L’hépatite C est un problème majeur de santé publique qui touche environ 160 millions de personnes dans le monde. L’agent étiologique responsable de cette maladie, le virus de l’hépatite C (HCV), est un petit virus enveloppé dont le génome est codé par un acide ribonucléique (ARN) simple brin de polarité positive. Actuellement, il n’existe aucun vaccin contre ce pathogène et les traitements utilisés sont insatisfaisants du fait de leur spécificité d’action limitée. Ainsi, afin d’établir une thérapie antivirale efficace évitant l’apparition et la sélection de mutants de résistance aux antiviraux, l’utilisation de plusieurs agents antiviraux ciblant directement la particule virale (direct acting antiviral agents ou DAAs) en combinaison est préconisée. C’est pourquoi la découverte de nouveaux DAAs à large spectre d’action ciblant diverses étapes du cycle viral infectieux est indispensable.Au cours de ma thèse, nous avons identifié un nouvel inhibiteur de l’entrée du HCV : l’épigallocatéchine-3-gallate (EGCG). Cette molécule, extraite du thé vert, inhibe l’infection des cellules par le HCV. Plus précisément, en utilisant des particules rétrovirales pseudotypées avec les glycoprotéines d’enveloppe E1 et E2 du HCV, nous avons démontré que cette catéchine naturelle, agit à une étape très précoce de l’entrée virale, indépendamment du génotype. De même, en nous servant du virus produit en culture cellulaire, nous avons montré que cette molécule agit directement sur la particule virale. Puis, par RT-PCR quantitative (quantitative real-time polymerase chain reaction), nous avons confirmé l’inhibition de la liaison du virus à la surface cellulaire, en présence d’EGCG. Par conséquent, nos travaux suggèrent que l’EGCG interagit avec la particule virale, probablement en se liant aux glycoprotéines d’enveloppe virales, bloquant ainsi une étape initiale d’attachement entre le virus et les facteurs cellulaires présents à la surface de l’hépatocyte. Puis, en inhibant la transmission libre du virus, à l’aide, soit d’agarose, soit d’anticorps neutralisants, nous avons démontré que l’EGCG inhibe la transmission du virus de cellule à cellule. Enfin, nous avons montré que l’EGCG élimine le virus présent dans le surnageant de culture cellulaire après quatre passages successifs sur des cellules naïves.La concentration d’EGCG nécessaire pour inhiber la moitié de l’infection virale (IC50) en culture cellulaire est 11 µM. Ainsi, afin d’identifier de nouvelles molécules présentant un mode d’action similaire à celui de l’EGCG et possédant une meilleure activité antivirale, nous avons sélectionnés différentes molécules naturelles et les avons testés pour leur potentiel effet anti-HCV. C’est ainsi que le chlorure de delphinidine, une anthocyanidine, a également été identifié en tant que nouvelle molécule inhibitrice de l’entrée du HCV. De même que l’EGCG, le chlorure de delphinidine cible directement la particule virale à une étape précoce de l’entrée, indépendamment du génotype, probablement en inhibant l’attachement du virus à la surface cellulaire et sans affecter ni l’étape de réplication, ni l’étape d’assemblage/maturation. De plus, le chlorure de delphinidine présente une activité anti-HCV améliorée avec une IC50 de 3 µM.Finalement, au cours de cette thèse, nous avons identifié deux nouvelles molécules naturelles inhibant l’étape d’entrée virale du HCV. Ces molécules pourraient être utilisées comme nouveau traitement en combinaison avec d’autres DAAs et pourraient également servir d’outil afin d’étudier les mécanismes d’entrée du HCV dans l’hépatocyte. / Hepatitis C is a major global health burden with 160 million infected individuals worldwide. This long-term disease, caused by a small positive-strand ribonucleic acid (RNA) enveloped virus, namely hepatitis C virus (HCV) evolves slowly. Nowadays, no vaccine is available and current treatments are unsatisfactory due to their restricted spectrum of action. For this reason, it is suggested that the combination of several drugs will prevent viral resistance and might conduct to an efficient antiviral therapy. Thus, the discovery of new direct acting antiviral agents (DAAs), with a broad spectrum of action, targeting different steps of the virus life cycle is still needed. Here, we identified (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG) as a new inhibitor of HCV entry. Epigallocatechin-3-gallate, extracted from green tea, inhibits HCV infection. More precisely, this natural catechin molecule acts at a very early step of entry regardless of the genotype as illustrated with HCV pseudoparticles expressing HCV envelope glycoproteins E1 and E2 assays and cell-cultured HCV assays. Moreover, this molecule inhibits the docking of the virus to the cell surface as showed by the quantification of bound viruses during the attachment step using quantitative real-time polymerase chain reaction. Furthermore, EGCG inhibits viral cell-to-cell transmission as demonstrated by inhibiting cell-free transmission using agarose or neutralizing antibodies assays. Finally, EGCG clears HCV from cell culture supernatants after four passages.The half maximal inhibitory concentration (IC50) of EGCG in cell culture is approximately 11 µM. In order to identify new molecules exhibiting an enhanced anti-HCV activity and displaying similarities from EGCG scaffold, a series of natural compounds were selected and were tested for their anti-HCV activities. Thus, the anthocyanidin delphinidin chloride was identified as another inhibitor of HCV entry. Like EGCG, delphinidin chloride acts directly on the virus at a very early step of entry, regardless of the genotype, probably by inhibiting the docking of the virus to the cell surface without affecting replication or viral assembly/secretion. Finally, with an IC50 of 3 µM, delphinidin chloride displays a more potent anti-HCV activity.Together, these data indicate that EGCG and delphinidin chloride are new interesting anti-HCV molecules that inhibit entry and might be used as a new treatment in combination with other DAAs. Furthermore, these two inhibitors might be novel tools to further dissect the mechanisms of HCV entry into the hepatocyte.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'une des principales cibles pour la thérapie visant le virus de l'hépatite C (VHC) est l'ARN polymérase dépendante de l'ARN NS5B indispensable à la réplication du génome virale. NS5B est l'une des enzymes clefs du cycle virale de VHC et son activation met en jeu aussi bien des interactions intramoléculaires que des interactions avec des cofacteurs viraux et cellulaires au sein du complexe de réplication. Nous avons développé une nouvelle stratégie d'inhibition de NS5B basée sur l'élaboration de peptides courts dérivés de motifs exposés à la surface de l'enzyme dans le but de cibler les nombreuses interactions impliquées dans l'activation de cette protéine. En associant une analyse fine de la structure cristallographique de NS5B avec de la modélisation moléculaire, nous avons élaboré des peptides courts mimant les motifs « hotspot » de la protéine. Ces peptides ont été évalués sur système réplicon de génotype 1b et nous avons ainsi identifié un peptide leader Moon1 de 15 résidus correspondant à un motif hautement conservé du domaine "thumb". Dans ce travail, nous avons étudié en détail la structure et le mécanisme moléculaire de ce nouvel inhibiteur de NS5B. Moon1 inhibe l'activité polymérase de la forme sauvage de NS5B ainsi que celle de mutants résistants au inhibiteurs nucléosidiques et non nucléosidiques. Nous avons démontré que la fixation de Moon1 entraine un changement de conformation de NS5B et se fait préférentiellement avec NS5B dans une conformation fermée. Ce peptide inhibe spécifiquement l'interaction entre NS5B et l'ARN double brin, indépendamment de la présence d'ions métalliques et de manière dose-dépendante. Moon1 bloque la transition entre l'étape d'initiation de novo de la synthèse d'ARN et l'extension du primer. Nous avons démontré que les résidus essentiels à l'activité de Moon1 sont hautement conservés à travers les différents génotypes et sous-types de VHC. De plus, nous avons établi une séquence minimale pour l'activité de Moon1. Nos travaux permettent de valider l'intérêt d'une stratégie interfaciale ciblant une enzyme clef du cycle du VHC et les interactions intra et intermoléculaires nécessaires à son activation. / The non-structural protein RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) NS5B plays a key role in hepatitis C virus (HCV) replication and is currently considered as one of the most relevant target to develop safe anti-HCV agents. Although many small molecules have been identified as inhibitors of NS5B, very few are active in clinic. The structure and function of NS5B have been well characterized and as other polymerases, NS5B adopts a typical “right-hand” conformation containing the characteristic fingers, palm and thumb subdomains. The activation of NS5B requires conformational changes involving intramolecular contacts as well interactions with viral proteins and host factors in the replication complex. We developed a new strategy for NS5B inhibition based on short interfacial peptides derived from NS5B surface accessible motifs that target protein-protein interfaces or essential motifs involved in NS5B-activation. Combining the NS5B crystallogaphic structure and molecular modelling, we have designed short peptides derived from NS5B surface “hotspots” that were screened using HCV genotype 1b replicon cell system. We have identified Moon1, a short 15-residu peptide, derived from a well-conserved motif located in the NS5B thumb domain that inhibits HCV replication in the low nanomolar range. Moon1 tightly binds NS5B in a conformational-dependent manner and induces NS5B conformational changes. This peptide specifically inhibits double-stranded RNA/NS5B interactions in a dose-dependent and metal ions-independent manner. Moon1 blocks the transition between RNA de novo initiation and primer-extension. We showed that residues required for Moon-1 anti-polymerase activity are well-conserved among HCV genotypes and subtypes and a minimal Moon1 active motif was established. Taken together, these results demonstrate that NS5B structural dynamics constitute an attractive target for HCV chemotherapeutics and for the design of more specific new antiviral drugs.

Lorsque l'hépatite chronique C a occasionné une cirrhose et que, du fait de ses complications, le pronostic vital est en jeu au terme de quelques mois, la transplantation hépatique (TH) représente l'unique traitement efficace,. Malheureusement, la récidive quasi-systématique de la cirrhose C, après la transplantation hépatique, est la principale barrière à la survie du greffon. De nombreux facteurs ont été associés à la sévérité des récidives, et une implication des lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+ (Treg) et de certains immunosuppresseurs a été suggérée. Par ailleurs, le patient transplanté peut également être confronté au problème du rejet aigu d’allogreffe, qui est partiellement contrôlé par les Treg et par une thérapie immunosuppressive rigoureuse. Paradoxalement, plusieurs études ont suggéré que certains immunosuppresseurs sont moins efficaces que d’autres dans la prophylaxie du rejet d’allogreffe et peuvent même être associés à des épisodes de rejet plus fréquents. Il existait donc un besoin urgent d’évaluer le rôle joué par les immunosuppresseurs sur les Treg dans la récidive de la fibrose C et dans le rejet du greffon. Dans un premier temps, nous avons confirmé l’implication des Treg dans la progression de la récidive de l’hépatite C. En effet, les marqueurs associés à cette population sont surexprimés dans le foie et dans le sérum de patients, 1 an et 5 ans après la TH, et ce proportionnellement à la sévérité de la récidive. Dans un deuxième temps, nous avons évalué l’effet d’immunosuppresseurs utilisés après la TH (cyclosporine A (CsA), tacrolimus, rapamycine et mycophénolate mofétif) sur l’activité des Treg. Nous avons ainsi montré que seule la CsA a une action inhibitrice sur l’activité des Treg, et ce, uniquement aux doses thérapeutiques de 20 et 40 ng/mL (doses administrées au long terme, 5 ans après la TH). Cette inhibition de l’activité des Treg par la CsA ne modifie pas leur phénotype (expression protéique ou génique), mais conduit à la sécrétion d’IL-2 et d’IFN-γ par les Treg, cytokines de la voie Th1. Le mécanisme immunosuppresseur de la CsA étant d’inhiber la transcription de l’IL-2, via la voie calcineurine/N-FAT, nous avons tenté d’identifier si elle agissait sur les Treg par cette voie ou par une voie indépendante de la calcineurine. Deux observations ont renforcé l’hypothèse d’un mode d’action calcineurine/N-FAT - indépendant : (i) le fait que le tacrolimus, qui a le même mécanisme immunosuppresseur que la CsA, n’inhibe pas l’activité des Treg et (ii) le fait que NIM811, un analogue de la CsA n’agissant pas sur la voie de la calcineurine, inhibe l’activité des Treg aux mêmes doses que la CsA. Cette hypothèse a par ailleurs été directement confirmée par l’absence de modification du profil de déphosphorylation du facteur de transcription N-FAT, en présence de CsA. Enfin, bien que les corticoïdes soient connus pour préserver l’activité des Treg et induisent leur prolifération in vitro, ils sont incapables de reverser l’effet inhibiteur de la CsA sur les Treg. Nos résultats suggèrent donc qu’une dose thérapeutique de CsA inhiberait l’activité des Treg CD4+CD25+. Les cellules T régulatrices jouent un rôle important dans la tolérance du greffon et dans la sévérité des récidives après la TH, leur inhibition par la CsA pourrait alors favoriser le rejet du greffon et diminuer la sévérité des récidives. Ces résultats sont importants dans la mesure où la transplantation hépatique est à l’heure actuelle la seule alternative de survie au stade du carcinome hépatocellulaire, et qu’il n’existe aucun traitement efficace contre le rejet du greffon ou la récidive de l’hépatite C. Le traitement immunosuppresseur idéal n’existe pas, cependant il ne devrait pas augmenter l’activité suppressive des Treg, au risque de favoriser la récidive de l’hépatite C, ni inhiber cette activité, au risque de favoriser le rejet du greffon. / Liver transplantation (LT) remains the only effective therapeutic approach for cirrhosis related HCC patients. Inevitable hepatitis C virus (HCV) recurrence after liver transplantation is a major barrier to the survival of a transplanted liver. It may be promoted by immunosuppression and the emergence of CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg). Transplanted patients are also been confronted to allograft rejection, which is partially controlled by Treg cells and the administration of an immunosuppressive therapy. However, some immunosuppressive drugs have been associated with more frequent graft rejection. In this context, it was important to assess the effect of immunosuppressive drugs on regulatory T cells, both in HCV recurrence and graft rejection. We have first confirmed the implication of Treg cells in hepatitis C recurrence progression. Indeed, regulatory T cells markers are over-expressed, 1 and 5 years after LT, both in the liver and in periphery and proportionally of the recurrence severity. In a second time, we have analysed the effect of immunosuppressive drugs used after LT (cyclosporine A (CsA), tacrolimus, rapamycine and mycophenolate mofetil) on regulatory T cell activity. We have shown that only low concentrations of CsA (20 and 40 ng/mL) inhibit regulatory T cell activity (these doses are used 5 years after LT). It seems that CsA does not affect regulatory T cell phenotype (protein and gene expression) but lead to a secretion of Th1 cytokines in Treg cells : IL-2 and IFN-γ. As CsA, is known to inhibit IL-2 transcription through the calcineurin/N-FAT pathway, we have tried to identify if CsA inhibits Treg cells via this pathway or via a calcineurin -independent pathway. Two observations have confirmed the hypothesis of a calcineurin -independent pathway : (i) tacrolimus, which have the same immunosuppressive mechanism as CsA, could not inhibit Treg activity, and (ii) NIM811, a calcineurin - independent CsA analog, inhibits regulatory T cell activity at the same concentrations than CsA. Moreover, this hypothesis has been directly confirmed by the absence of of modification of the N-FAT dephosphorylation profile. Lastly, corticoids, known to preserve Treg activity, could induce Treg cell proliferation in vitro. However, they could not reverse the inhibitory effect of CsA on Treg cells. Our results suggest that a therapeutical dose of CsA could inhibit CD4+CD25+ regulatory T cell activity. Treg cells play an important role in graft tolerance and hepatitis C recurrence after LT, so their inhibition by CsA could favour graft rejection and decrease recurrence severity. These results are important, as liver transplantation iscurrently the only survival alternative for HCC related patients. The ideal immunosuppressive therapy does not exist, but it would not increase Treg activity, which may promote hepatitis C recurrence, neither abrogate this activity due to the risk of graft rejection.

La mise au point en 2005 d’un modèle de propagation sur lignée d’hépatocarcinome basé sur la souche hautement réplicative JFH-1 fut une formidable opportunité d’étudier les différentes étapes du cycle infectieux du VHC. Nous avons souhaité étudier les étapes de morphogenèse et de sécrétion du virus, des phases du cycle viral qui sont largement mal connues encore aujourd’hui, mais ou la protéine de capside joue probablement un rôle majeur. Des études comparatives des séquences de capsides de différentes souches du VHC nous ont permis de mettre en évidence 10 résidus spécifiques à la souche JFH-1 qui pourraient expliquer les déficits fonctionnels connus de cette protéine. En effet, le remplacement de ces 10 résidus par ceux plus communément retrouvés dans les souches de génotype 1 et 2 a permis une amélioration significative de l’assemblage et de la sécrétion des particules infectieuses produites. La mise au point de cette souche optimisée pour la production de virus pourrait par ailleurs permettre constituer un atout pour mieux comprendre la structure du virus par des techniques de microscopie électronique ; ce type d’étude n’ayant pas pu être véritablement menée jusqu’à présent, en raison des titres infectieux insuffisants obtenus avec la souche JFH-1 sauvage. / Development and cloning in 2005 of the highly replicative strain JFH-1 was a great opportunity to study the different stages of the infectious cycle of HCV as this strain easily propagate in the hepatocellular carcinoma cell line. Until now, these lates phases of particles assembly remain poorly understood, although the core protein is thought to probably play a major role in initiation of these mechanisms. Comparative studies of the capsid sequences of different strains of hepatitis C have allowed us to identify 10 specific residues in the JFH-1 strain that could explain the functional deficits of this protein. Indeed, the replacement in JFH-1 strain of these 10 residues by those most commonly found in strains of genotype 1 and 2 showed improvement of the assembly and secretion of new infectious particles and new subcellular localization of core. In addition, replacement of these ten residues by most common amino acid found in patients show a great enhancement of in vitro virus production and secretion. As a perspective, development of this optimized virus could also represent a valuable model to better purify and determine viral structure, and true viral assembly site; HCV fields that remain till now largely unknown.

L’hétérogénéité de l’histoire naturelle de l’hépatite C est expliquée par l’existence de facteurs environnementaux ou liés au malade qui influencent l’évolution de la maladie. L’obtention d’une réponse virologique soutenue est l’objectif principal de la prise en charge thérapeutique car c’est la seule façon de réduire l’incidence de la cirrhose et la mortalité liée au virus de l’hépatite C. Pour être efficaces, les stratégies thérapeutiques doivent être élaborées à deux niveaux. A l’échelle individuelle, elles doivent optimaliser les chances de réponse virologique tout en limitant l’exposition aux effets secondaires. A l’échelle d’une population, la meilleure stratégie est celle qui aura l’impact le plus important sur l’incidence de la cirrhose et sur la mortalité liées au virus de l’hépatite C.<p>Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis d’identifier des critères virologiques autorisant l’arrêt d’un traitement inefficace dès le terme de la 4ème semaine chez les malades présentant des transaminases normales et chez les malades non répondeurs à un premier traitement, de quantifier la perte de chance de réponse virologique lorsque la durée du traitement est limitée à 24 semaines chez les malades infectés par un génotype 1, d’évaluer la place de l’amantadine dans l’arsenal thérapeutique, de quantifier l’impact d’une insulino-résistance sur le taux de réponse virologique, de contribuer à l’élaboration d’une stratégie thérapeutique permettant une meilleure tolérance hématologique chez les malades hémodialysés et de quantifier l’impact des polymorphismes de l’interleukine 28B sur le taux réponse virologique des malades infectés par un génotype 2 ou 3. Nos travaux ont également permis de mesurer l’impact d’une consommation excessive d’alcool sur la morbi-mortalité liée au virus de l’hépatite C à l’échelle d’une population et de quantifier l’impact des mesures thérapeutiques actuelles et de stratégies thérapeutiques alternatives sur cette morbi-mortalité. <p>Au cours de la prochaine décennie, le traitement de l’hépatite chronique C sera articulé autour des molécules antivirales spécifiques agissant directement contre le virus de l’hépatite C. De nouvelles stratégies thérapeutiques intégrant la cinétique virale et les marqueurs génétiques prédictifs de la réponse virologique soutenue devront être élaborées afin d’offrir les meilleures chances d’éradication virologique au plus grand nombre de malades. / Doctorat en sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le carcinome hépatocellulaire figure parmi les cancers les plus meurtriers et, encore en 2015, les infections aux virus de l'hépatite B et C sont en tête de lice des principales causes d'apparition de cancer du foie. En effet, 80% des cas de carcinomes hépatocellulaires sont attribuables à une infection virale par un de ces deux agents pathogènes. D'un point de vue épidémiologique, le carcinome hépatocellulaire n'est pas celui qui frappe le plus d'individus en Amérique du Nord. En effet, seulement une personne sur 264 sera affectée par ce cancer. Toutefois, il est important de l'étudier en raison de son faible taux de survie, ce qui le classe en cinquième place des cancers les plus meurtriers. Dernièrement, les recherches font mention des modifications dans l'épissage alternatif comme mécanisme d’apparition de plusieurs types de cancer, notamment les cancers du sein, de l'ovaire et de la prostate. C'est pour cette raison que nous avons investigué l'implication des virus de l'hépatite B et C dans l'épissage alternatif de gènes cellulaires, afin de mettre à jour un nouveau mécanisme de carcinogénèse utilisé par les oncovirus pour transformer leurs cellules hôtes. L'étude présentée dans ce mémoire rapporte des changements dans l'épissage alternatif de plusieurs gènes cellulaires, lorsque l’on évalue les patrons d’épissage alternatif des transcrits provenant d’analyse de séquençage d’ARN à haut débit de tumeurs du foie comparativement à des tissus hépatiques sains. Ces analyses ont permis de déterminer certains changements attribuables à la présence de chacun des deux virus hépatotropiques au niveau de l’épissage alternatif, et d’identifier certains changements qui pourraient impliquer la transformation du tissu sain en tissu cancéreux. Il serait intéressant de faire une validation des effets directs d’une protéine virale du virus de l’hépatite B, la protéine trans-activatrice HBx, et de vérifier si la présence de HBx en cellule serait responsable de changements au niveau de l’épissage alternatif de gènes impliqués dans le processus carcinogénique.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Pas de résumé français / Pas de résumé anglais