L'hépatite C pose un problème de santé publique majeur, dans la mesure où le risque de développer une infection chronique est relativement élevé (40 à 60%) et où la résistance au traitement de choix - l’interféron alpha pégylé et la ribavirine - touche près de la moitié des patients. Cette persistence virale repose avant tout sur de puissantes stratégies d’évasion du système immunitaire inné de l’hôte par le virus. Dans ce projet, nous nous sommes intéressés à la caractérisation de la réponse antivirale dans des hépatocytes primaires humains normaux et chroniquement infectés avec le VHC, un domaine encore largement inconnu dû à la difficulté d’obtenir ce type de matériel primaire. Nous avons étudié la fonctionnalité de deux voies majeures de détection des pathogènes viraux suite à l’exposition d’hépatocytes primaires humains à de l’ARNdb intracellulaire, via le récepteur et adaptateur RIG-I/MDA5-CARDIF, et extracellulaire via TLR3-TRIF, mimant ainsi les étapes précoces de la détection d’un virus par la cellule hôte. Nous avons établi par RT-PCR quantitatif et analyse transcriptomique par microarray, que ces deux voies de stimulation sont fonctionnelles dans des hépatocytes primaires normaux et que leur activation entraîne à la fois l’expression de gènes antiviraux communs (ISG56, ISG15, CXCL10, …) mais aussi spécifiques avec les gènes IL28A, IL28B et IL29 qui sont une signature de l’activation de la voie de détection de l’ARNdb intracellulaire. La protéine virale NS3/4A joue un rôle majeur à la fois dans le clivage de la polyprotéine virale initiale, mais aussi en interférant avec les cascades de signalisation engagées suite à la détection par la cellule hôte de l’ARN du VHC. Plus particulièrement, nous avons démontré que l’expression ectopique de NS3/4A dans des hépatocytes primaires humains normaux entraîne une diminution significative de l’induction des gènes antiviraux dûe au clivage de CARDIF au cours de l’activation de la voie de signalisation médiée par RIG-I. Nous avons également démontré que l’expression de la NS3/4A entraîne des modifications de l’expression de gènes-clé impliqués dans la régulation de l’apoptose et du programme de mort cellulaire, en particulier lorsque la voie TLR3 est induite. L’ensemble de ces effets sont abolis en présence de BILN2061, inhibiteur spécifique de NS3/4A. Malgré les stratégies de subversion de l’immunité innée par le VHC, nous avons démontré l’induction significative de plusieurs ISGs et chemokines dans des hepatocytes primaires provenant de patients chroniquement infectés avec le VHC, sans toutefois détecter d’interférons de type I, III ou certains gènes antiviraux précoces comme CCL5. Ces observations, concomitantes avec une diminution de l’expression de CARDIF et une correlation inverse entre les niveaux d’ARNm des ISGs et l’ARN viral révèlent une réponse antivirale partielle dûe à des mécanismes interférents sous-jacents. Cette réponse antivirale détectable mais inefficace est à mettre en lien avec l’échec du traitement classique PEG-IFN-ribavirine chez la moitié des patients traités, mais aussi en lien avec l’inflammation chronique et les dommages hépatiques qui mènent ultimement au développement d’une fibrose puis d’une cirrhose chez une grande proportion de patients chroniquement infectés. / Hepatitis C infection is a worldwide health problem since the risk to develop a persistent infection is relatively elevated (40 to 60%) and nearly half of the infected patients do not respond to the classical anti-HCV therapy based on a combination of PEG-IFNα and ribavirin. Viral persistence is based on powerful evasion strategies of the host’s innate immune system. In our study, we characterized antiviral response in primary human normal and chronically HCV-infected hepatocytes, a cutting-edge in our field due to the difficulty to isolate this particular cell type. In order to better define the antiviral response in freshly isolated human primary hepatocytes, we stimulated these cells with extracellular and intracellular dsRNA to trigger TLR3/TRIF and RIG-I-MDA5/CARDIF-mediated antiviral signaling pathways. By using qRT-PCR and microarray analysis, we report that both detection pathways are functional in normal human hepatocytes, their activation leading to the expression of both common (IFIT1, OASL, ISG15 and CXCL10) and specific genes (IL28A, IL28B and IL29), these last ones being a signature of the intracellular dsRNA-mediated pathway. HCV NS3/4A plays a key role in the viral polyprotein processing and upon viral RNA detection by interfering with the host’s antiviral signalling cascades. We report that major antiviral genes induction following activation of RIG-I mediated pathway are severely impaired in ectopically NS3/4A expressing normal hepatocytes due to CARDIF cleavage, but can be restored by specific NS3/4A inhibitor BILN2061. Our microarray analysis also revealed a role for NS3/4A following TRL3-mediated pathway activation on regulation of apoptosis and programmed cell death, which could be linked to strategies for the virus to persist in its host. Despite HCV strategies to circumvent the host’s immune defense system, we observed significant upregulation of ISGs and chemokines in liver biopsies and corresponding isolated hepatocytes from chronically HCV-infected patients. However, no type I and III interferon, neither key-antiviral genes (e.g., CCL5) were detected, underlying an ongoing –but inefficient- antiviral response unable to eradicate the virus. Moreover, we obtained significant inverse correlations between ISGs mRNAs and viral RNA in addition to CARDIF decrease, clearly unravelling efficient viral interfering strategies in a context of chronic HCV infection. This sustained -albeit incomplete- hepatic innate immune response is certainly associated to the failure of the classical IFN-based therapy in half of the infected patients and to the chronic inflammation causing liver damages and eventually leading to hepatocarcinoma which is often observed at late stage of the disease.

Le virus de l'hépatite C (VHC) est une des causes majeures de carcinome hépatocellulaire (CHC), dont les traitements ont une efficacité modéré. La transplantation hépatique (TH) est l'option thérapeutique de choix mais est limitée, chez les patients chroniquement infectés par le VHC, par une réinfection systématique du greffon. Nous proposons d'utiliser des lymphocytes génétiquement modifiés (LGM) issus de donneurs sains qui ont fait leurs preuves pour le traitement d'hémopathies malignes et qui,exprimant un gène suicide, peuvent être éliminés en cas d'effets secondaires. Nous montrons maintenant que ces LGM présentent d'une part une activité anti-tumorale vis-à-vis du CHC, et d'autre part un effet anti-viral envers le VHC. L'objectif est la création d'une banque de LGM allogéniques prêts-à-l'emploi, avec des avantages en termes de coût, de logistique et de disponibilité immédiate par rapport aux approches classiques d'immunothérapies, autologues pour la plupart. Parallèlement, nous avons étudié in vivo l'effet anti-viral d'un anticorps monoclonal anti-claudin-1 dirigé contre un co-récepteur duVHC et inhibant l'entrée du VHC dans les hépatocytes humains. Grâce à un modèle d'infection par VHC de souris présentant un foie chimérique humanisé, nous montrons que cet anticorps permet de prévenir efficacement l'infection par le VHC. Nos résultats apportent les preuves de concept de l'utilisation de deux produits, anticorps anti-claudin-1 et LGM, pour la prévention de la réinfection du greffon hépatique par le VHC, les LGM pouvant également être envisagés en association avec les thérapies actuelles du CHC.

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.

Le virus de l'hépatite C (VHC) est l'un des principaux facteurs étiologiques du carcinome hépatocellulaire. Le traitement des hépatites virales C a été récemment amélioré grâce à une trithérapie (interféron, ribavirine et anti-protéase virale). Néanmoins l'importance des effets secondaires et l'émergence de mutants résistants nécessitent de découvrir de nouveaux antiviraux. Dans ce contexte, notre équipe a récemment découvert que les phosphatidylinositol 4-kinases de type III (PI4KIIIα et PI4KIIIβ) étaient indispensables à la propagation du virus dans une lignée hépatique humaine, et ce, à 2 étapes de son cycle biologique : l'entrée et la réplication. L'objectif du présent travail était de poursuivre la validation de ces nouvelles cibles thérapeutiques potentielles, en approfondissant nos connaissances sur la dépendance du virus à l'égard de ces kinases au cours de son entrée. Pour cela, nous avons utilisé le modèle des hépatocytes humains primaires, système in vitro plus proche du contexte physiologique que les modèles utilisés jusqu'à présent et qui étaient basés sur l'exploitation de lignées. Deux axes ont été développés : Vérification de l'importance de l'activité kinase des PI4KIIIs au cours de l'entrée du VHC dans les hépatocytes humains primaires, à travers une approche chimique ; Validation de l'implication de ces kinases et de leur activité enzymatique au cours de l'entrée virale grâce à une approche génétique basée sur l'ARN interférence et la restauration de phénotype. En parallèle, nous avons étudié l'expression de PI4KIIIα au cours de pathologies hépatiques. Nos résultats suggèrent une implication de PI4KIIIα au cours de l'entrée du VHC dans les hépatocytes humains primaires, mais restent à confirmer quant à l'implication de PI4KIIIβ. Par ailleurs, l'analyse de l'expression de PI4KIIIα dans le carcinome hépatocellulaire (CHC) conduit à proposer cette kinase comme un nouveau marqueur moléculaire, qui pourrait améliorer les modèles de pronostic déjà établis et pourrait conduire au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour les patients atteints d'un CHC, quelque soit l'étiologie.

L’infection chronique par le virus de l’hépatite C (VHC) conduit au développement de pathologies hépatiques, telles que la fibrose dont le terme évolutif est la cirrhose sur laquelle peut se développer un carcinome hépatocellulaire. Les observations cliniques indiquent que le VHC interfère avec la voie de signalisation du Transforming Growth Factor β (TGFβ). Entre autres fonctions, cette cytokine induit la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), ce qui favorise la migration cellulaire et l'invasion tumorale. Le but de cette thèse est d'analyser l'impact des protéines non structurales du VHC sur la voie de signalisation du TGFβ.Nous avons montré que le réplicon subgénomique du VHC induit une augmentation de la signalisation du TGFβ résultant en une plus forte expression de gènes associés à l’EMT et induisant un phénotype d’EMT. L’expression de la protéase virale NS3-4A seule, augmente et prolonge la phosphorylation de Smad2/3 en aval du récepteur du TGFβ et renforce l’expression de certains gènes cibles du TGFβ. L’analyse des interactions entre les protéines du VHC et les protéines de la voie du TGFβ a permis d’identifier l’interaction entre NS3-4A et la protéine Smurf2. Le réplicon subgénomique ou la protéase NS3-4A ont des rôles antagonistes à la protéine Smurf2 sur la voie de signalisation du TGFβ. L’analyse globale des gènes régulés par le TGFβ dans les cellules exprimant le réplicon subgénomique a permis d’identifier, que dans ces cellules, le TGFβ induit une réponse pro-tumorale.Ces résultats montrent que NS3-4A induit une plus forte réponse des cellules au TGFβ, en inhibant la fonction de Smurf2 dans le rétrocontrôle négatif de la voie du TGFβ. Ce nouveau mécanisme d’interférence du VHC avec la voie du TGFβ pourrait contribuer à l’EMT des cellules hépatocytaires infectées favorisant ainsi la cancérisation. Ce travail apporte de nouvelles pistes dans la compréhension des mécanismes associés à la cancérisation chez les patients chroniquement infectés par le VHC. / Chronic infection by hepatitis C virus (HCV) leads to the development of hepatic diseases like fibrosis which evolves into cirrhosis on which can develop hepatocellular carcinoma. Clinical observations indicate that HCV interferes with the TGFβ signaling pathway. Among other functions this cytokine induces epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) promoting cell migration and tumor invasion. The aim of this study is to analyze the impact of HCV non structural proteins on TGFβ signaling pathway. We have demonstrated that the HCV subgenomic replicon induces an enhancement of the TGFβ signaling pathway resulting in a strong expression of EMT associated genes and inducing EMT phenotype. The expression of the NS3-4A viral protein alone enhances and stabilizes Smad2/3 phosphorylation downstream TGFβ receptor and increases the expression of some TGFβ target genes. The analysis of interactions between HCV proteins and proteins of the TGFβ signaling pathway has shown the interaction of NS3-4A with Smurf2 protein. HCV subgenomic replicon and NS3-4A have antagonistic roles to Smurf2 on TGFβ signaling pathway. The global analysis of genes regulated by TGFβ in cells expressing HCV subgenomic replicon indicates that in these cells TGFβ induces a pro-tumor answer.These results show that NS3-4A enhances TGFβ answer by inhibiting Smurf2 functions in the negative feedback loop of the TGFβ pathway. This new mechanism of HCV interference with the TGFβ pathway can contribute to EMT in infected hepatocytes thus promoting carcinogenesis. This work provides new leads to understand the mechanisms associated to carcinogenesis in HCV chronically infected patients.

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Le VHC est une cause majeure de cancer du foie. Le traitement actuel est caractérisé par à un cout élevé, la présence de toxicité et l’émergence de résistance virale. Dans la 1ère partie de ma thèse, je me suis intéressé à l’entrée virale. L’entrée est nécessaire pour l’initiation ; la dissémination et le maintien de l’infection et représente ainsi une cible intéressante dans le développement de thérapies antivirales : CD81 et SRBI sont les 1ers facteurs décrits comme importants pour l’entrée : Nous avons confirmé leur rôle clé dans l’entrée et les étapes suivant l’entrée. De plus, nous avons montré leur rôle crucial dans la transmission cellule/cellule. Le VHC infecte principalement les hépatocytes, nous avons étudié en seconde partie de ma thèse le tropisme restreint du VHC aux hépatocytes. En définissant les facteurs essentiels à l’infection de cellules non hépatiques et en développant un modèle cellulaire afin d’identifier de nouveaux facteurs d’assemblage et de réplication du VHC. / HCV infection is the leading cause of chronic liver disease. The current SOC is still limited by high costs, toxicity and emergence of viral resistance. In the first part of my thesis we focused our workon viral entry. Viral entry is required for initiation, spread, and maintenance of infection, and thus is a promising target for the development of new antiviral therapies. CD81 and SR-BI are the first entry factors identified as important for HCV entry. In our work we confirmed their crucial role in entry, especially at the post-binding step. In addition we proved their key role in viral dissemination through the cell-cell transmission. As HCV mainly infects hepatocytes, we studied in the second part of my thesis, the restricted cellular tropism of HCV to hepatocytes and we defined the minimal host factors rendering non hepatic cell lines susceptible to HCV infection by the establishment of a powerful tool to identify new assembly and replication factors.

L’infection par le virus de l’hépatite B (VHB) reste un problème majeur de santé publique. L’infection chronique par le VHB peut conduire au développement d’une cirrhose et d’un carcinome hépatocellulaire (CHC). L’ARN pré-génomique du VHB (ARNpg), matrice de la réplication virale, peut aussi subir un épissage alternatif dans les hépatocytes. L’ARN simple-épissé SP1 (ARNSP1) est le variant majeur détecté. L’ARNSP1 génère des particules virales défectives (VHBd) et code la protéine HBSP (HBV splicing-generated protein). Des études récentes ont démontré que la proportion de VHBd dans le sérum augmente lors de la progression de maladies hépatiques et précède le développement de CHC. Notre équipe ainsi que d’autres ont décrit qu’HBSP pouvait pirater les voies de signalisation intervenant dans l’immunité innée et limiter l’étendue de l’inflammation du foie. Le but de notre étude est de comprendre la régulation de l’épissage alternatif viral et cellulaire au cours de la pathogenèse hépatique. Nous avons montré:1) une diminution du recrutement immunitaire et une réduction de la fibrose hépatique les souris exprimant HBSP régulée par épissage alternatif. 2) dans 6 modèles murins différents une régulation de l’expression des facteurs épissage variable selon la maladie du foie et définissant une signature spécifique. Cette régulation de facteurs d’épissage et de l’épissage alternatif a été observée dans les CHC de patients. En conclusion, nos résultats soulignent l’impact de l’atteinte hépatique sur l’expression des facteurs d’épissage, lesquels pourraient contribuer à réguler à la fois l’épissage viral et cellulaire et par conséquent, la progression de la pathogenèse hépatique. / Hepatitis B virus (HBV) infection remains a major public health problem with 250 million chronic carriers worldwide. Chronic HBV infection may lead to the development of cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC). HBV pregenomic RNA (pgRNA), matrix of viral replication, could also undergo alternative splicing (AS) in hepatocytes. The singly spliced SP1RNA is the major HBV spliced variant detected. SP1RNA generates defective viral particles (dHBV) and encodes for HBV splicing-generated protein (HBSP). Recent studies found the proportion of serum dHBV increased during the progression of liver disease and prior to development of HCC. In addition, our group and others revealed that HBSP hacked signaling pathways involved in innate immunity and limit the extent of liver inflammation. The aim of our study was to investigate the regulation of viral and cellular alternative splicing in the pathogenesis of liver diseases. Our data showed that 1) the modulated expression of splicing factors in HBV transgenic mice contributed to an increase of SP1RNA encoding for HBSP. In HBSP transgenic mice, HBSP expression led to the decrease of inflammatory mono/macrophages recruitment and consequently impaired liver fibrogenesis. 2) the pattern of selected splicing factors expression varied according to liver disease in mouse models, and overexpression of splicing factors and enhanced alternative splicing of target genes were observed in HCC tumors. In conclusion, our data highlighted the impact of liver diseases on the expression of splicing factors which may contribute to regulate both viral and cellular splicing events and consequently the progression of liver pathogenesis.

Accès limité / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le virus de l'hépatite C (HCV) représente un problème de santé publique à l'échelle mondiale. Les thérapies actuelles ne permettent pas de guérir tous les patients infectés par le HCV et certains antiviraux ont des effets secondaires importants. Dans la première partie de ma thèse, nous avons identifié des combinaisons d'antiviraux à action directe (DAA) et d'inhibiteurs d'entrée caractérisés par un effet synergique dans la prévention et le traitement du HCV dans des modèles de culture cellulaire et les souris uPA-SCID avec un foie chimérique. Ceci représente une nouvelle stratégies de lutte contre l'infection par le HCV. Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons démontré que le mode de transmission du HCV de cellule à cellule est la voie de transmission dominante dans les modèles de culture cellulaire. De plus, les virus résistant aux DAA se propagent efficacement grâce à la transmission de cellule à cellule. L'inhibition de la transmission de cellule à cellule en utilisant des inhibiteurs d'entrée est un moyen efficace pour empêcher l'émergence de virus résistant aux DAA et pour potentialiser l'efficacité antivirale des DAA pour éradiquer l'infection par le HCV. / Hepatitis C virus (HCV) poses a threat to global health with infecting about 170 million people. Current therapies cannot cure all the patients infected with HCV and have obvious side effects. In the first part of my thesis, we uncovered combinations of direct-acting antivirals (DAAs) and entry inhibitors caracterized by a synergistic effect in prevention and treatment of HCV infection using HCV cell culture models and human liver chimeric uPA-SCID mice, thereby providing a new strategy to control HCV infection. In the second part of my thesis, we demonstrated that HCV cell-cell transmission is the dominant transmission route in cell culture models and that DAA-resistant HCV spread efficiently through cell-cell transmission to develop viral resistance. Blocking cell-cell transmission using entry inhibitors allows to prevent the emergence of DAA-resistant virus and potentiates the antiviral efficacy of DAAs to clear HCV infection. In summary, we provide novel strategies to enhance antiviral efficacy by combining entry inhibitors and DAAs and to prevent viral resistance by blocking viral cell-cell transmission.