Rôle des lipoprotéines hépatiques dans la morphogenèse du virus de l'hépatite C : une réévaluation en hépatocytes humains primaires

Role of hepatic lipoproteins in hepatitis C virus morphogenesis : a reassessment in primary human hepatocytes

• Auteur / Autrice : Maxime Villaret
• Direction : Arielle Rosenberg
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et physiopathologie
• Date : Soutenance le 15/12/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cochin (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Chantal Desdouets
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice André
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Roingeard, Francesco Negro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apolipoprotéines

Triglycérides

Lipoprotéines de basse densité

Hépatocytes

Virus de l'hépatite C

Mots clés libres

Virus de l'hépatite C

Hépatocytes humains primaires

Lipoprotéines de très faible densité

Protéine microsomale de transfert des triglycérides

Apolipoprotéines

Hepatitis C virus

Primary human hepatocytes

Very low density lipoproteins

Microsomal triglyceride transfer protein

Apolipoproteins

Résumé

Le virus de l'hépatite C (VHC) circule dans le sang des patients sous plusieurs formes. Les particules virales les moins denses, qui sont aussi les plus infectieuses, sont enrichies en triglycérides et en esters de cholestérol, et contiennent les apolipoprotéines (Apos) B, CI, CII, CIII et E. La composition de ces complexes virus-lipides rappelle celle des lipoprotéines de très basse densité (VLDLs), et leur vaut leur appellation de « lipo-viro-particules ». Leur morphogenèse pourrait se dérouler à l'intérieur et/ou à l'extérieur de l'hépatocyte humain, qui est le théâtre à la fois du cycle infectieux du VHC et de la biogenèse des VLDLs. Dans le modèle de culture classique du VHC en lignée Huh-7, dérivée d'hépatocarcinome, le rôle de la voie de biogenèse des VLDLs dans la morphogenèse du VHC fait l'objet de controverses. L'objectif de ce travail de thèse était primitivement de réévaluer cette question dans un modèle plus pertinent pour l'étude des relations entre le virus et son hôte : les hépatocytes humains adultes en culture primaire (HHPs). Contrairement aux cellules de la lignée Huh-7, les HHPs synthétisent d'authentiques VLDLs et produisent des particules de VHC comparables à celles des particules virales retrouvées in vivo en termes de densité et d'infectiosité. Dans le modèle des HHPs, nous avons montré que l'inhibition pharmacologique de la protéine microsomale de transfert des triglycérides (MTP), une enzyme clé indispensable à la biogenèse des VLDLs, entrainait une diminution à la fois de la production de particules de VHC et de leur infectiosité, mais ce, de manière non parallèle à la diminution de sécrétion des VLDLs. De plus, l'extinction spécifique de l'ApoB, l'Apo non-échangeable qui constitue l'échafaud même des VLDLs, n'entrainait aucun impact sur le cycle infectieux du VHC. Nous nous sommes également intéressés au rôle de l'ApoE, une Apo échangeable considérée comme un facteur crucial pour la production de particules de VHC sur la base d'études réalisées en lignées cellulaires. Or de façon surprenante, l'extinction spécifique de son expression en HHPs n'avait aucun impact sur le cycle infectieux du VHC. Nous avons alors émis l'hypothèse que d'autres Apos échangeables synthétisées par les hépatocytes - les Apos AI, AII, CI, CII et CIII - pourraient être impliquées dans la morphogenèse du VHC ; en effet, dans des études en lignées cellulaires, ces Apos semblent pouvoir tenir le rôle de l'ApoE dans le cycle du VHC, et ce de manière apparemment redondante. En HHPs, nous avons observé une diminution de la production de particules virales, qu'elles soient infectieuses ou non, lors de l'extinction spécifique de l'ApoAII, un composant des lipoprotéines de haute densité ou HDLs mais pas des VLDLs. L'extinction spécifique de l'ApoCI ou de l'ApoAI - mais sous condition, pour cette dernière, que le niveau basal d'ApoCI soit faible dans les HHPs - n'affectait pas la production totale de particules virales mais entrainait une diminution de leur infectiosité. L'ensemble de ces résultats illustre l'importance du modèle choisi pour étudier les interactions du virus avec le métabolisme de son hôte, et révèle un jeu d'interactions complexes entre le VHC et les lipoprotéines hépatiques dans le modèle physiologiquement pertinent des HHPs. L'activité de la MTP est nécessaire à la production hépatocytaire de particules de VHC et à l'acquisition de leur pouvoir infectieux, mais pas via son rôle de lipidation de l'ApoB dans la biogenèse des VLDLs. De plus, le VHC usurpe différentes Apos hépatiques qui jouent un rôle non redondant dans au moins deux étapes distinctes de la morphogenèse de particules virales infectieuses : l'ApoAII serait impliquée dans une étape nécessairement intracellulaire de formation des particules virales, tandis que l'ApoCI ou, de manière contingente, l'ApoAI interviendraient plus tardivement dans une étape de maturation où les particules virales gagnent en infectiosité.

Hepatitis C virus (HCV) circulates in the blood of patients in several forms. The viral particles with lowest buoyant density, which are also the most infectious ones, are enriched in triglycerides and cholesterol esters, and contain apolipoproteins (Apos) B, CI, CII, CIII and E. The composition of these virus-lipid complexes is similar to that of very low density lipoproteins (VLDLs), which is why they are called ''lipo-viro-particles''. Their morphogenesis could take place inside and/or outside the human hepatocyte, which is both the site of HCV infectious cycle and of VLDL biogenesis. In the classical model of HCV culture in the hepatocarcinoma-derived Huh-7 cell line, the role of the VLDL biogenesis pathway in HCV morphogenesis has been a subject of controversy. The objective of this thesis work was initially to re-evaluate this issue in a more relevant model for studying the relationships between the virus and its host: human adult hepatocytes in primary culture (PHHs). Unlike Huh-7 cells, PHHs synthesize authentic VLDLs and produce HCV particles comparable to those found in vivo in terms of buoyant density and infectivity. In the PHH model, we showed that pharmacological inhibition of the microsomal triglyceride transfer protein (MTP), a key enzyme required for VLDL biogenesis, resulted in a decrease in both HCV particle production and infectivity, yet this effect did not parallel the decrease in VLDL secretion. Furthermore, specific depletion of ApoB, the non-exchangeable Apo that constitutes the scaffold of VLDLs, had no impact on HCV infectious cycle. We were also interested in reassessing the role of ApoE, an exchangeable Apo considered to be a crucial factor for HCV particle production based on studies performed in cell lines. Surprisingly, specific depletion of ApoE in PHHs had no impact on HCV infectious cycle. We then hypothesized that other exchangeable Apos synthesized by hepatocytes - Apos AI, AII, CI, CII and CIII - might be involved in HCV morphogenesis; indeed, in studies using cell lines, these Apos were reported to be able to take on the role of ApoE in HCV infectious cycle in an apparently redundant manner. In PHHs, we observed a decrease in the production of viral particles, whether infectious or not, upon specific depletion of ApoAII, a component of high-density lipoproteins or HDLs but not of VLDLs. The specific depletion of ApoCI or of ApoAI - but only, for the latter, when the basal level of ApoCI in PHHs was low - did not affect the total production of viral particles but led to a decrease in their infectivity. Together, these results illustrate the importance of the model chosen for studying the interactions of the virus with the metabolism of its host, and reveal a complex interplay between HCV and hepatic lipoproteins in the physiologically relevant model of PHHs. The MTP activity is required for hepatocellular production of HCV particles and acquisition of their infectivity, but not via its role in ApoB lipidation in VLDL biogenesis. Moreover, HCV usurps different hepatic Apos that play non-redundant roles in at least two distinct stages of the morphogenesis of infectious viral particles: ApoAII would be involved in a necessarily intracellular stage of viral particle formation, while ApoCI or, contingently, ApoAI would be involved later in a maturation process whereby viral particles gain infectivity.