé publique. La persistance de l’infection par HBV étant clairement associée à des réponses immunitaires insuffisantes, l’immunothérapie par le vaccin à base d’ADN nu, visant à stimuler les réponses humorales et cellulaires, apparaît comme particulièrement pertinente pour la thérapie des hépatites B chroniques. Toutefois, l’efficacité thérapeutique d’une telle stratégie reste limitée chez l’homme, d’où la nécessité d’optimiser cette approche vaccinale pour une utilisation ultérieure en clinique. Ainsi, l’objectif général de ce travail de thèse était d’explorer, avec le modèle du DHBV (« Duck Hepatitis B Virus »), étroitement apparenté au HBV humain, si l’administration du vaccin à ADN par électroporation (EP) pouvait davantage améliorer son efficacité prophylactique et thérapeutique. Nous avons montré, dans un 1er temps chez des canards naïfs, que l’administration du vaccin à ADN par EP permet de potentialiser le pouvoir neutralisant et d’élargir le répertoire épitopique de la réponse humorale dirigée contre la protéine d’enveloppe du DHBV, même avec des doses d’ADN relativement faibles. Dans un 2ème temps, nous avons montré chez des animaux chroniquement infectés par le DHBV, que l’administration par EP du vaccin à ADN ciblant les protéines structurales du DHBV et le DuIFN-γ améliore considérablement l’efficacité thérapeutique du vaccin, notamment au regard de la séroconversion et de la clairance virale. Les résultats ainsi obtenus confirment l’intérêt majeur de cette approche vaccinale pour la thérapie des hépatites B chroniques / Despite the existence of an effective prophylactic vaccine, chronic hepatitis B virus (HBV) infection remains a major public health problem. Since persistence of HBV infection is mostly associated with insufficient immune responses, therefore DNA vaccination capable of activating both humoral and cellular immune responses appears as a pertinent strategy for chronic hepatitis B therapy. However, the efficacy of such therapeutic approach remains limited in humans. Improvement of DNA vaccine efficacy is therefore needed for future therapeutic applications in clinic. The main objective of this thesis was to investigate in the duck hepatitis B virus (DHBV) model, whether the protective and therapeutic efficacy of DNA vaccine can be enhanced using EP-based delivery system. Firstly, we showed in naïve ducks that EP-based delivery was able to improve the dose efficiency of DNA vaccine and to maintain a highly neutralizing, multi-specific B-cell response even with relatively low DNA doses, suggesting that it may be an effective approach for chronic hepatitis B therapy at clinically feasible DNA dose. Secondly, we showed in chronic DHBV-carriers that in vivo EP is able to dramatically enhance the therapeutic potency of DNA vaccine targeting hepadnaviral proteins. Indeed, this approach was able to consistently restore humoral immune response and to sustainably decrease and even clear viral infection. Thus, these data strongly support the use of this approach for chronic hepatitis B therapy in humans