Altérations du microenvironnement hépatocytaire suite à l'infection par le virus de l'hépatite C : implication dans la fibrogenèse hépatique précoce

Hepatitis C virus induces alterations in the hepatocyte microenvironment involved in early liver fibrogenesis

• Auteur / Autrice : Emma Reungoat
• Direction : Eve-Isabelle Pécheur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie
• Date : Soutenance le 30/10/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Fabien Zoulim
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eve-Isabelle Pécheur, Serge Manié, Dulcé Papy-Garcia
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Christophe Meunier, Nathalie Théret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glycomique

Micro-environnement cellulaire

Fibrose

Hépatite C

Mots clés libres

Hépatite C

Fibrose

Microenvironnement

Glycobiologie

Hepatitis C

Fibrosis

Microenvironment

Glycobiology

Résumé

L’hépatite C est une maladie due à l’infection par le virus de l’hépatite C (VHC), qui se transmet par le sang. On considère que ce virus infecte 3 à 4 millions de personnes chaque année, sa prévalence pouvant aller jusqu’à 22% de la population. Ces dernières années, le développement de thérapies antivirales spécifiques du virus à agents antiviraux directs (AAD) a permis de faire fortement régresser l’infection dans les pays développés. Cependant, les traitements sont encore extrêmement couteux, et les mécanismes de l’infection sont toujours mal compris. En effet, le virus de l’hépatite C appartient au groupe des virus oncogènes, au même titre que celui de l’hépatite B ou le papillomavirus. Il n’a cependant jamais été démontré que le VHC induit des perturbations au niveau génétique des cellules infectées, et les processus viraux qui mènent à la transformation cellulaire sont inconnus. Le VHC est un virus qui infecte les hépatocytes, les cellules épithéliales du foie. Il a précédemment été montré que l’infection induit de fortes perturbations métaboliques dans ces cellules qui participent à la pathogenèse virale. Par ailleurs, l’infection induit également une accumulation anormale de tissu cicatriciel dans le foie (fibrose) pouvant sur le long terme conduire à des dérèglements fonctionnels et architecturaux de l’organe (cirrhose) qui deviennent irréversibles. L’ultime étape dans la progression de l’hépatite C est le carcinome hépatocellulaire (CHC) dans 1 à 5% des cas, et une large partie de ces patients meurent dans l’année suivant le diagnostic. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux étapes précoces de la pathogenèse virale, en particulier l’établissement de la fibrose hépatique. Celle-ci résulte de l’accumulation de composés de la matrice extracellulaire (MEC) dans l’espace intercellulaire du foie, alimentée d’une part par la surproduction de ces composés, et d’autre part par la diminution de leur dégradation par leurs enzymes spécifiques. La MEC est un espace complexe qui contrôle la signalisation entre les cellules. Ceci dépend en grande partie de l’espace situé immédiatement au-dessus de la membrane plasmique, appelé manteau cellulaire ou glycocalyx. Cet espace est majoritairement composé de protéoglycanes comportant un corps protéique sur lequel sont ancrées de nombreuses chaînes de sucres sulfatés capables ou non de fixer les facteurs de signalisation présents dans la MEC pour les rapprocher ou non de leurs récepteurs. Après avoir démontré dans une première étude que l’infection par le VHC induisait une diminution de l’expression d’un composant majeur du glycocalyx dans les cellules infectées, nous nous sommes intéressés plus globalement à l’évolution de cet espace suite à l’infection. Nos travaux reposent sur des approches pluridisciplinaires regroupant biologie moléculaire, biochimie, et biologie cellulaire. Nous avons pu étudier en détail les composés du glycocalyx présents à la surface des cellules infectées ou non par le VHC, ainsi que les facteurs d’une des voies de leur biosynthèse. Ces études ont été réalisées dans un premier temps en modèle d’infection in vitro, mais également sur échantillons biologiques de patients. Nous avons observé un remaniement important des composés du glycocalyx à la surface des cellules infectées, quantitatif et qualitatif, corrélé à des altérations majeures dans la voie de biosynthèse de composants de cet espace. Nous avons constaté que la profondeur de ces altérations descendait à l’échelle du simple sucre (xylose) dont la concentration varie entre les conditions contrôle et infectée. Cette variation de quantité de xylose dans les cellules infectées semble être reflétée dans l’altération d’une importante voie de signalisation contrôlant la destinée cellulaire. Ce travail de thèse permet donc d’éclairer une partie de la pathogenèse virale du VHC encore jamais explorée, soulignant des problèmes majeurs de communication cellulaire dans les organes infectés

Hepatitis C is a chronic liver disease due to the infection by the hepatitis C virus (HCV), through exposure to contaminated blood. An estimated 3 to 4 million people are infected every year, with a viral prevalence rising up to 22% in the general population in Egypt. Over the past years, directacting antivirals (DAA) have emerged on the market, allowing a strong regression of the infection in developed countries. However these treatments are very expensive, and the underlying mechanisms of HCV infection remain ill-defined. HCV is an oncovirus, as are among others, the hepatitis B virus, human papilloma viruses, and herpes viruses. Contrary to those viruses, HCV does not seem to alter the genetic background of infected cells. Therefore, infectious mechanisms leading to cellular transformation are still unknown. HCV infects the epithelial cells of the liver, the hepatocytes. Infection leads to strong disruptions of glucide and lipid metabolism in these cells, contributing to HCV pathogenesis. Moreover HCV infection induces the accumulation of scarring tissue in the intercellular space of the liver, called fibrosis, which can evolve into cirrhosis with irreversible architectural and functional disorders. The ultimate step in hepatitis C progression is the development of an hepatocellular carcinoma (HCC) in 1-5% of cases, and many of these patients die the year following cancer diagnosis. We aimed at studying the early steps of viral pathogenesis, especially the establishment of liver fibrosis. This is the consequence of extracellular matrix (ECM) deposition in the intercellular space of the liver, fueled by both an oversecretion of ECM components and a lack of ECM degradation by specialized enzymes. The ECM is a complex compartment of the liver which controls molecular cellto- cell signaling. This greatly depends on what happens in the area situated right above the plasma membrane, called the cell coat or glycocalyx. This area mainly consists of proteoglycans, composed of a core protein on which long chains of sulfated sugars are anchored. These sugar chains are able to recognize and capture a myriad of signaling molecules in the ECM, in order to bring them closer to their receptors. Our first study demonstrated that one major proteoglycan was downregulated following HCV infection (Grigorov et al, 2017). We then decided to study on a more global scale how the glycocalyx evolved following this infection. Our work here is based on a multi-disciplinary approach combining molecular biology, biochemistry and cellular biology. We studied in details the glycocalyx components present at the surface of cells infected or not, as well as the expression of factors involved in their biosynthesis. This was first done in in vitro cellular models of infection, and extended where possible to biological samples from patients at various stages of chronic hepatitis. We observed a strong quantitative and qualitative reshuffling of the glycocalyx at the surface of infected cells, which correlated with major alterations in the biosynthesis of some proteoglycans. These abnormalities seemed to originate from the amount of a simple sugar, xylose, the main component of the biosynthesis of some proteoglycans. Indeed, intracellular concentrations of xylose were decreased in infected cells. This might bear a link to the observed alterations of a major signaling pathway controlling cell fate, which is partly regulated by xylose. This study sheds light on a previously unexplored aspect of HCV pathogenesis. Our results could contribute to explain the complications linked to this infection, since they underline major cellto- cell communication issues. Since most of the DAA-based therapies work badly once liver cirrhosis has settled, it could be interesting to combine antiviral treatments with anti-fibrotic agents in patients suffering from advanced hepatitis C