Motivées par l'observation mondiale de l'augmentation de la morbidité et de la mortalité associées à des pathologies liées à l'obésité, dont la stéatose, les études pré-cliniques et cliniques s'intéressent à la recherche de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic de la stéatose. Actuellement, la stéatose est diagnostiquée et gradée par des analyses histologiques à partir d'une biopsie du foie. Dans l'intérêt du patient, et afin de permettre un suivi de la stéatose lors d'un régime ou d'un traitement, il est apparu important de se tourner vers des modalités de diagnostic moins invasives. Dans ce cadre, la spectroscopie par résonance magnétique (SRM), non-invasive et non-ionisante, est une méthode de choix pour le diagnostic de la stéatose par la mesure de la fraction lipidique hépatique. De plus, à partir des informations observables sur un spectre de SRM acquis au niveau hépatique, il est possible d'envisager une quantification de la composition en acides gras (AG) des lipides hépatiques, potentiel biomarqueur pour le suivi d'une stéatose. Les travaux de cette thèse ont été réalisés à partir d'objets-tests, et dans le cadre d'études pré-cliniques (4,7 T) et cliniques (3,0 T). Une étude du protocole d'acquisition de spectres de SRM pour la quantification de la composition en AG des lipides a été réalisée, avec notamment un questionnement quant à la nécessité de l'utilisation d'un module de suppression du signal de l'eau. Un état de l'art des algorithmes de quantification de la composition en AG des lipides a été effectué, et des tests de validations de ces algorithmes ont été réalisés afin de déterminer le plus approprié à la problématique hépatique, dans nos conditions expérimentales. Enfin, toujours dans l'objectif de déterminer des nouveaux biomarqueurs de la stéatose, une méthode de mesure par SRM in vivo du T1 de l'eau et de la résonance majeure des lipides hépatiques (LOREEDE pour LOngitudinal RElaxation time Evaluation from Dynamic Equilibrium) a été développée, et validée au cours d'une étude préliminaire sur des objets-tests et in vivo sur modèles murins. / In recent years, there has been an unprecedented increase in the morbidity and mortality associated with diseases such as the steatosis, linked to obesity. In this context, pre-clinical and clinical studies are of interest in the search for new biomarkers allowing the diagnosis of steatosis. Currently, steatosis is diagnosed and graded by histological analyzes from a liver biopsy. On the other hand, it is advantageous to use non-invasive diagnostic modalities, especially in longitudinal studies. In this context, magnetic resonance spectroscopy (MRS), as a non-invasive and non-ionizing approach, is an attractive alternative method for the diagnosis of steatosis by measuring the hepatic fat fraction. Moreover, from the MRS spectrum acquired in the liver, it is possible to quantify the fatty acids (FA) composition of the hepatic lipids, which could be a potential biomarker for the follow-up of steatosis. The work of this thesis has been performed in vitro and in vivo, in the context of pre-clinical (4.7 T) and clinical (3.0 T) studies. An investigation of the optimal MRS acquisition protocol for the quantification of FA was carried out, with particular attention to the role of the water signal suppression module. Different quantification algorithms of the lipid composition were studied and validation of these algorithms was carried out in vitro and in vivo. Finally, still with the objective of determining new biomarkers of steatosis, a method (LOREEDE: LOngitudinal RElaxation time Evaluation from Dynamic Equilibrium) for the measurement in vivo of the T1 of the water resonance and the major lipid resonance, by MRS, was developped and validated in a preliminary study.

La chromatine est connue pour son rôle dans le maintien de l'identité cellulaire. Des perturbations dans la dynamique de la chromatine sont des événements courants dans les cancers. La structure de la chromatine et sa dynamique sont fortement dépendante des protéines HP1, connues pour être impliquées dans l’extinction de l’hétérochromatine, mais également dans la régulation de l'expression des gènes, la réplication et la réparation des dommages de l'ADN. Afin de mieux caractériser les fonctions d’HP1 chez les mammifères, nous avons étudié les conséquences de l'inactivation de leurs gènes chez la souris. De façon inattendue, nous démontrons que l'inactivation d’HP1a ou d’HP1g conduit à une prédisposition élevée des souris à développer des tumeurs spécifiquement dans le foie. Par conséquent, nous avons établi des modèles murins permettant l'inactivation simultanée d’HP1a/HP1b et HP1a/HP1g spécifiquement dans les hépatocytes. Ces modèles ont montré une augmentation significative de l'incidence du développement des tumeurs dans le foie, ce qui montre que les protéines HP1 sont des suppresseurs spécifiques de tumeurs hépatiques. L'analyse histologique de foies HP1abliverKO a montré des défauts qui ressemblent à ceux observés dans une pathologie connue du foie humain, la stéatohépatite non alcoolique. Afin de caractériser les mécanismes moléculaires sous-jacents ces fonctions des HP1, nous avons analysé le transcriptome de foies de souris âgées de 5 semaines. Ces analyses ont révélé que les gènes sur-exprimés en réponse à l’absence d’HP1ag ou HP1ab sont fortement enrichis en gènes codant pour des membres de la famille de répresseurs de transcription KRAB-ZFP. Ce résultat est intéressant car il est connu que ces répresseurs sont régulés par le corépresseur TRIM28 qui a besoin d’interagir avec HP1 pour remplir ses fonctions. Cela suggère donc une boucle d'autorégulation entre HP1, TRIM28 et KRAB-ZFP. En utilisant des souris exprimant une protéine TRIM28 qui est incapable d'interagir avec HP1 spécifiquement dans les hépatocytes, nous avons démontré que la perturbation de l'interaction entre TRIM28 et HP1 conduit au développement spontané de tumeurs dans le foie et conduit également à une surexpression des mêmes KRAB-ZFP que ceux dérégulée chez les souris HP1abliverKO et HP1agliverKO. L’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) a mis en évidence que TRIM28 et HP1 sont recrutés de façon interdépendante dans les régions 5 'et/ou 3' des gènes de KRAB-ZFP afin de réguler leur expression. Nous avons également observé la dérégulation de certains gènes liés au cancer, comme Tert, Nox4, AR, GPC3 et Arid1a. Ces modifications sont dépendantes de l’isotope d’HP1 inactivé, ce qui reflète les différents mécanismes moléculaires de l’oncogenèse. Afin d'élucider l'impact possible d’HP1 sur l'organisation générale du noyau, j'ai effectué une analyse par immunofluorescence sur cryosections du foie. Nos données suggèrent que les caractéristiques hétérochromatiques constitutives (H3K9me3) sont remplacées par des caractéristiques hétérochromatiques facultatives (H3K27me3) en l'absence de HP1ag et que les foyers péricentriques hétérochromatiques ont une légère tendance à être délocalisés. Enfin, pour mieux comprendre les profils chromosomiques dans la tumeur du foie HP1-dépendante, nous avons effectué une hybridation génomique comparative dans les foies tumoraux. Comme prévu, plusieurs événements de gain et de perte dans les variations du nombre de copies (CNV) dans certaines régions subchromosomales ont été observés, en particulier pour les chromosomes 4, où certains membres de KRAB-ZFP sont touchés. En résumé, nos résultats montrent que les protéines HP1 sont des suppresseurs de tumeur spécifique du foie. Ces données suggèrent également que la fonction principale d’HP1 au sein du foie est de réguler l'activité de TRIM28 et ainsi réguler l'expression et l'activité de répression des KRAB-ZFP et, finalement, l'homéostasie du foie. / Chromatin is known for its essential role in establishment and maintenance of cellular identity. Accordingly, disturbances in chromatin’s dynamics are common events in cancers. Chromatin structure and dynamics is highly dependent upon HP1, small non-histone chromosomal proteins that are known to be involved in heterochromatin silencing but also in gene expression regulation, DNA replication and DNA damage repair. To better characterize HP1 functions in mammals, we have studied the consequences of the inactivation of the corresponding genes in mice. Unexpectedly, we demonstrated that inactivation of either HP1a or HP1g lead to a high predisposition of mice to develop tumors specifically within liver. Hence, we established mice models allowing simultaneous inactivation of HP1a/HP1b and HP1a/HP1g specifically within hepatocytes. These models (HP1abliverKO and HP1agliverKO) displayed a significant increased incidence of tumor development within liver, demonstrating that HP1 are liver specific tumor suppressors. Histological analysis of HP1abliverKO livers showed defects that resembled those observed in a human liver pathology known as nonalcoholic steatohepatitis (NASH) characterized by an increase of steatosis, followed by an increased inflammation and the development of fibrosis that finally leads to tumors in old animals. In the case of HP1agliverKO mice, even though inflammation and tumor development were observed, this was not linked with steatosis, strongly suggesting that the underlying mechanisms are specific of each HP1 isoform. In order to reveal molecular mechanisms, we did expression analysis in the liver of 5 weeks old mice, which revealed a strong enrichment of genes encoding for members of the KRAB-ZFP of transcriptional repressors family within genes regulated by HP1ag or HP1ab. This result is of particular interest since it is known that these repressors are regulated by the corepressor TRIM28 which has been shown to require its interaction with HP1 to fulfill its functions suggesting a loop of auto-regulation between HP1, TRIM28 and KRAB-ZFP. Using mice expressing a TRIM28 protein unable to interact with HP1 specifically within hepatocytes, we demonstrated here that the disruption of the interaction between TRIM28 and HP1 lead to spontaneous development of tumors within liver and to over-expression of the same KRAB-ZFP as those deregulated in HP1abliverKO and HP1agliverKO mice. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) pinpointed that TRIM28 and HP1 are inter-dependently recruited to the 5’ and/or 3’ ends of KRAB-ZFP genes to regulate their expression. We also observed deregulation of some cancer related genes, such as Tert (Telomerase reverse transcriptase), Nox4 (NADPH oxidase 4), AR (Androgen receptor), GPC3 (Glypican3), Arid1a (AT-Rich Interaction Domain 1A), and interestingly these alterations are depended upon the inactivated HP1 isotype, reflecting distinct molecular oncogenesis. In order to elucidate the possible impact of HP1 on global organization of the nucleus, I performed immunofluorescence analysis in the liver cryosections of 5 weeks old mice. Our data suggest that constitutive heterochromatic features (H3K9me3) are replaced by facultative heterochromatic features (H3K27me3) in absence of HP1ag and that heterochromatic pericentric foci tend to slightly be delocalized. Finally, to better understand the chromosomal rearrangements profile in HP1-dependent liver tumor, we performed Comparative genomic hybridization (CGH) in old tumoral liver. As anticipated, multiple events of gain and loss in copy number variations (CNV) in subchromosomal regions were observed, especially for chromosomes 4, where some KRAB-ZFP members are affected. Altogether, our data demonstrated that HP1 are liver-specific tumor suppressor. They also suggest that HP1 main function within liver is to regulate TRIM28 activity and thereby regulate the expression and repression activity of KRAB-ZFP and ultimately liver homeostasis.

La stéatose hépatique non alcoolique, regroupant la stéatose isolée (NAFLD) et la stéatohépatite non-alcoolique (NASH), est un enjeu de santé publique mondial en raison d’une incidence croissante, en grande partie expliquée par l’augmentation de la prévalence du diabète et de l’obésité. La stéatose hépatique prédit la survenue des complications métaboliques associées à l’insulinorésistance, comme le diabète ou les événements cardiovasculaires. La connaissance de l’histoire naturelle de la NAFLD comporte encore de nombreuses incertitudes. Actuellement le modèle explicatif repose sur une dichotomie entre la stéatohépatite (NASH), qui peut progresser vers la cirrhose et la stéatose isolée ou avec inflammation minime (NAFL) qui jusqu'à présent était considérée comme une condition non évolutive ne progressant pas vers la cirrhose et n'augmentant pas la morbi-mortalité d'origine hépatique. Cette dichotomie conditionne en grande partie la prise en charge de ces patients, ceux avec NAFL étant souvent rassurés par le praticien quant à leur devenir et ne bénéficiant pas d'une surveillance hépatique spécifique. La ponction biopsie du foie est considérée comme un examen de référence, mais son usage en pratique clinique reste limité en raison d’effets indésirables, d’erreurs d'échantillonnage et de la variabilité d’interprétation inter-observateur. Les méthodes non invasives de lésions hépatiques sont devenues une vraie alternative à la biopsie du foie pour la prise en charge des patients ayant une maladie chronique du foie, au cours des dix dernières années. / Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) covers a spectrum ranging from isolated steatosis to non-alcoholic steatohepatitis (NASH) and is becoming one of the most frequent causes of chronic liver disease, mainly because of its close association with the worldwide epidemic of diabetes and obesity. Liver steatosis can predict the occurrence of metabolic complications associated with insulin resistance, such as diabetes and cardiovascular events. Our understanding of the natural history of NAFLD is still incomplete. Currently, the explicative model is based on a dichotomy between steatohepatitis, considered the progressive form of the disease, which can lead to cirrhosis and isolated steatosis with or without minimal inflammation, which is considered a non-progressive condition that does not impact overall survival or result in liver-related mortality and morbidity. This dichotomy largely determines the management of NAFLD patients: patients without steatohepatitis usually do not undergo specific monitoring for liver disease progression. Liver biopsy is considered the reference diagnostic method but its implementation in clinical practice remains limited due to procedure complexity, invasiveness, cost, potential complications, sampling error and inter-observer variability. Non-invasive methods of hepatic injury have become a real alternative to liver biopsy for the diagnosis of patients with chronic liver disease in the past decade. The aims of this thesis were: 1) to better understand the histological course of the disease, to better identify patients at risk of histological progression based on initial histological findings and to establish a correlation between histological changes and the course of metabolic co-morbidities often associated with NAFLD : 2) to establish factors associated with short-term variability of repeated measurements of elastometry in patients with chronic liver diseases in order to understand how this non invasive procedure can be used for patient monitoring 3) to determine the diagnostic value and limitations of several steatosis biomarkers using liver biopsy as a reference standard in a large cohort of patients with suspected NAFLD. Our study shows that a fraction of patients with isolated steatosis can unambiguously evolve towards well-defined steatohepatitis, and in some of them, bridging fibrosis. The presence of mild lobular inflammation or any amount of fibrosis substantially increases the risk of histological progression in the mid-term while those with steatosis alone are at lowest risk. Patients with disease progression experienced a deterioration of cardio-metabolic risk factors. Our data if validated by independent studies, allow for better stratification of patients at risk of disease progression. The results of this study favor a change in the practices of monitoring and risk assessment of patients with steatosis but without steatohepatitis.

Il est bien établi que la vasopressine (AVP) est élevée dans le diabète tant humain qu'expérimental. Chez l'homme, plusieurs études récentes ont montré une association entre la copeptine (biomarqueur de la sécrétion d'AVP), et la survenue d'un diabète ou d'une hyperglycémie, le syndrome métabolique et l'obésité. Dans l'équipe, nous avons montré une association inverse entre la consommation d'eau (diminue la sécrétion AVP) et le risque de survenue d'hyperglycémie dans la cohorte D.E.S.I.R. Le but de mon projet de thèse a été de déterminer le rôle de l'AVP et de la prise hydrique dans l'homéostasie glucidique chez le rat sain et dans un modèle de rat présentant un syndrome métabolique. L'administration aigüe ou chronique d'AVP augmente la glycémie et cet effet est réversé par un antagoniste des récepteurs V1a. L'activation des récepteurs V1b ne modifie pas l'insulino-sécrétion mais stimule en permanence et de façon modérée la glucagonémie. Ces effets ont été observés sur deux souches différentes de rats sains. Chez le rat Zucker obèse, l'AVP aggrave l'hyperinsulinémie à jeun et l'intolérance au glucose alors que le régime hydraté ne modifie pas la tolérance au glucose mais réduit très fortement la stéatose hépatique ainsi que le contenu hépatique en cholestérol et triglycérides et l'expression des gènes impliqués dans la lipogenèse. En conclusion, ces travaux montrent pour la première fois, que l'AVP dégrade à long terme la tolérance au glucose ; a contrario, un régime fortement hydraté est protecteur. Ces résultats, en accord avec nos données épidémiologiques, démontrent un lien de causalité entre vasopressine/hydratation et désordre du métabolisme glucidique. / It is well established that vasopressin (AVP) level is high in both human and experimental diabetes. In humans, several recent studies have shown an association between copeptin (biomarker of AVP secretion) and the occurrence of diabetes mellitus or hyperglycemia, metabolic syndrome and obesity. Our team has shown a reverse association between water consumption (decrease AVP secretion) and the risk of hyperglycemia in the general population (D.E.S.I.R cohort). The aim of my thesis was to determine the role of AVP and fluid intake in glucose homeostasis in healthy rats and in a rat model of metabolic syndrome. AVP, administered acutely or chronically in healthy rats, increases glycaemia and this effect is reversed by a V1a receptor antagonist. V1b receptor activation does not influence insulin secretion but stimulates moderately basal glucagon production by the pancreas. These effects were observed in two different healthy strains of rats. In obese Zucker rats, a high AVP level worsens fasting hyperinsulinaemia and glucose intolerance whereas hydration does not affect glucose tolerance but drastically reduces hepatic steatosis, the content of cholesterol and triglycerides in liver and expression of genes involved in hepatic lipogenesis. In conclusion, these studies show for the first time, that AVP aggravates glucose tolerance whereas a highly hydrated diet is protective. These results, in agreement with our epidemiological data, demonstrate a causal link between vasopressin and/or hydration and glucose metabolism disorders.

Les mécanismes de la fibrogenèse hépatique liée à l'infection chronique par le virus de l'hépatite C (VHC) sont encore mal connus. L'activation de la fibrogenèse semble fortement associée à la réaction inflammatoire locale. Néanmoins le rôle direct du VHC dans le processus fibrogène n'a pas été étudié. Notre hypothèse est que la fibrose peut être au moins en partie directement induite par le VHC, indépendamment de la réponse immune de l'hôte.L'un des aspects inhérents à ce postulat est qu'une relation directe pourrait exister entre les particules du VHC et l'activation des principaux acteurs cellulaires de la fibrogenèse hépatique, les cellules étoilées du foie (CEFs). Ainsi, les objectifs de ce projet ont été d'étudier in vitro, la capacité du VHC à activer les CEFs humaines mais d'abord d'explorer la relation existant entre cette activation et une éventuelle infection de ces cellules par le VHC. Afin d'analyser la permissivité des CEFs à l'infection par le VHC, nous avons combiné plusieurs modèles originaux du VHC, tels que le clone infectieux JFH1, des rétrovirus pseudotypés avec les protéines d'enveloppe du VHC et le réplicon sous-génomique, avec deux modèles cellulaires de CEFs relevant (des cultures primaires humaines et la lignée immortalisée LX2). En conclusion, nous avons démontré que les CEFs humaines sont réfractaires à la fois à l'entrée et à la réplication du VHC. Ces résultats n'écartent cependant pas l'hypothèse d'une interaction directe entre les particules du VHC et la surface des CEFs dans l'activation fibrogénique de ces cellules. Le rôle des protéines d'enveloppe virales sous leur conformation native dans l'activation des CEFs fût étudié en incubant des ppVHC avec les CEFs. Malgré des résultats préliminaires encourageants, la question d'une activation éventuelle des CEFs en culture après contact avec des particules virales du VHC, et ce indépendamment d'une entrée et/ou d'une réplication virale, n'a pu être confirmé et reste encore sans réponse.Un second aspect est que l'expression in vivo de l'ensemble des protéines du VHC dans les hépatocytes pourrait jouer un rôle dans le déclenchement et la progression de la fibrose portale. Nous avons démontré pour la première fois que l'expression hépatocytaire in vivo des protéines du VHC chez des souris transgéniques, les FL-N/35, soumises à un traitement fibrogénique (injection chronique de CCl4) était associée à une fibrose augmentée, et ce de manière indépendante de l'inflammation locale. Cette fibrose augmentée chez les FL-N/35 s'accompagnait d'une production augmentée de d'espèces réactives de l'oxygène intrahépatocytaires, d'une réaction ductulaire caractérisée notamment par une expansion de cellules progénitrices hépatiques (CPHs), et d'une l'inhibition de la prolifération hépatocytaire. On notera également que cette fibrose portale corrélait avec l'expansion des CPHs portales, corollaire implicite de l'inhibition de la prolifération hépatocytaire. Ces observations, également observé chez les patients infectés par le VHC, suggèrent que la RD associée à une altération de la prolifération hépatocytaire jouerait un rôle dans la fibrose portale. Le modèle de souris utilisé présentant une expression intrahépatocytaire des protéines du VHC, nos résultats suggèrent implicitement une perturbation de l'homéostasie hépatocytaire comme point de départ des altérations observées dans cette étude. Afin de caractériser in vivo les altérations de la progression du cycle cellulaire hépatocytaire et d'identifier le mécanisme sous-jacent chez ces souris, un modèle de régénération hépatique, induit par l'injection d'une forte dose de l'hépatotoxique CCl4 a été utilisé. Nos résultats ont mis en évidence une inhibition de la transition G1/S associée à une activation de la voie ATM de réponse aux dommages à l'ADN causés par un stress oxydant exacerbé dans les hépatocytes de souris exprimant les protéines du VHC. / Les mécanismes de la fibrogenèse hépatique liée à l'infection chronique par le virus de l'hépatite C (VHC) sont encore mal connus. L'activation de la fibrogenèse semble fortement associée à la réaction inflammatoire locale. Néanmoins le rôle direct du VHC dans le processus fibrogène n'a pas été étudié. Notre hypothèse est que la fibrose peut être au moins en partie directement induite par le VHC, indépendamment de la réponse immune de l'hôte.L'un des aspects inhérents à ce postulat est qu'une relation directe pourrait exister entre les particules du VHC et l'activation des principaux acteurs cellulaires de la fibrogenèse hépatique, les cellules étoilées du foie (CEFs). Ainsi, les objectifs de ce projet ont été d'étudier in vitro, la capacité du VHC à activer les CEFs humaines mais d'abord d'explorer la relation existant entre cette activation et une éventuelle infection de ces cellules par le VHC. Afin d'analyser la permissivité des CEFs à l'infection par le VHC, nous avons combiné plusieurs modèles originaux du VHC, tels que le clone infectieux JFH1, des rétrovirus pseudotypés avec les protéines d'enveloppe du VHC et le réplicon sous-génomique, avec deux modèles cellulaires de CEFs relevant (des cultures primaires humaines et la lignée immortalisée LX2). En conclusion, nous avons démontré que les CEFs humaines sont réfractaires à la fois à l'entrée et à la réplication du VHC. Ces résultats n'écartent cependant pas l'hypothèse d'une interaction directe entre les particules du VHC et la surface des CEFs dans l'activation fibrogénique de ces cellules. Le rôle des protéines d'enveloppe virales sous leur conformation native dans l'activation des CEFs fût étudié en incubant des ppVHC avec les CEFs. Malgré des résultats préliminaires encourageants, la question d'une activation éventuelle des CEFs en culture après contact avec des particules virales du VHC, et ce indépendamment d'une entrée et/ou d'une réplication virale, n'a pu être confirmé et reste encore sans réponse.Un second aspect est que l'expression in vivo de l'ensemble des protéines du VHC dans les hépatocytes pourrait jouer un rôle dans le déclenchement et la progression de la fibrose portale. Nous avons démontré pour la première fois que l'expression hépatocytaire in vivo des protéines du VHC chez des souris transgéniques, les FL-N/35, soumises à un traitement fibrogénique (injection chronique de CCl4) était associée à une fibrose augmentée, et ce de manière indépendante de l'inflammation locale. Cette fibrose augmentée chez les FL-N/35 s'accompagnait d'une production augmentée de d'espèces réactives de l'oxygène intrahépatocytaires, d'une réaction ductulaire caractérisée notamment par une expansion de cellules progénitrices hépatiques (CPHs), et d'une l'inhibition de la prolifération hépatocytaire. On notera également que cette fibrose portale corrélait avec l'expansion des CPHs portales, corollaire implicite de l'inhibition de la prolifération hépatocytaire. Ces observations, également observé chez les patients infectés par le VHC, suggèrent que la RD associée à une altération de la prolifération hépatocytaire jouerait un rôle dans la fibrose portale. Le modèle de souris utilisé présentant une expression intrahépatocytaire des protéines du VHC, nos résultats suggèrent implicitement une perturbation de l'homéostasie hépatocytaire comme point de départ des altérations observées dans cette étude. Afin de caractériser in vivo les altérations de la progression du cycle cellulaire hépatocytaire et d'identifier le mécanisme sous-jacent chez ces souris, un modèle de régénération hépatique, induit par l'injection d'une forte dose de l'hépatotoxique CCl4 a été utilisé. Nos résultats ont mis en évidence une inhibition de la transition G1/S associée à une activation de la voie ATM de réponse aux dommages à l'ADN causés par un stress oxydant exacerbé dans les hépatocytes de souris exprimant les protéines du VHC.

Le TIPS (Transjugular Intrahepatic Portosystemic Shunts) est le traitement de référence au cours de l'hémorragie digestive par rupture de varices, ou dans le traitement de l'ascite réfractaire chez les patients atteitns de cirrhose. Il peut entraîner une encéphalopathie hépatique (EH), dans 35% des cas environ. L'imagerie par résonnance magnétique (IRM) cérébrale est l'examen de référence pour le diagnostic et le pronostic des maladies neurologiques. L'IRM multimodale combine la spectroscopie, l'imagerie par tenseur de diffusion, et l'IRM fonctionnelle de repos. La combinaison de ces différentes techniques a un intérêt pour le pronostic neurologique après traumatisme crânien ou arrêt cardio-respiratoire. Dans la première partie de ce travail, nous ferons une revue de la littérature sur l'EH en 2017. Nous décrirons les bénéfices du TIPS dans la prise en charge des complications de la cirrhose telles que l'hémorragie digestive et l'ascite, et aussi la probabilité de développer une EH après TIPS. La deuxième partie de ce travail sera consacrée à l'IRM cérébrale mutimodale. Nous en expliquerons les principes généraux, puis nous décrirons les données publiées dans la cirrhose. Enfin, nous présenterons les résultats obtenus en IRM cérébrale multimodale chez des patients candidats à la pose d'un TIPS. Nous décrirons en particulier qu'il existe des facteurs prédictifs de développement d'une EH après TIPS. En effet, la fraction d'anisotropie est plus basse dans notre série avant TIPS chez les aptients qui vont développer une EH après TIPS. Ainsi, le tenseur de diffusion pourrait aider à discrimier les patients qui sont les plus à risque de développer une EH. / TIPS placement is required for the management of variceal bleeding or ascites in cirrhosis. However, hepatic encephalopathy (HE) may occur in 35% of patients after TIPS placement. Magnetic resonance imaging (MRI) is the best exam for the diagnosis and the prognosis of several neurological diseases. Multimodal MRI combines spectroscopy, diffusion tensor imaging and resting state. It has been proven to help for neurological prognostic in comatose patients after traumatic brain injury or cardiac arrest. In this manuscript, we will explain HE pathophysiology and management of HE in 2017. We will also describe results obtained with TIPS placement in patients with variceal bleeding. The second part of the manuscript will be dedicated to multimodal MRI: we will clarify each technique and what has been published in the setting of cirrhosis. Last, we will explain our results obtained in patients who are candidate for non urgent TIPS placement and will suggest that a low fractional anisotropy before TIPS may help to identify patients that are at risk of developing HE after TIPS.

La transplantation d’hépatocytes dans le foie est un procédé séduisant pour corriger la fonction hépatique et permettre peut-être d’éviter la transplantation d’organe. Actuellement, la greffe de cellules hépatiques a été envisagée pour corriger le déficit métabolique des patients ayant une maladie hépatique métabolique héréditaire, dont le foie est par ailleurs normal. Les résultats des essais cliniques d’allotransplantation ou d’autotransplantation d'hépatocytes génétiquement modifiés montrent une prise de greffe insuffisante et, dans la plupart des études, un effet thérapeutique transitoire. Ces résultats ont incité à développer des modèles animaux précliniques pour tester des procédés facilitant la prise de greffe. L’intégration des hépatocytes dans les travées hépatocytaires et leur prolifération permet de préparer le foie à greffer par stimulation de la régénération hépatique. Ces deux procédés sont aujourd'hui utilisés en routine dans ces modéles expérimentaux: l’hépatectomie partielle ou l’embolisation portale. Néanmoins, ces deux techniques de stimulation de la régénération hépatique sont difficilement applicables à la pratique clinique car la résection chirurgicale du foie comporte des risques majeurs et l’embolisation portale "classique", c’est-à-dire l’obstruction des grosses veines sectorielles du foie, est responsable d'une embolisation anatomique avec une atrophie ou une destruction partielle de la partie du foie embolisé. Par ces procédés, certes la régénération est stimulée à hauteur de 20% mais seulement sur une partie du volume hépatique (environ 50%) avec diminution du volume accessible à la greffe sans compter les risques liés à l'atrophie ou à la resection chirurgicale du reste du foie.Nous avons donc proposé une nouvelle approche de stimulation de la régénération hépatique chez la souris. Nous avons utilisé une embolisation portale volumétrique à l’aide de microbilles allant très loin dans tout le foie. Il s’agit donc de l’embolisation d'un pourcentage du volume global hépatique sans altération anatomique (lobe) du foie. Ainsi, les traumatismes nécessaires à la préparation du foie pour augmenter la prolifération seront mieux répartis dans la totalité du foie et devraient avoir moins de conséquences sur la fonction hépatique, contrairement à l’embolisation partielle dite anatomique. Un autre effet serait la préservation de l’accessibilité à tout le volume du foie des cellules à greffer et non plus à la partie non embolisée du foie ce qui devrait d’augmenter le nombre de cellules injectées donc transplantées par une même préparation.Nous devons encore évaluer les repercutions hépatiques à long terme (>J21) des conditions d'embolisation volumétrique à plus fort taux de régénération mais qui implique des lésions de nécrose hépatique. Avant de passer sur des modéles cliniques, une évaluation de l’embolisation volumétrique sur un animal plus gros (rat ou maquaque) avec déficit métabolique est nécéssaire. Par ailleurs, cette nouvelle préparation du foie doit être optimisée pour une application clinique à moyen terme avec des injections séquentielles de microsphères et l’utilisation de microsphères résorbables, ce qui permettrait d’obstruer plus de sinusoïdes sans accumulation du matériel dans les branches portales, et ainsi augmenter le signal de régénération.Si ces résultats se confirment, notamment chez l’animal, ce nouveau procédé permettrait d’améliorer la prise de greffe de façon significative dans l’ensemble du parenchyme hépatique et de pouvoir transplanter un plus grand nombre de cellules. L’intérêt de cette technique peu invasive la rend d’autant plus applicable chez l’homme car l’architecture du foie est préservée. De réels progrès dans la thérapie cellulaire hépatique devront permettre dans le futur de mieux traiter les patients atteints de maladies métaboliques héréditaires. / Hepatocyte transplantation has been proposed as an alternative to orthotopic liver transplantation to treat metabolic liver diseases. This approach requires preconditioning of the host liver to enhance engraftment of transplanted hepatocytes. Different methods are currently used in preclinical models: partial hepatectomy, portal ligature or embolization, and radiotherapy or chemotherapeutic drugs. However, these methods carry high risks of complications and are problematic for use in clinical practice. Here, we developed an innovative method called volumetric (distal, partial and random) portal embolization (EPV), which preserves total liver volume.METHODS: Embolization was performed in the portal trunk of C57BL6 adult mice with polyester microspheres, to ensure a bilateral and distal distribution. The repartition of microspheres was studied by angiographic and histological analysis. Liver regeneration was evaluated by Ki67 labeling. Optimal conditions for EPV were determined and the resulting regeneration was compared with that following partial hepatectomy (70%). Labeled adult hepatocytes were then transplanted and engraftment was compared between embolized (n=19) and non embolized mice (n=8). Engraftment was assessed in vivo and histologically by tracking labeled cells at day 5. RESULTS: The best volumetric embolization conditions, which resulted in the regeneration of 5% of total liver, were 8x106 10µm microspheres infused with a 29 G needle directly into the portal trunk at 3.3ml/s. In these conditions, transplanted hepatocytes engraftment was significantly higher than in control conditions (3 vs 0.65%). CONCLUSIONS: EPV is a new, minimally invasive and efficient technique to prepare the host liver for cell transplantation.

L'étude des mécanismes moléculaires de la carcinogenèse hépatique a montré l'implication de la RhoGTPase, Rnd3/RhoE. La protéine Rnd3 est sous-exprimée dans le carcinome hépatocellulaire et la diminution de son expression engendre, in vitro, une augmentation de l'invasion des hépatocytes tumoraux. Sur la base de ces travaux, ce projet de thèse s'est décomposé en deux axes. Le premier axe a été d'étudier le rôle de Rnd3 dans la carcinogenèse ainsi que dans la physiologie hépatique in vivo. Ce projet a débuté par la génération d'un modèle murin présentant un KO conditionnel ethépato-spécifique de Rnd3 {KORnd3). L'utilisation de plusieurs stratégies s'est révélée nécessairepour obtenir une extinction protéique de Rnd3 dans la majorité des hépatocytes chez les souris KO. Après hépatectomie des deux tiers, les premiers résultats montrent un retard de régénération hépatique chez les souris KORnd3. En ce qui concerne la carcinogenèse hépatique, nous avons mis en place un modèle de carcinogène chimique en utilisant le diéthylnitrosamine et un modèle de carcinogénèse spontanée chez les animaux KORnd3Hep. Le deuxième axe a porté sur l'étude des invadosomes, structures d'actine impliquées dans l'invasion cellulaire. Nous avons établi une signature minimum pour les invadosomes, impliquant la GTPase Cdc42 et la protéine d'échafaudage TksS. Nos résultats suggèrent également une implication de Rnd3 dans la fonction de dégradation des invadosomes. Ce travail de thèse a ainsi permis d'apporter de nouveaux outils et de nouvellespistes quant à l'implication de Rnd3 dans la physiopathologie hépatique et dans l'invasion cellulaire. / The study of the molecular mechanisms involved in hepatic carcinogenesis revealed the significant down-regulation of the RhoGTPase Rnd3/RhoE in hepatocellular carcinoma as compared to non- tumor liver. Rnd3 down-regulation provides an invasive advantage to tumor hepatocytes suggesting that RND3 might represent a metastasis suppressor gene in hepatocellular carcinoma. This PhD work was divided in two axes. We first studied the role of Rnd3 in the mouse liver using carcinogenesis and liver regeneration protocols. We thus generated conditional and liver specific Rnd3 KO mice (KORnd3Hep). The first results obtained after partial hepatectomy suggest a delay in liver regeneration for the KORnd3Hep mice. We also developed a carcinogenesis strategy in KORnd3Hep mice using diethylnitrosamine treatment. The second axis focused on invadosomes, which are actin-based structures involved in cell invasion. We have determined a minimal and universal molecular signaturefor functional invadosomes, which involves the RhoGTPase Cdc42 and the adaptor protein TksS. We also highlighted the role of Rnd3 in invadosome degradation. ln conclusion, this work provides new tools and new insights on Rnd3 function in hepatic physiopathology and cellular invasion.

Seconde affection parasitaire dans le monde derrière la malaria, la bilharziose ou schistosomiase demeure une maladie infectieuse tropicale négligée. L'espèce Schistosoma mansoni est la principale responsable de la forme digestive de la bilharziose humaine pouvant évoluer vers une pathologie chronique grave chez 5 à 10 % des individus infectés. Plusieurs années après l’infection, une fibrose hépatique importante se développe dans le foie et la paroi de l’intestin. La fibrose peut entraîner une hypertension portale et des varices gastro-oesophagiennes dont la rupture est potentiellement létale. Cette complication hépatosplénique est souvent associée à une hépatomégalie et une splénomégalie. L’objectif de ce travail était de fournir la première caractérisation longitudinale par IRM in vivo du modèle murin de schistosomiase digestive obtenu par infection de souris CBA/J avec Schistosoma mansoni. Le second objectif était la mise au point d’une technique quantitative ou semi-quantitative permettant d’évaluer la fibrose hépatique dans ce modèle. Nos données d’imagerie anatomique avec et sans agent de contraste (Gd-DOTA) et de relaxométrie (cartographies par mesure des temps de relaxation T2 et T2*) ont permis de confirmer les points communs entre le modèle murin de schistosomiase et la maladie humaine en termes d’organomégalie, d’inflammation granulomateuse, de fibrose et d’atteinte du système porte. Nos résultats suggèrent que le paramètre T2 pourrait être un biomarqueur non invasif et semi-quantitatif de la fibrose hépatique bilharzienne qui pourrait être utile dans le diagnostic et le suivi de la complication hépatosplénique et dans l’évaluation de nouvelles thérapies. / The second parasitic disease in the world behind malaria, bilharzia or schistosomiasis remains a neglected tropical infectious disease. Schistosoma mansoni is the main cause of the digestive form of human schistosomiasis that can progress to a severe chronic pathology in 5 to 10% of infected individuals. Several years after infection, significant hepatic fibrosis develops around parasite eggs in the liver and intestinal wall. Fibrosis can lead to portal hypertension and gastroesophageal varices, the rupture of which is potentially lethal. This hepato-splenic complication of digestive schistosomiasis is often associated with hepatomegaly and splenomegaly. The standard technique for the diagnosis of liver fibrosis is biopsy. The classical non-invasive evaluation of liver fibrosis is done by ultrasound imaging using an international classification scale (Niamey scale). Echography allows the assessment of portal hypertension by measuring the diameter of the portal vein and enables the detection of portal varices. The aim of this work was to provide the first in vivo longitudinal MRI characterization of the murine model of digestive schistosomiasis obtained by infection of CBA/J mice with Schistosoma mansoni. The second objective was to develop a quantitative or semi-quantitative method to evaluate liver fibrosis in this model. Our anatomical and volumetric data show that the murine model of schistosomiasis shares several features with the human disease such as organomegaly, granulomatous inflammation, and portal vein involvement. We propose that T2 mapping could help detect and follow-up semi-quantitatively fibrosis-related schistosomiasis.

Le micro-environnement tumoral joue un rôle dans la croissance, l'invasion tumorale et la résistance aux traitements. Il est essentiel de comprendre les mécanismes qui régulent la communication entre les cellules tumorales et ce micro-environnement pour développer des thérapies efficaces. Dans ce contexte, les protéases extracellulaires de la famille des Adamalysines sont des acteurs importants dans la progression tumorale en agissant sur le remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) et la biodisponibilité des médiateurs de communication cellulaire tels que les cytokines, les chimiokines et les facteurs de croissance. Mes travaux ont mis en évidence une nouvelle interaction entre ADAM12, un marqueur mésenchymateux induit au cours de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) dépendante du TGF-β et ZO-1, une protéine d’échafaudage exprimée dans des jonctions serrées de cellules épithéliales. Ces deux protéines sont redistribuées, dans des structures de type invadopodes pour promouvoir la dégradation de la MEC. Nous avons par ailleurs réalisé un criblage in silico qui nous a permis d’identifier un cluster d’adamalysines dont les gènes sont co-exprimés chez des patients atteints d’un carcinome hépatocellulaire. Parmi ces adamalysines, nous avons mis en évidence la protéine ADAMTS12, qui joue un rôle clé dans le développement de la fibrose hépatique en lien avec une réponse inflammatoire aigüe ou chronique. / Tumor microenvironment plays a major role in tumor growth, invasion and resistance to treatments. Understanding the mechanisms that regulate communication between tumor cells and their microenvironment is essential to develop effective therapies. In this context, Adamalysin extracellular proteases play major role in tumor progression, by modulating the extracellular matrix (ECM) remodeling and the bioavailability of cell communication mediators such as cytokines, chemokines and growth factors. My work revealed a new interaction between ADAM12, a mesenchymal marker induced during the epithelial-mesenchymal transition (EMT) dependent on TGF-β and ZO-1, a scaffolding protein expressed in tight junctions of epithelial cells. Both proteins are redistributed in invadopodia-like structures to promote ECM degradation. In a second study, we carried out an in silico screening that allowed us to identify a cluster of Adamalysin genes co-expressed in patients with hepatocellular carcinoma. Among these Adamalysins we have studied the protein ADAMTS12 in more details, and shown that this protein plays a key role in the development of liver fibrosis involving an acute or chronic inflammatory response.