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Groupe E-I Pécheur

Héparanes sulfates protéoglycanes du microenvironnement hépatocytaire dans l’infection et la carcinogenèse précoce induite par les virus hépatotropes B, C et delta.

Les hépatites virales chroniques sont à l'origine de 75% des cas de carcinome hépatocellulaire (CHC), le 2ième cancer le plus léthal après le cancer du poumon et le 5ième en terme d'incidence mondiale. Aucune thérapie n'est réellement efficace contre le CHC, la seule option restant la transplantation hépatique. Le virus de l'hépatite C (HCV) infecte chroniquement 180 millions d'individus, et bien que des traitements antiviraux efficaces soient actuellement disponibles, certains patients restent difficiles à traiter et en grand risque de développer un CHC. Les hépatites B et delta affectent respectivement 350 et 20 millions de personnes. Dues aux virus de l'hépatite B (HBV) et delta (HDV), elles posent des problèmes de santé publique du fait de la diversité des génotypes viraux, leur dissémination rapide, la sévérité des dommages hépatiques, l'émergence de variants viraux résistants, le contrôle pharmacologique insuffisant avec les thérapies actuelles et l'accès variable à des traitements coûteux.

Dans ce contexte, une meilleure compréhension des cycles d'infection et des étapes précoces de l'oncogenèse virale permettra de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Dans un premier axe de recherche centré sur HCV, nous étudierons le micro-environnement hépatique au cours de l'infection, et les altérations qu'il subit sous l'influence du stress oxydant généré par la réplication virale. Ces résultats fondamentaux seront mis à profit dans un second axe de recherche pour proposer de nouvelles pistes thérapeutiques, notamment contre HBV et HDV.

 

Premier Axe.

Dans le foie, HCV n'infecte de façon productive que l'hépatocyte (1), alors que l’espace de Disse où se situent ces cellules contient également les cellules étoilées, des macrophages (ou cellules de Küpffer) et les cellules endothéliales bordant les capillaires sinusoïdes (cf Figure). Partant de cette constatation, nous avons fait l'hypothèse qu'une même molécule, présente à proximité de ou à la surface de l'hépatocyte, pourrait jouer à la fois un rôle dans le déclenchement de l'infection (au stade de l'entrée du virus dans l'hépatocyte) et dans le processus de carcinogenèse. Nous avons concentré nos efforts sur une molécule de la famille des héparanes sulfates protéoglycanes (HSPG), le syndecan-1, présente dans le micro-environnement hépatocytaire ou glycocalyx, car : (i) c'est une glycoprotéine transmembranaire capable de transduire du signal et récepteur de lipoprotéines, qui joue un rôle essentiel dans le métabolisme lipidique du foie, détourné et perturbé par le virus; (ii) elle joue un rôle pivot via ses contacts avec des protéines de l'adhésion et de la communication cellulaire, et enfin (iii) c'est un marqueur tumoral de certaines leucémies.

Nos résultats récents démontrent l'implication du syndecan-1 dans l'infection par HCV, au stade précoce de la pénétration du virus dans l'hépatocyte mais également à des stades plus tardifs où le virus se réplique en association avec des compartiments membranaires intracellulaires (2-4). Ceci se fait en étroite coopération structurale et fonctionnelle avec CD81, le premier récepteur de HCV découvert. Dès les premiers jours de l'infection, l'expression et la localisation subcellulaire du syndecan-1 dans les cellules infectées sont modifiées par rapport aux cellules non infectées. En parallèle, la composition du glycocalyx est altérée, du fait de perturbations de l’activité d’enzymes-clé de biosynthèse et métabolisme des HSPG. L'infection par HCV conduit aussi à : (i) une accumulation des métabolites intermédiaires de la glycolyse, déclenchant un  stress oxydant intracellulaire (5), (ii) une surexpression de certaines métalloprotéinases, remodelant le micro-environnement et la matrice extracellulaire (MEC) hépatiques, et (iii) une altération de l’expression et de la localisation subcellulaire de protéines des jonctions cellulaires telles que la E-cadhérine. Ceci laisse supposer une étroite intrication entre infection, altérations du profil de glycosylation des protéines (en particulier des HSPG du glycocalyx), et dérégulation des communications cellule/cellule et cellule/MEC, signature précoce de la carcinogenèse.

A partir de ces observations, notre projet se déroule en 3 actes :

- identifier les voies géniques syndecan-1 dépendantes, dérégulées au cours de l'infection, par approches transcriptomiques et CRISPR-Cas9 ;

- étudier de façon approfondie comment HCV remodèle le micro-environnement hépatocytaire, au sens étroit (glycocalyx) et large du terme (espace de Disse) ;

- disséquer le lien entre stress oxydant, altérations du micro-environnement et infection par HCV, en étudiant spécifiquement des enzymes et protéines-clé impliquées dans ou responsables de ces phénomènes (héparanases, matrix-métalloprotéinases, superoxyde dismutase, glutathion peroxydase, syndecan-1, glypican-3...), en cultures cellulaires et sur biopsies de patients infectés.

 

Second Axe.

La compréhension des mécanismes fondamentaux de l'infection virale permet des avancées sur le front de stratégies antivirales adaptées au traitement d'une maladie chronique, évoluant par paliers (infection aiguë, fibrose, cirrhose, CHC). Depuis plusieurs mois, nous explorons les possibilités antivirales de deux molécules déjà administrées en médecine humaine pour d'autres indications : l'arbidol et la silibinine. Nous avons démontré leur activité inhibitrice de l'entrée de HCV dans l'hépatocyte (6-9), et d'autres étapes du cycle viral comme la réplication et l'assemblage des virions néo-formés (10). L’arbidol a également une activité anti-HBV (11).

Ces deux molécules agissent directement sur le virus et aussi sur des cibles cellulaires, faisant d'elles des antiviraux à large spectre et des agents ciblant l'hôte. Elles revêtent donc un double intérêt thérapeutique : elles sont utilisables en phase d'infection aiguë (inhibition de l'entrée virale; 8, 12) et chronique. Nos résultats récents indiquent d’une part que la silibinine inhibe l'entrée de HBV et HDV dans l'hépatocyte, et d’autre part qu’elle induit une sous-régulation de l’expression des HSPG. Les HSPG étant des facteurs d’attachement et d’entrée de HBV et HDV (13,14), ce phénomène de sous-régulation pourrait ainsi contribuer à expliquer le mécanisme d’action antivirale de la silibinine.

Le potentiel antiviral de ces molécules, éventuellement effectif à des étapes précoces de l'oncogenèse viro-induite, sera donc exploré de façon approfondie, en visant à la plus grande pertinence physio-pathologique. En effet, ce potentiel sera évalué dans l'infection d'hépatocytes primaires humains par des virions sériques issus de patients infectés, et chez l'animal. La silibinine a de plus démontré un effet anti tumoral in cellulo; nous étudierons ainsi son potentiel sur des cellules d'hépatocarcinome viro-induit (HBV ou HCV) ou non, et chez l’animal infecté.



 


Références

1 - Perrault M, Pécheur EI. Biochem J. 2009 Nov;423:303-314. Invited Review.

2 - http://viewer.zmags.com/publication/03efcb6d#/03efcb6d/34 : poster highlight, EASL 2014 - International Liver Congress (London, 9-13 april       2014).

3 - Grigorov B, Gentil dit Maurin A, Varbanov M, Blaising J, Michelet M, Ruggiero F, Pécheur EI. P199. J Hepatol. 2014;60(1) Supplement S132.

4 - Grigorov B, Reungoat E *, Gentil dit Maurin A *, Varbanov M *, Blaising J, Michelet M, Manuel R, Parent R, Bartosch B, Zoulim F, Ruggiero F, Pécheur EI. Submitted.

5 - Brault C, Lévy P, Duponchel S, Michelet M, Sallé A, Pécheur EI, Plissonnier ML, Parent R, Véricel E, Ivanov AV, Demir M, Steffen HM, Odenthal M, Zoulim F, Bartosch B. Gut. 2016 Jan;65(1):144-154.

6 - Blaising J, Lévy PL, Gondeau C, Phelip C, Varbanov M, Teissier E, Ruggiero F, Polyak SJ, Oberlies NH, Ivanovic T, Boulant S, Pécheur EI. Cell Microbiol. 2013 Nov;15(11):1866-82.

7 - Blaising J *, Lévy PL *, Polyak SJ, Stanifer M, Boulant S, Pécheur EI. Antiviral Res. 2013 Oct;100(1):215-9.

8 - Blaising J, Polyak SJ, Pécheur EI. Antiviral Res. 2014 Jul;107C:84-94. Invited Review.

9 - Teissier E, Zandomeneghi G, Loquet A, Lavillette D, Lavergne JP, Montserret R, Cosset FL, Böckmann A, Meier BH, Penin F, Pécheur EI. PLoS One. 2011 Jan 25;6(1):e15874.

10 - Wagoner J, Negash A, Kane OJ, Martinez LE, Nahmias Y, Bourne N, Owen DM, Grove J, Brimacombe C, McKeating JA, Pécheur EI, Graf TN, Oberlies NH, Lohmann V, Cao F, Tavis JE, Polyak SJ. Hepatology. 2010 Jun;51(6):1912-21.

11 - Pécheur EI, Borisevich V, Halfmann P, Morrey JD, Smee DF, Prichard M, Mire CE, Kawaoka Y, Geisbert TW, Polyak SJ. J Virol. In revision.

12 - Pécheur EI. Gut. 2014 Jul;63(7):1035-7. Invited Editorial.

13 - Schulze A, Gripon P, Urban S. Hepatology. 2007 Dec;46(6):1759-68.

14 - Lamas Longarela O, Schmidt TT, Schöneweis K, Romeo R, Wedemeyer H, Urban S, Schulze A. PLoS One. 2013;8(3):e58340.

 

Ideas are like fish. If you want to catch little fish, you can stay in the shallow water. But if you want to catch the big fish, you’ve got to go deeper. 

David Lynch.




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