Le virus de l’hépatite C (VHC) est un virus à ARN simple brin positif (ssARN) qui se replique dans le foie. Deux cents millions de personnes sont infectées par le virus dans le monde et environ 80% d’entre elles progresseront vers un stade chronique de l’infection. Les thérapies anti-virales actuelles comme l’interféron (IFN) ou la ribavirin sont de plus en plus utilisées mais ne sont efficaces que dans la moitié des individus traités et sont souvent accompagnées d’une toxicité ou d’effets secondaires indésirables. Le système immunitaire inné est essentiel au contrôle des infections virales. Les réponses immunitaires innées sont activées suite à la reconnaissance par les Pathogen Recognition Receptors (PRRs), de motifs macromoléculaires dérivés du virus appelés Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs). Bien que l'activation du système immunitaire par l'ARN ou les protéines du VHC ait été largement étudiée, très peu de choses sont actuellement connues concernant la détection du virus par le système immunitaire inné. Et même si l’on peut très rapidement déceler des réponses immunes in vivo après infection par le VHC, l’augmentation progressive et continue de la charge virale met en évidence une incapacité du système immunitaire à contrôler l’infection virale. Une meilleure compréhension des mécanismes d’activation du système immunitaire par le VHC semble, par conséquent, essentielle au développement de stratégies antivirales plus efficaces. Dans le présent travail nous montrons, dans un modèle de cellule primaire, que le génome ARN du VHC contient des séquences riches en GU capables de stimuler spécifiquement les récepteurs de type Toll (TLR) 7 et 8. Cette stimulation a pour conséquence la maturation des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs), le production d’interféron de type I (IFN) ainsi que l’induction de chémokines et cytokines inflammatoires par les différentes types de cellules présentatrices d’antigènes (APCs). Les cytokines produites après stimulation de monocytes ou de pDCs par ces séquences ssARN virales, inhibent la production du virus de façon dépendante de l’IFN. En revanche, les cytokines produites après stimulation de cellules dendritiques myéloïdes (mDCs) ou de macrophages par ces mêmes séquences n’ont pas d’effet inhibiteur sur la production virale car les séquences ssARN virales n’induisent pas la production d’IFN par ces cellules. Les cytokines produites après stimulation des TLR 7/8 ont également pour effet de diminuer, de façon indépendante de l’IFN, l’expression du récepteur au VHC (CD81) sur la lignée cellulaire Huh7.5, ce qui pourrait avoir pour conséquence de restreindre l’infection par le VHC. Quoiqu’il en soit, même si les récepteurs au VHC comme le CD81 sont largement exprimés à la surface de différentes sous populations lymphocytaires, les DCs et les monocytes ne répondent pas aux VHC, Nos résultats indiquent que seuls les macrophages sont capables de reconnaître le VHC et de produire des cytokines inflammatoires en réponse à ce dernier. La reconnaissance du VHC par les macrophages est liée à l’expression membranaire de DC-SIGN et l’engagement des TLR 7/8 qui en résulte. Comme d’autres agonistes du TLR 7/8, le VHC stimule la production de cytokines inflammatoires (TNF-α, IL-8, IL-6 et IL-1b) mais n’induit pas la production d’interféron-beta par les macrophages. De manière attendue, la production de cytokines par des macrophages stimulés par les ligands du TLR 7/8 ou les séquences ssARN virales n’inhibent pas la réplication virale. Nos résultats mettent en évidence la capacité des séquences ssARN dérivées du VHC à stimuler les TLR 7/8 dans différentes populations de DC et à initier une réponse immunitaire innée qui aboutit à la suppression de la réplication virale de façon dépendante de l’IFN. Quoiqu’il en soit, le VHC est capable d’échapper à sa reconnaissance par les monocytes et les DCs qui ont le potentiel pour produire de l’IFN et inhiber la réplication virale après engagement des TLR 7/8. Les macrophages possèdent quant à eux la capacité de reconnaître le VHC grâce en partie à l’expression de DC-SIGN à leur surface, mais n’inhibent pas la réplication du virus car ils ne produisent pas d’IFN. L’échappement du VHC aux défenses antivirales pourrait ainsi expliquer l’échec du système immunitaire inné à contrôler l’infection par le VHC. De plus, la production de cytokines inflammatoires observée après stimulation in vitro des macrophages par le VHC suggère leur potentielle contribution dans l’inflammation que l’on retrouve chez les individus infectés par le VHC. / Hepatitis C virus (HCV), a positive single stranded RNA (ssRNA) virus that replicates in the liver, infects 200 million people worldwide, with approximately 80% of infected individuals ultimately suffering from chronic HCV infection. Antiviral therapies, including interferon and ribavirin, have improved considerably in recent years, but are effective in only about one-half of those treated, and are associated with significant side effects and toxicity. Innate immune defenses are essential to control viral infection; the innate response is activated through recognition of viral macromolecular motifs known as pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) that are recognized by a multitude of Pathogen recognition receptors (PRRs). Although immune activation induced by HCV RNA or proteins has been extensively studied, the detection of HCV by the innate immune system remains poorly understood. Despite activation of the immune response early after HCV infection in vivo, the persistent increase inpatient HCV viral load suggests the failure of the immune response to control HCV infection. A better understanding of the mechanisms of immune activation induced by HCV is crucial for development of effective strategies for HCV treatment. Here we demonstrate in primary cell models that the HCV genome contained GU-rich RNA sequences that specifically trigger Toll-like receptors (TLR) 7/8, resulting in maturation of plasmacytoid dendritic cells (pDCs) and production of type I interferon (IFN), induction of inflammatory cytokines and chemokines in different antigen presenting cells (APCs). Cytokines produced by monocytes and pDCs upon stimulation of HCV-derived ssRNA inhibited HCV production in an IFN-dependent manner, whereas cytokines produced by myeloid DCs (mDCs) and macrophages had no inhibitory effect on virus production, due to a defect in IFN induction by HCV ssRNA in these cells. TLR7/8 stimulated cytokines also down-regulated the expression of the HCV receptor CD81 on Huh7.5 in an IFN-independent manner that may restrict HCV infection. However, although HCV receptors like CD81 were widely expressed on different subsets of lymphocytes, DCs and monocytes did not respond to HCV particles, and our data indicates that only macrophages sense HCV and produce inflammatory cytokines. The recognition of HCV by macrophages is related to the expression of DC-SIGN on macrophages, and results in TLR7/8 engagement. Similar to a TLR7/8 agonist, HCV stimulation induces inflammatory cytokine production (TNF-α, IL-8, IL-6 and IL-1b) by macrophages but does not stimulate interferon-beta production in macrophages, Congruously, TLR7/8 and HCV RNA mediated cytokine production in macrophages did not inhibit HCV replication. Our results reveal that HCV RNA has the potential to trigger TLR7/8 in DC populations, and initiate an innate immune response against HCV infection that leads to an IFN-dependent suppression of viral replication. However, HCV is able to escape detection by monocytes and DCs, which produce type I IFN and suppress HCV replication when TLR7/8 is engaged. Macrophages possess the capacity to detect HCV, in part because of surface expression of DC-SIGN. In turn, macrophages produce inflammatory cytokines that nevertheless fail to inhibit HCV replication due to lack of IFN-beta production. Evasion of antiviral defense by HCV may explain the failure of innate immunity in control of HCV infection. Moreover, inflammatory cytokine production by macrophages upon HCV stimulation in vitro suggests that activation of macrophages may contribute to inflammation in HCV infected individuals.

Le virus de l'hépatite C (HCV) infecte environ 180 millions de personnes à travers le monde. De nouveaux antiviraux ont récemment été mis sur le marché mais ils présentent des effets indésirables. La recherche de nouvelles cibles thérapeutiques reste donc d'actualité. Mes principaux travaux ont consisté à développer des approches de biochimie et d'imagerie sur cellules vivantes pour étudier les mécanismes moléculaires d'action des antiviraux silibinine (SbN) et arbidol (ARB) sur HCV. Nous avons montré que SbN et ARB inhibent des vésicules entourées de clathrine et ne sont pas délivrés aux endosomes précoces. SbN et ARB inhibent également l'infection d'autres virus entrant par endocytose clathrine-dépendante, ce qui expliquerait leur activité à large spectre. J'ai également contribué à un projet initié depuis quelques mois au sein de l'équipe. L'hypothèse était qu'un élément présent dans le microenvironnement hépatique (MEH) jouerait un rôle essentiel dans l'infection par HCV. Nous nous sommes intéressés au syndécan-1 (SDC1) car il est fortement exprimé à la surface des hépatocytes. Nos travaux montrent que la déplétion de SDC1 diminue fortement l'infection. SDC1 colocalise à la surface des hépatocytes non infectés avec CD81, un récepteur connu de HCV. Dans les jours suivant l'infection, cette colocalisation est perturbée. Ces données suggèrent que SDC1 serait un co-facteur d'entrée de HCV, agissant en combinaison avec CD81, et que l'infection réorganiserait les molécules du MEH, ce qui pourrait à long terme contribuer à la persistance de l'infection / Hepatitis C virus (HCV) is a global health concern infecting 170 million people worldwide. New antivirals recently received the approval for the treatment against HCV infection but they display many side effects. Research for new therapeutic targets therefore remains an important topic. My main work was to develop approaches in biochemistry and live cell imaging to study the molecular mechanisms of action of antivirals silibinin (SbN) and arbidol (ARB) on HCV infection. We show that SbN and ARB alter clathrin-mediated endocytosis. Viral particles are trapped in clathrin-positive structures and cannot be delivered to the early endosomal compartment, thereby preventing infection. SbN and ARB also prevent cell infection by viruses that enter through clathrin-mediated endocytosis, which could explain their broad spectrum activity. I also contribute to a project initiated for a few months in the lab. We hypothsized that a molecule present in the immediate surrouding of the hepatocyte microenvironment could play a role in HCV infection. We focused on the syndecan-1 (SDC1) because it is essentially anchored on the surface of hepatocytes. We show that SDC1 depletion leads to a drastic decrease of the viral infectivity. SDC1 colocalizes on the unfected hepatocyte surface with the already identified HCV recptor CD81. This colocalization vanished within days in infected cells. These data suggest that SDC1 could act as a cellular co-factor for HCV entry, in combination with CD81; thus infection could reorganized molecules of the hepatocyte microenvironment and contribute to HCV hepatotropism and the peristence of infection

Le virus de l'hépatite C (VHC) établit généralement une infection chronique. Néanmoins, environ 20% des sujets vont résoudre spontanément l’infection. Il existe des preuves solides que les cellules T CD8 sont essentielles au contrôle du VHC. Dans la première partie de ma thèse, nous avons identifié un nouveau marqueur de la dysfonction des lymphocytes T, CD39, comme étant régulé positivement au cours de l'infection chronique par le VHC, le VIH et dans un modèle d’infection chronique par LCMV. Dans une deuxième partie, nous avons utilisé une approche d'analyse intégrative pour étudier la régulation transcriptionnelle des cellules T CD8 au cours de la phase aiguë de l'infection par le VHC. Nous avons identifié des changements précoces dans la régulation transcriptionelle d’importantes fonctions effectrices, de voies métaboliques et du nucléosome par les cellules T CD8 des patients souffrant d'une infection persistante. Certains de ces changements corrèlent avec l’absence des cellules T CD4 spécifiques du VHC et sont associés avec l’âge et le sexe du sujet infecté. Nos résultats suggèrent que la dysfonction des lymphocytes T CD8 au cours de l'infection par le VHC est liée à des événements précoces dans la régulation des gènes, non seulement amplifiés par une inflammation chronique et une absence des cellules T CD4 auxiliaires, mais qui pourraient également être influencés par des facteurs de l’hôte tels que l’âge et le sexe. / Infection with Hepatitis C virus typically establishes chronic infection, but about 20% of subjects clear HCV spontaneously. There is strong evidence that functional CD8 T cells are critical for HCV control. In the first part of my thesis we identified a new marker for exhausted T cells, CD39, that we showed to be upregulated in chronic HCV infection, progressive HIV infection and in chronic infection with LCMV. In the second part we used an integrative analysis approach to study transcriptional regulation of CD8 T cells in the acute phase of HCV infection with different outcomes. We found early transcriptional changes in key immune effector pathways as well as metabolic and nucleosomal processes in CD8 T cells from patients with persistent infection. Some of these changes track with a lack of HCV-specific CD4 T cells exhibit associations with subject age and sex. Our findings suggest that CD8 T cell exhaustion in HCV infection is linked to early gene regulatory events that are not only amplified by chronic inflammation and a lack of CD4 help, but might also be influenced by disease-relevant host factors such as patient age and sex.

L'hépatite chronique virale C est associée à une défaillance du système immunitaire. Nous nous sommes intéressés aux cellules NK et aux lymphocytes Treg, partenaires de la réponse immunitaire innée. Le nombre des NK, particulièrement les CD56dim, est significativement diminué chez les patients infectés, dans le foie plus que dans le sang, et s'accentue avec la fibrogenèse. Le nombre de CD3-CD56+brightNKG2A+ circulantes est corrélé à la sévérité de l'inflammation et de la fibrose et celui des CD3-CD56+dimNKG2A+ inversement corrélé à la charge virale. Les NK sont fonctionnelles, en capacité de produire de l'IFN-γ et d'engager un processus de cytolyse. L'expression de CD158 est significativement diminuée à la surface des NK hépatiques mais conservée dans les NK circulantes. L'expression de NKG2A,C,D dans les NK circulantes et hépatiques est identique à celles de patients non infectés. Les Treg intrahépatiques FoxP3+ sont quasi-exclusivement de phénotype CD4+. En analyse multivariée, le nombre de FoxP3+ est indépendamment associé à celui de CD8+, surtout dans les lésions nécrotico-inflammatoires et une corrélation forte est observée entre les transcrits CD8, FoxP3, IL-10 et TGF-β, suggérant que les Treg bloquent l'expansion et la cytotoxicité des TCD8 par contact cellulaire ou par le biais de cytokines immunosuppressives. L'équilibre entre FoxP3 et CD8 est rompu dans les grades et stades Métavir A>2 et F>3, avec un effondrement du rapport FoxP3/CD8. L'inflammation hépatique chronique s'accompagne de fibrose, aboutissant à la cirrhose, principale cause de CHC. Dans les cirrhoses virales C avec ou sans CHC, les lymphocytes CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, CD56+, TCRγδ +, FoxP3+ sont plus nombreux dans la fibrose que dans le parenchyme. Le nombre de CD20+, CD3+, CD4+, CD8+ et l'expression d'IFN-γ et RANTES sont plus élevés dans les cirrhoses qui développent un CHC. En analyse multivariée, CD8 est le seul facteur indépendament associé à la récidive tumorale et à une diminution de la survie sans récidive à 5 ans. Les CD20+, CD3+, CD4+, CD8+, CD56+, TCRγδ+, FoxP3+ sont significativement moins nombreux dans le CHC que dans la cirrhose. Mais les FoxP3+ sont significativement plus nombreux et les CD56+ moins nombreux dans le CHC que dans le nodule parenchymateux, sans modification des LT, conduisant à une augmentation du rapport FoxP3/CD8 dans la tumeur. Les CD56+ diminuent de la cirrhose au CHC. Aucune corrélation n'est observée entre la densité intra-tumorale des lymphocytes étudiés et la récidive carcinomateuse. Conclusion. Un infiltrat inflammatoire dense au sein de la cirrhose C, particulièrement riche en CD8, favorise le développement et/ou la récidive du CHC. / Chronic hepatitis C is associated with the failure of the immune system. We were interested to NK cells and Treg cells, partners in the innate immune response. The number of NK, particularly the CD56+dim, is significantly reduced in infected patients, in the liver more than in the blood, and increases during the process of fibrogenesis. The number of circulating CD3- CD56+brightNKG2A+ correlates with the severity of inflammation and fibrosis and that of CD3- CD56+dimNKG2A+ inversely correlates with viral load. The NK functional capacity to produce IFN-γ and initiate a process of cytolysis is maintened. The CD158 expression is significantly reduced on the surface of intrahepatic NK, whereas NKG2A,C,D expression in circulating and hepatic NK is identical to that of non-infected patients. The intrahepatic Treg FoxP3+ are almost exclusively CD4+ phenotype. In multivariate analysis, the number of FoxP3+ is independently associated with that of CD8+, especially in necroinflammatory lesions and a strong correlation is observed between CD8, FoxP3, IL-10 and TGF-β, suggesting that Treg could inhibit CD8 expansion and cytotoxicity by cell contact or through immunosuppressive cytokines. The balance between FoxP3 and CD8 is broken in the most severe stages of the disease (METAVIR A>2 and F>3), which results in a drop in the FoxP3/CD8 ratio. Chronic inflammation is accompanied by liver fibrosis, leading to cirrhosis, the main cause of HCC. In viral C cirrhosis with or without HCC, CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, CD56+, TCR γδ+, FoxP3+ lymphocytes are more numerous in fibrosis than in parenchyma. The number of CD3+, CD4+, CD8+, CD20+ and the expression of IFN-γ and RANTES were higher in cirrhosis developing HCC. In multivariate analysis, CD8 is the only independent predictor of tumor recurrence and is associated with a significant decrease in the 5 years disease free survival. The CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, CD56+, TCR γδ+, FoxP3+ tumor infiltrating lymphocytes were significantly lower than in distant cirrhosis. However, FoxP3+ are significantly higher and CD56+ significantly lower in HCC than in parenchymatous nodules, without LT changes, leading to an increase in the FoxP3/CD8 ratio into the tumor. The number of CD56+ decreases from cirrhosis to HCC. No correlation was found between the density of studied tumor infiltrating lymphocytes and HCC recurrence. Conclusion. A dense inflammatory infiltrate in viral C cirrhosis, particularly rich in CD8, promotes HCC development and/or recurrence.

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L'hépatite C (VHC) est l'une des causes principales de maladies du foie dans le monde, qui représentent un risque élevé d'évoluer vers la cirrhose et le carcinome hépatocellulaire. Actuellement, le traitement standard de l’infection par le VHC est l'interféron pégylé-(peg-IFN) et la ribavirine. Bien que le taux de la réponse virale soutenue (RVS) au traitement se soit améliorée au cours de ces années, cette thérapie n'est pas efficace chez tous les patients. En outre, plusieurs effets secondaires toxiques, de complications et le coût élevé limitent la compliance du patient et l'efficacité du traitement. Il n'existe pas de modèle simple d'infection par le VHC et il est nécessaire de développer des modèles in vitro et in vivo utiles pour étudier la physiopathologie de l'infection par le VHC, y compris les événements précoces de l'infection aiguë (l'entrée du virus, des mécanismes immunologiques et génétiques prédictifs) ainsi que l'évaluation de la puissance des médicaments antiviraux contre le VHC. Nous rapportons ici, nos efforts visant à développer des modèles appropriés de l'infection par le VHC. Dans un premier temps, nous avons établi un modèle de petit animal pour étudier l'infection par le VHC. Tupaia est un petit animal, apparenté aux primates et peu couteux. Dans notre travail, nous avons étudié la susceptibilité du tupaia à l'infection par VHC. Douze tupaias adultes ont été inoculés avec le VHC provenant de sérum de patient et d'ARN du VHC (génotype 1a). Trois jeunes tupaias ont été artificiellement nourris pendant un mois et ensuite inoculés par le VHC provenant de sérum du patient. L'ARN du VHC, les anticorps anti-VHC et l’évolution des quasi-espèces du VHC ont été déterminées chez l'animal avant et après l'inoculation. L'infection transitoire et intermittente s'est produite chez deux des 3 jeunes tupaias et l’infection chronique par le VHC s’est produite chez quatre tupaias sur 12 tupaias adultes. Le tupaia devrait représenter un modèle utile pour l'étude de l’infection chronique par le VHC. Dans une deuxième étape, un système de culture in vitro d'hépatocytes primaires de Tupaia a été établi, dans lequel l'infection par le VHC ne pouvait être bloquée ni par le CD81 soluble ni par des anticorps dirigés contre le CD81. Pour comprendre ces résultats, nous avons cloné, séquencé la grande boucle extracellulaire (LEL) du CD81 chez le Tupaia et analysé l'interaction de la protéine d’enveloppe E2 du VHC avec la LEL du CD81 chez le Tupaia par un test « enzyme-linked immunosorbent assay » (EIA). Nous avons constaté que chez le Tupaia, la séquence d'acides aminés du LEL de CD81 qui se lie au VHC présentait en 6 résidus d'acides aminés différents par rapport à la séquence humaine et la capacité de LEL de CD81 à se lier à la proteine d’enveloppe E2 du VHC a également diminuée. La structure différente de CD81 chez l’homme et chez le tupaia pourrait expliquer l'altération de l'interaction entre CD81 et la proteine E2 du VHC. Ce résultat démontre un rôle important de LEL du CD81 pour l'entrée du VHC. Dans une troisième étape, nous avons développé un modèle ex vivo de culture de tranches de foie humain et leur infection par le VHC. Le développement de lignées cellulaires provenant d’hepatocarcinome, permissives à la réplication du VHC, a fourni d'importants nouveaux outils virologiques pour étudier les mécanismes de l'infection par le VHC, mais ce modèle expérimental reste relativement éloigné des conditions physiologiques et pathologiques. Nous rapportons ici le développement d'un nouveau modèle ex vivo utilisant la culture de tranches de foie humain adulte, démontrant, pour la première fois, la capacité d’isolats primaires ainsi que JFH -1, H77/C3, Con1/C3 (HCVcc), de répliquer et de produire de novo des particules virales infectieuses ayant un titre viral élevé… / Hepatitis C virus (HCV) is one of the major causes of liver disease all over the world which has a high risk to progress to cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Currently, the licensed standard treatment of HCV infection is Pegylated-interferon (peg-IFN) and ribavirin. Although the sustained viral response (SVR) rate of treatment has improved during these years, this therapy is not effective in all patients. In addition, several toxic side effects, complication and high cost limit the patient compliance and the efficacy of the treatment. There is no easy model of HCV infection and it is necessary to develop useful in vitro and in vivo models to study the pathobiology of HCV infection, including early events of acute infection (viral entry, immunological mechanisms, and genetic predictors) as well as the evaluation of the potency of the HCV antiviral drugs. We report here in our efforts in developing suitable models of HCV infection. In a first step, we preliminary established a small animal model to study HCV infection. Tupaia is a small, closed related to primate and cost-effective animal. In our work, we investigated the susceptibly of tupaia to HCV infection. Twelve adult tupaias were inoculated with native HCV from patient serum and full-length HCV RNA (Genotype 1a). Three young tupaias were artificially breeded for a month and then inoculated by native HCV from patient serum. HCV RNA, anti-HCV and HCV quasi species evolution were determined in the animal before and after inoculation. Transient and intermittent infection occurred in two among 3 young tupaias and HCV chronic infection occurred in four among 12 adult tupaias. Tupaia should represent a useful model for study HCV chronic infection. In a second step, an in vitro culture system of primary tupaia hepatocytes has been established in which HCV infection could be blocked neither by the soluble CD81 nor by antibodies against CD81. To understand these results, we cloned, sequenced the large extracellular loop (LEL) of tupaia CD81 and analyzed the interaction of HCV E2 with the tupaia CD81 LEL by enzyme-linked immunosorbent assay (EIA). We found that in the tupaia the amino acids sequence of HCV CD81 LEL presented in 6 different amino acid residues compared with human CD81 LEL sequence and the CD81 LEL ability to bind to HCV E2 was also decreased. The different structure of CD81 between human and tupaia could explain the alteration of the interaction between HCV E2 and CD81. This result demonstrated an important role of CD81 LEL for HCV entry. In a third step, we developed an ex vivo model of human liver slices culture and their infection with HCV. The development of human cultured HCV-replication-permissive hepatocarcinoma cell lines has provided important new virological tools to study the mechanisms of HCV infection; however this experimental model remains distantly related to physiological and pathological conditions. Here, we report the development of a new ex vivo model using human adult liver slices culture, demonstrating, for the first time, the ability of primary isolates to undergo de novo viral replication with the production of high titer infectious virus, as well as JFH-1, H77/C3, Con1/C3 (HCVcc). This experimental model was validated by demonstrating the HCV neutralization or HCV inhibition, in a dose-dependent manner, either by CD81 or E2 specific antibodies or convalescent serum from a recovered HCV patient, or by anti-viral drugs. This new ex vivo model represents a powerful tool for studying the viral life cycle, dynamics of virus spread in the liver and also for evaluating the efficacy of the new antiviral drugs. In the last step, we evaluated the efficacy of the new antiviral drugs with our ex vivo model of human adult liver slices. HCV NS3/4A protease is essential for viral replication and has been one of the most important target for developing specific antiviral drug

Les virus des hépatites B et C (VHB et VHC) entretiennent des liens étroits avec le métabolisme lipidique des hépatocytes. Ainsi, la réplication du VHB est dépendante de certains récepteurs nucléaires hépatiques, tels que HNF4α et PPARα, impliqués dans ce métabolisme. L’assemblage des particules virales du VHC dépend lui de la voie de synthèse des lipoprotéines de très faible densité (VLDL) et le virus circule dans le sang sous forme de lipo-viro-particules associé notamment à l’apolipoprotéine B, un composant essentiel des VLDL. Dans ce travail, nous avons d’abord étudié le rôle de FXRα, le récepteur nucléaire des sels biliaires, sur la réplication du VHB. Nous avons montré, in vitro, que les sels biliaires, via FXRα, activaient le promoteur de Core du VHB qui contrôle le niveau de réplication virale. Puis dans l’étude des liens entre les lipoprotéines et le VHC, nous avons montré que l’apoB présente sur certaines particules virales jouaient un rôle important dans l’infectiosité du virus in vitro, et que la protéine Cideb, présente en surface des gouttelettes lipidiques et impliquée dans l’assemblage des VLDL, était impliquée dans l’association du VHC avec l’apoB et influençait l’infectiosité des virions sécrétés. De plus nous avons mis en évidence l’existence de particules sub-virales chez les patients infectés, de nature lipoprotéique mais ne portant que les protéines d’enveloppes du VHC. Tous ces résultats renforcent l’idée d’une adaptation du VHB et du VHC au métabolisme lipidique hépatique. Les bénéfices éventuels qu’en retirent ces deux virus, ainsi que l’existence de possibles thérapeutiques anti-virales ciblant le métabolisme lipidique, restent à explorer / Hepatitis B and C viruses (HBV and HCV) infections are tightly linked with hepatic lipid metabolism. HBV replication depends on specific nuclear receptors, such as HNF4α and PPARα, both implicated in this metabolism. HCV assembly depends on the synthesis of Very-Low-Density Lipoproteins (VLDL), and the virus circulates in the blood as lipo-viral-particles associated in particular with apoB, an essential component of VLDL. In this study, we first studied the influence of FXRα, the nuclear receptor for bile acids, on HBV replication. We showed that, in vitro, bile acids, via FXRα, were able to activate the HBV Core promoter which controls the level of viral replication. Then, in the study of the interactions between HCV and lipoproteins, we demonstrated that apoB, which is associated with a proportion of viral particles, played an important role in HCV infectivity in vitro, and that Cideb, a protein involved in VLDL assembly, was implicated in the association between HCV and apoB and influenced the infectivity of secreted viral particles. Finally, we showed that, besides HCV infectious particles, sub-particles bearing only viral envelope glycoproteins circulated in the blood of infected patients. Interactions of HBV with the metabolism of bile acids, and of HCV with the metabolism of lipoproteins, are two examples of adaptation of a parasite to its host. The potential benefits from these interactions are still to be determined, as well as the possibility to develop anti-viral strategies targeting lipid metabolism

This research project aimed to conduct a strategic analysis of the implementation of a supervised injecting facility (SIF) in Montérégie. Using a mixed design, we first completed a portrait of the injection drug user (IDU) population. We then explored the perceptions of IDU and stakeholders with regard to the relevance of implementing a SIF in the region. Although some similarities were found with the IDU populations of Montreal and the province of Quebec, this population in Montérégie is characterized by a lower frequency of injections in public, less homeless people and lower rates of HIV and HCV infections. Despite these differences, the IDU population in Montérégie was found to have important physical and psychosocial needs. Although the relevance of a SIF in Montérégie is undeniable, improvements regarding the accessibility, continuity and appreciation of the actual services dedicated to IDU remain a priority. / Ce projet de recherche visait à réaliser une analyse stratégique de l’implantation d’un service d’injection supervisée (SIS) en Montérégie. Utilisant un devis mixte, son premier volet consistait à tracer un portrait de la population usagère de drogues par injection (UDI) montérégienne, alors que le second explorait les perceptions des UDI et des acteurs stratégiques œuvrant auprès d’eux quant à l’implantation d’un SIS dans la région. Bien que similaire aux populations UDI montréalaise et du Québec, celle de la Montérégie s’en distingue par le fait qu’elle s’injecte moins souvent dans des lieux publics, qu’elle soit sans domicile fixe à moindre proportion et par ses taux inférieurs d’infection au VIH et au VHC. Elle présente toutefois des besoins physiques et psychosociaux importants. Bien qu’un SIS soit jugé pertinent en Montérégie, une amélioration de l’accessibilité, de la continuité et de l’appréciation de l’offre de services actuelle dédiés aux UDI est considérée comme prioritaire.

Le virus de l’hépatite C (VHC) est un agent causateur de maladies du foie important responsable d’une pandémie affectant près de 180 millions d’individus mondialement. L’absence de symptômes dans les premières années d’infection entraîne des diagnostics tardifs qui empêchent la prise en charge rapide des patients avant l’apparition d’une fibrose et, dans près de 16 % des cas d’infection, d’une cirrhose. En exploitant les interactions protéine-protéine membranaires, des essais utilisant la technologie BRET, dans les cellules vivantes, ont été précédemment optimisés afin d’établir le réseau complet des interactions du VHC. En utilisant les fondements de cette étude, un essai à haut débit dans les cellules vivantes a été réalisé pour identifier de nouveaux composés anti-VHC ciblant une nouvelle interaction NS3/4A-NS3/4A. Approximativement 110,000 petites molécules ont été criblées pour leurs effets sur l’homodimérization de NS3/4A et ont été classées par rapport à leur spécificité et à leur puissance contre le VHC. Au terme de cette étude, UM42811 a été identifié comme un activateur potentiel de l’interaction NS3/4A-NS3/4A offrant une activité antivirale prometteuse dotant une excellente fenêtre thérapeutique. Par la suite, un séquençage exhaustif des virus, soumis à un traitement de UM42811, a permis d’établir le profil de résistance du VHC contre ce composé. Grâce à cette fine cartographie, il a été possible d’identifier un nouveau mécanisme d’inhibition de NS3/4A qui est indépendant de son activité protéase. En utilisant les données de notre groupe sur les interactions VHC-hôte, il a été possible de continuer la caractérisation fonctionnelle du composé UM42811 en étudiant son effet sur les interactions potentiellement bénéfiques à la persistance virale. Pour ce faire, les protéines associées au transport nucléaire et mitochondriale qui sont des interactants de choix de NS3/4A ont été priorisées. Parmi ces facteurs de l’hôte, l’étude de karyopherin subunit beta 1 (KPNB1) et de heat shock protein 60 (HSP60) a été priorisée. De façon intéressante, les expériences de co-immunoprécipitation ont démontré que UM42811 était capable de prévenir l’interaction KPNB1-NS3/4A ainsi que l’interaction HSP60-NS3/4A. De plus, les études ii fonctionnelles et les analyses d’immunobuvardage de type western ont démontré que l’interaction KPNB1-NS3/4A avait des effets délétères sur l’induction des gènes stimulés par l’interféron (ISG). Finalement, il a été démontré que KPNB1 est possiblement clivé par NS3/4A suggérant la présence potentielle d’un mécanisme de subversion ou d’échappement. En bref, cette étude démontre la puissance des stratégies impliquant les interactions protéine-protéine dans les cellules vivantes pour l’identification de nouveaux composés inhibiteurs, caractérise un nouveau mécanisme d’inhibition anti-VHC et révèle la possibilité d’un nouveau mécanisme d’évasion du système immunitaire. / Hepatitis C virus (HCV) is an important causative agent for liver diseases and is responsible for a worldwide pandemic affecting roughly 180 million individuals worldwide. Late diagnosis following the progression to fibrosis and to cirrhosis, in nearly 16% of chronic infections, is attributed to the absence of symptoms in the first years of infection. By exploiting membrane protein-protein interactions (PPI), live cell assays using bioluminescence resonance energy transfer (BRET) technology have previously been optimized to complete a comprehensive hepatitis C virus (HCV) protein interaction network. Using the groundwork laid by this network study, a high-throughput assay (HTS) cell-based assay was implemented to identify novel inhibitory compounds targeting an unreported NS3/4A-NS3/4A interaction. Approximately 110,000 compounds from a small-molecule collection were screened to monitor modulation of NS3/4A homodimerization and were discriminated based on specificity and potency. UM42811 was identified as a potential NS3/4A-NS3/4A interaction activator and found to have a promising antiviral activity boasting an excellent therapeutic window. Combined deep sequencing and mutation mapping have yielded a resistance profile based on statistical and functional probability pointing towards a novel inhibitory mechanism targeting the HCV NS3/4A independent from protease activity inhibition. Data from an HCV to host protein interaction network generated by our group was used to analyze alternative effects of UM42811 on interactions which potentially benefit viral persistence. NS3/4A-specific host interactors were heavily associated with nuclear and mitochondrial transport based on Gene Ontology (GO). Among these specific interactors, karyopherin subunit beta 1 (KPNB1) and heat shock protein 60 (HSP60) were selected for further study. Interestingly, co-immunoprecipitation experiments revealed that UM42811 was able to prevent both KPNB1-NS3/4A and HSP60-NS3/4A interactions. Moreover, functional and western analysis revealed the KPNB1-NS3/4A interaction to have deleterious effects on iv interferon stimulated gene (ISG) induction. Unexpectedly, analysis revealed a putative NS3/4A mediated cleavage of KPNB1. Overall, this study demonstrates the strength of cell-based PPI strategies in the identification of novel HCV antiviral compounds, characterizes a novel inhibitory mechanism for HCV and reveals a potentially novel viral immune evasion mechanism.

La majorité des individus exposés au virus de l’hépatite C (VHC) développent une infection chronique. Une réponse immunitaire adaptative forte et soutenue est associée avec la guérison spontanée du VHC, mais les mécanismes sous-jacents demeurent mal définis. Le rôle des cellules NK et des cellules dendritiques (DC) dans la guérison spontanée du VHC est encore méconnu. Les cellules NK sont la population effectrice la plus importante de l’immunité innée car elles tuent les cellules infectées et sécrètent diverses cytokines. Les DC reconnaissent des agents infectieux et elles sont les premières à initier et réguler l’immunité adaptative. Les cellules NK et les DC interagissent également entre elles afin de réguler l’immunité innée et adaptative. L’hypothèse du projet de doctorat est que l'activité des cellules NK pendant la phase aiguë de l'infection par le VHC module la fonction des DC afin que ces dernières puissent générer une réponse immunitaire adaptative capable d'éliminer le VHC. Le premier objectif était d’établir une corrélation entre l'activité des cellules NK et l'évolution de l'infection au VHC. Nous avons observé une augmentation de la cytotoxicité, mais une diminution de la sécrétion de cytokines par les cellules NK chez les patients chroniques et qui ont résolu spontanément pendant la phase aiguë en comparaison aux contrôles non infectés, démontrant alors une dissociation entre ces deux fonctions. Nos résultats suggèrent que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë indépendamment de l’évolution de l’infection. Le deuxième objectif était d’établir une corrélation entre le phénotype et la fonction des DC, et l'évolution de l'infection. Nous avons d’abord observé que les DC plasmacytoïdes de tous les patients infectés ont un phénotype plus immature que les contrôles, et que ce phénotype est plus prononcé chez les patients ayant résolu spontanément. De plus, en réponse à des stimulations, nous avons observé que pendant la phase aiguë précoce, les DC myéloïdes (mDC) de tous les patients infectés indépendamment de l’évolution de l’infection produisent davantage de cytokines en comparaison aux contrôles. Cependant, cette hyperréactivité n’est pas soutenue au cours de l’évolution chronique. Le troisième objectif était d’établir une corrélation entre les interactions NK/DC et l’évolution de l’infection. Nous avons étudié la capacité des cellules NK à lyser les DC potentiellement tolérogéniques, ainsi que la capacité des DC matures à activer les cellules NK, et nous avons observé aucune différence entre les patients infectés et les contrôles. Finalement, nous avons démontré pour la première fois la capacité des DC immatures à inhiber la fonction des cellules NK. En conclusion, nous avons démontré que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë de l’infection par le VHC indépendamment de l’évolution de l’infection. De plus, la capacité des cellules NK à éliminer les DC potentiellement tolérogéniques est intacte. Finalement, les mDC sont hyperréactives pendant la phase aiguë de l’infection, mais cette hyperréactivité n’est pas soutenue avec la persistance de l’infection. Cette perte d’hyperréactivité des mDC ne semble pas affecter la capacité des DC à activer les cellules NK, mais elle pourrait jouer un rôle dans l’inefficacité de l’immunité adaptative à éliminer le VHC. / The majority of individuals exposed to the hepatitis C virus (HCV) develop a chronic infection. It is known that a strong and sustained adaptive immune response is associated with the spontaneous clearance of HCV, however the underlying mechanisms are not well defined. The role of natural killer (NK) cells and dendritic cells (DCs) during the spontaneous resolution of HCV remains unknown. NK cells are the primary effector population of the innate immune response which are able to kill infected cells and secrete various cytokines. On the other hand, DCs are the first cell type to initiate and regulate adaptive immunity after recognizing infectious pathogens. NK cells and DCs can also interact reciprocally to further regulate innate and adaptive immunity. Our hypothesis is that NK cell activity during acute HCV will modulate DC function to prime a highly efficient adaptive immune response resulting in viral clearance. The first aim of my project was to establish a correlation between NK cell activity and the outcome of HCV infection. We observed increased NK cell cytotoxicity, but decreased cytokine secretion during acute HCV in patients with chronic evolution as well as spontaneous resolution, further demonstrating a dissociation between these two NK cell functions. Our results suggest that NK cells are activated during acute HCV infection regardless of infection outcome. The second aim was to establish a correlation between DC phenotype, function and the outcome of infection. We observed that plasmacytoid DCs (pDCs) from all HCV-infected patients have a more immature phenotype as compared to negative controls, yet this is more pronounced in spontaneous resolvers. Furthermore, we observed that during the early acute phase, myeloid DCs (mDCs) from all HCV-infected patients, regardless of outcome, have increased production of cytokines as compared to un-infected controls in response to stimulation. However, this hyperresponsiveness of mDCs is not sustained with chronic evolution. The third aim was to establish a correlation between the NK/DC cross-talk and infection outcome. We studied the capacity of NK cells to kill potentially tolerogenic DCs, as well as the capacity of mature DCs to activate NK cells, and we observed no major differences between different stages of HCV infection and un-infected controls. However, we obtained unprecedented data which suggests that immature DCs have the capacity to inhibit NK cell function. In conclusion, our results demonstrate that NK cells are activated during acute HCV infection regardless of its outcome. Furthermore, the capacity of NK cells to kill potentially tolerogenic DCs is intact for all groups of patients. Finally, mDCs are hyperresponsive during acute HCV, but this hyperresponsiveness is not sustained with persistence of viremia. The loss of mDC hyperresponsiveness does not seem to affect the capacity of DCs to activate NK cells, but might play a role in the capacity of DCs to prime a highly efficient adaptive immune response resulting in viral clearance.