L`internalisation du virus de l`hépatite C

Journal Identification = VIR Article Identification = 0542 Date: December 7, 2013 Time: 11:0 am
revue
Virologie 2013, 17 (6) :401-13
L’internalisation du virus de l’hépatite C
Laetitia Zona1,2
Marine Turek1,2
Thomas F. Baumert1,2,3
Mirjam B. Zeisel1,2
1Inserm U1110, 3, rue Koeberlé, 67000
Strasbourg, France
2Université de Strasbourg, 4, rue
Blaise-Pascal, 67081 Strasbourg
Cedex, France
<[email protected]>
3Hôpitaux universitaires de Strasbourg,
Pôle hépato-digestif, 1, place de
l’Hôpital, 67091 Strasbourg, France
Résumé. L’infection par le virus de l’hépatite C (HCV) est une cause majeure de
fibrose, cirrhose et de carcinome hépatocellulaire et représente ainsi un impor-
tant problème de santé publique. Aucun vaccin n’est disponible à ce jour et les
thérapies actuelles ne permettent pas de guérir tous les patients. Une meilleure
compréhension du cycle de vie du HCV est importante pour le développement
de nouveaux antiviraux. L’entrée du HCV se définit comme la séquence des
évènements de l’attachement du virus à sa cellule hôte jusqu’à la libération du
génome viral dans le cytoplasme. Il s’agit d’un processus finement régulé et
complexe en plusieurs étapes, faisant intervenir de nombreux facteurs viraux et
cellulaires. Les premières étapes d’attachement et d’entrée virale font interve-
nir divers facteurs cellulaires à la surface des hépatocytes. Par ailleurs, diverses
protéines intracellulaires jouent également un rôle important au cours du proces-
sus d’internalisation du virus. Cette revue s’intéresse plus particulièrement aux
récentes découvertes sur le processus d’entrée du HCV et développe la séquence
des évènements conduisant à l’internalisation des virions, les facteurs mis en jeu
et les voies de signalisation impliquées.
Mots clés : virus de l’hépatite C, récepteurs, internalisation, voies de signalisation
Abstract. Hepatitis C virus (HCV) infection is a major cause of fibrosis, cirrhosis
and hepatocellular carcinoma worldwide and thus an important public health
problem. No vaccine is available and the current treatment does not cure all
patients. A better understanding of the HCV life cycle will aid in developing new
antivirals. HCV entry is defined as the sequence of events initiated by attachment
of the virus to its host cell end leading to the release of the viral genome into the
cytoplasm. HCV entry into hepatocytes is a highly elaborated process involving
many viral and cellular factors. Various cellular factors expressed on the surface
of hepatocytes contribute to the early stages of viral attachment and entry. In
addition, various intracellular proteins also play an important role during virus
internalization. This review focuses on recent findings on the HCV entry process
and highlights the factors and signaling pathways involved.
Key words: hepatitis C virus, receptors, internalization, signaling pathways
Introduction
Le virus de l’hépatite C (HCV) infecte principalement les
hépatocytes et a un tropisme d’espèce restreint au chim-
panzé et à l’homme. Environ 170 millions de personnes
sont infectées par ce virus à travers le monde. Le HCV est
un virus très variable et différents génotypes et sous-types
ont été identifiés. L’infection par le HCV peut résulter en
une hépatite aiguë qui se résout spontanément dans environ
Tirés à part : M.B. Zeisel
20 % des cas ou peut évoluer en une hépatite chronique dans
environ 80 % des cas, lorsque le HCV échappe aux réponses
immunitaires de l’hôte au cours de l’infection aiguë. Le
virus peut persister dans le foie pendant de nombreuses
années sans induire de maladie ou, au contraire, il peut pro-
voquer des dommages cellulaires par le biais d’une réaction
immunitaire contre les cellules infectées. Le HCV est donc
une cause majeure de maladie chronique du foie (fibrose,
cirrhose) et de carcinome hépatocellulaire (HCC) [1].
Aucun vaccin protégeant contre une infection par le HCV
n’est disponible pour le moment. Le traitement stan-
dard actuel, constitué d’interféron-alpha (IFN-␣) pégylé
doi:10.1684/vir.2013.0542
Virologie, Vol 17, n◦6, novembre-décembre 2013 401
Pour citer cet article : Zona L, Turek M, Baumert TF, Zeisel MB. L’internalisation du virus de l’hépatite C. Virologie 2013; 17(6) : 401-13 doi:10.1684/vir.2013.0542
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revue
combiné à la ribavirine, est limité par une efficacité res-
treinte, des coûts élevés, des effets secondaires majeurs et
un important risque de résistance virale [2]. De nouveaux
antiviraux ciblant la protéase du HCV ont été approuvés
récemment en Europe et aux États-Unis, mais unique-
ment pour le traitement d’une infection par le HCV de
génotype 1. D’autres substances antivirales directes ciblant
des protéines du HCV (protéase, polymérase, NS5A (pour
revue [3]), sont en cours de développement. Bien que
l’association d’un antiviral direct au traitement standard
permette d’augmenter l’efficacité du traitement, cela ne
permet pas d’éliminer le virus chez tous les patients.
Par ailleurs, l’infection chronique à HCV est une indication
majeure de transplantation hépatique. Malheureusement,
après transplantation hépatique, le virus réinfecte systéma-
tiquement le greffon et les options thérapeutiques chez le
patient greffé sont limitées à cause du risque d’interactions
médicamenteuses et de toxicité accrue du traitement [4].
Il existe donc un besoin urgent de développer des alter-
natives thérapeutiques. Une meilleure compréhension des
mécanismes d’interaction entre le HCV et sa cellule hôte,
et notamment des mécanismes d’entrée et d’internalisation
des virions, contribuera à l’identification de nouvelles cibles
thérapeutiques et au développement de nouveaux traite-
ments plus efficaces et mieux tolérés.
L’entrée virale joue un rôle important que ce soit lors de
l’initiation de l’infection par le HCV, de sa dissémination
pouvant résulter en sa persistance ou de la réinfection du
greffon au cours de la transplantation hépatique. Elle se défi-
nit comme la séquence des évènements de l’attachement
du virus à sa cellule hôte jusqu’à la libération du génome
viral dans le cytoplasme. Le HCV, arrivant par la circu-
lation sanguine au foie, interagira avec différents facteurs
d’attachement et d’entrée à la surface de la membrane
basolatérale des hépatocytes afin d’être internalisé par ces
cellules et de poursuivre son cycle de vie. En plus de cette
infection des hépatocytes par le virus libre, qui joue un rôle
fondamental au cours de la primo-infection par le HCV, il a
été démontré qu’une autre voie d’infection existe : la trans-
mission de cellule à cellule [5, 6]. En effet, le HCV peut être
transmis directement d’un hépatocyte infecté à un hépa-
tocyte adjacent et cette voie de transmission joue un rôle
primordial pour l’établissement d’une infection chronique.
Bien que les mécanismes exacts de transmission de cel-
lule à cellule du HCV restent à élucider, plusieurs facteurs
d’entrée importants pour l’entrée du virus libre ont égale-
ment été identifiés comme cruciaux pour ce processus (pour
revue [7]). Les glycoprotéines d’enveloppe E1 et E2 consti-
tuent les facteurs viraux impliqués dans l’internalisation
du HCV interagissant avec divers facteurs cellulaires. Au
cours des dernières années, l’évolution des technologies
et donc des modèles d’étude du HCV (pour revue [8, 9])
a permis de découvrir de très nombreux nouveaux récep-
teurs et cofacteurs d’entrée de ce virus (pour revue [7]).
L’entrée du HCV devient donc un mécanisme d’une grande
complexité, faisant intervenir une multitude de facteurs de
l’hôte. De plus, ce processus est en partie responsable de la
spécificité tissulaire et d’espèce de l’infection par le HCV.
Cette revue fait le point sur les récentes découvertes sur le
processus d’entrée du HCV et développe la séquence des
évènements conduisant à l’internalisation des virions, les
facteurs cellulaires mis en jeu et les voies de signalisation
impliquées.
Les facteurs d’attachement et d’entrée
du virus de l’hépatite C
Chez les patients atteints d’hépatite C, le HCV circulant est
associé à des lipoprotéines comme les apolipoprotéines E,
B, C1, C2 et C3 (apoE, B, C1, C2, C3) pour former des
lipoparticules virales (LVP) [10]. Ces LVP suivront le flux
sanguin jusqu’au foie où le virus pourra pénétrer dans ses
principales cellules cibles : les hépatocytes. Cette compo-
sition particulière du virus impacte l’interaction avec les
hépatocytes et le processus d’entrée du HCV [11].
La première étape lors de l’infection des hépatocytes par
le virus libre est l’attachement du virion aux cellules cibles
(figure 1). Ce mécanisme fait intervenir plusieurs éléments
qui sont à la fois cellulaires et viraux. Ainsi, de nombreux
facteurs contribuent à la fixation du virus aux cellules hôtes
tels que les héparanes sulfates protéoglycanes (HSPG),
le récepteur des LDL (LDLR), le récepteur scavenger BI
(SR-BI), les lectines de type C, l’apoE, l’apoB et les gly-
coprotéines de surface E1 et E2 du HCV. L’attachement
du virus à la membrane cellulaire est suivi par l’interaction
du virus avec plusieurs facteurs conduisant à des réarrange-
ments moléculaires à la membrane plasmique et permettant
l’internalisation virale (figure 1).
Les protéoglycanes à héparanes sulfates,
le récepteur des LDL et les apolipoprotéines
L’attachement initial du HCV fait intervenir des facteurs
cellulaires non spécifiques au HCV et également utilisés
par d’autres pathogènes. Les lectines de type C, L-SIGN et
DC-SIGN, sont présentes à la surface des cellules dendri-
tiques (DC-SIGN) et à la surface des cellules endothéliales
du foie (L-SIGN) [12]. Elles appartiennent à la famille des
récepteurs de reconnaissance de pathogènes (PRR) qui ont
la capacité de reconnaître des motifs moléculaires associés
aux pathogènes (PAMPs) de nombreux virus et bactéries.
Dans le cas du HCV, il a été démontré que DC-SIGN et
L-SIGN interagissent directement avec la glycoprotéine
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revue
Noyau
EGFR LDLR
HSPG SR-BI
CD81
CLDN1
CLDN1
OCLN
NPC1L1
ApoE
HÉPATOCYTE
TfR1
Canalicule
biliaire
ApoC
SR-BI ITGB1
Attachement du virus
Formation du complexe
de co-récepteurs
CD63
A
p
o
B
Figure 1. Représentation schématique de l’étape d’attachement de la particule virale du HCV et de la formation du complexe de co-
récepteurs. La particule lipovirale constituée du virion associé avec les lipoprotéines interagit dans un premier temps avec les HSPG, le
LDLR et SR-BI membranaire, afin de se concentrer à la surface de l’hépatocyte. Le complexe de co-récepteurs CD81-CLDN1 se forme à
la membrane basolatérale, sous l’influence de l’EGFR. L’ITGB1, CD63 et SR-BI sont localisés a proximité de ces co-récepteurs et jouent
aussi un rôle dans l’entrée du HCV. De plus, TfR1 contribue également à l’entrée du HCV à une étape suivant l’interaction du HCV avec
CD81.
E2 facilitant l’attachement du virus. Cependant, ces pro-
téines, qui ne sont pas exprimées à la surface des
hépatocytes, participeraient plutôt à la constitution d’une
voie de trans-infection pour le HCV permettant la cap-
ture du virus par un autre type cellulaire pour ensuite le
relocaliser au niveau des hépatocytes [12].
Les HSPG sont le premier site de liaison du HCV à
la surface des hépatocytes. Ils appartiennent à la famille
des glycosaminoglycanes qui sont utilisés comme facteur
d’attachement par de nombreux virus dont les flavivirus
(virus de la dengue, virus de la fièvre jaune), les filovirus
ou encore les papillomavirus. Ces récepteurs sont abon-
dants à la surface cellulaire mais ont une faible affinité
de liaison au virus. Les premières études ont démontré
que les glycoprotéines solubles E1 et E2 ont la capa-
cité d’interagir avec certains HSPG hautement sulfatés et
dérivés du foie [13, 14]. Néanmoins, récemment il a été sug-
géré que l’attachement des particules virales infectieuses se
ferait par les lipoprotéines des LVP, en particulier l’apoE,
plutôt que par les glycoprotéines d’enveloppe E1 et E2 du
HCV [15]. De plus, une étude évaluant le rôle de différents
HSPG a démontré que syndécane-1 (SDC1) est impliqué
dans la fixation du HCV aux cellules [16].
Finalement, le LDLR a également été décrit comme impli-
qué dans l’attachement du HCV. Contrairement aux autres
molécules d’attachement, ce récepteur n’est pas capable
d’interagir avec les glycoprotéines d’enveloppe du HCV.
L’interaction entre les particules virales infectieuses du
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revue
HCV et le LDLR se fait via les apolipoprotéines des LVP
[17, 18]. L’interaction entre ce récepteur et le HCV condui-
rait à une internalisation non productive du virus [17,18].
Les récepteurs du cholestérol SR-BI et NPC1L1
Les lipoprotéines et le cholestérol jouent un rôle important
dans l’infection par le HCV (pour revue [7]). De plus, il a
été démontré que des récepteurs impliqués dans le trans-
port ou la régulation du cholestérol tels que SR-BI [19] ou
le récepteur Niemann-Pick C1-like 1 (NPC1L1) [20] sont
eux aussi des facteurs essentiels lors de l’infection par le
HCV.
SR-BI appartient à la famille des récepteurs scavenger et
joue un rôle majeur dans le métabolisme du cholestérol. Il
est ainsi particulièrement exprimé dans le foie et les tissus
stéroïdogènes tels que les ovaires et les glandes surrénales.
Les cellules dendritiques dérivées de monocytes expriment
également ce récepteur. SR-BI est une protéine transmem-
branaire comportant une boucle extracellulaire fortement
glycosylée capable de lier une variété de lipoprotéines,
telles que HDL, LDL, VLDL, ainsi que des formes oxy-
dées de certaines de ces lipoprotéines. SR-BI joue un rôle
important dans le transport bidirectionnel du cholestérol à
travers la membrane plasmique.
SR-BI a été le deuxième récepteur du HCV découvert par
sa propriété à lier la glycoprotéine d’enveloppe E2 soluble
[21]. En effet, l’expression de SR-BI est indispensable à
l’entrée virale et la diminution de son expression réduit
l’infection par le HCV, tandis que sa surexpression aug-
mente l’infection virale [19, 22]. Au vu du grand nombre
de ligands endogènes, des études de compétition ont été
effectuées : alors que les LDL ou les HDL oxydées inhibent
l’infection par le HCV, les HDL au contraire augmentent
l’infection par le HCV et les LDL ne modulent pas son
infection [23-25]. Il est intéressant de noter cependant que
les domaines de SR-BI interagissant avec la glycoprotéine
E2 sont distincts des domaines importants pour la liaison
des HDL [18]. Bien que SR-BI soit capable de lier directe-
ment E2, l’utilisation de virus dérivés du sérum de patients
infectés par le HCV et de particules lipovirales infectieuses
a montré que les interactions entre ce récepteur et le HCV
étaient plus complexes. Alors que SR-BI se lie à la glyco-
protéine d’enveloppe E2 soluble, la liaison des particules
lipovirales à SR-BI n’est pas dépendante de E2, mais elle
dépend des composants lipoprotéiques de ces particules, en
particulier apoE [26, 27].
Même si SR-BI a longtemps été considéré comme un fac-
teur d’attachement du HCV, différentes études au cours des
dernières années ont démontré que SR-BI pouvait jouer dif-
férents rôles à des étapes distinctes du processus d’entrée du
HCV. En effet, en plus de son rôle dans l’attachement initial
des particules virales à la surface de la cellule hôte, SR-
BI participe également à des étapes suivant l’attachement
du virus, résultant en son internalisation à des étapes de
l’entrée virale intimement liées à l’interaction du HCV avec
les co-récepteurs CD81 et CLDN1 [19, 28]. Il est intéres-
sant de noter que cette fonction de SR-BI ne requiert pas
nécessairement l’interaction directe avec la glycoprotéine
d’enveloppe E2, mais semble liée à la fonction de transfert
lipidique de ce récepteur [26, 29, 30]. Au contraire, l’effet
potentialisateur des HDL – via apoC1 – lors de l’entrée du
HCV est dépendant de l’interaction de SR-BI avec E2 [26].
Il apparaît donc que SR-BI joue un rôle multifonctionnel
et complexe au cours de l’entrée du HCV et qu’une par-
tie de son activité physiologique semble intervenir dans ce
processus.
Finalement, de récentes études in vivo ont confirmé que
SR-BI est essentiel pour une infection virale productive et
ce récepteur représente donc une cible thérapeutique inté-
ressante [31, 32].
Plus récemment, un autre récepteur impliqué dans le méta-
bolisme lipidique a été identifié comme jouant un rôle
dans l’entrée du HCV : NPC1L1. Ce récepteur est prin-
cipalement exprimé à la membrane apicale des entérocytes
et au niveau des canalicules biliaires des hépatocytes. Il
permet l’incorporation du cholestérol à travers un proces-
sus d’endocytose dépendant de la clathrine et maintient
l’équilibre du cholestérol cellulaire. Il a été démontré que
l’inhibition de la fonction de NPC1L1 par des anticorps,
un inhibiteur spécifique (ézétimibe) ou la réduction de
l’expression de NPC1L1 mènent à une forte diminution
de l’infection par le HCV. NPC1L1 semble intervenir dans
l’entrée du HCV durant un laps de temps compris entre
l’étape d’attachement du HCV à la surface de la cellule et
l’étape de fusion membranaire [20]. Cependant la nature
exacte des interactions entre le HCV et NPC1L1 reste
encore à définir.
Les complexes de co-récepteurs CD81-CLDN1
et les molécules associées
CD81 est un membre de la famille des tétraspanines,
qui sont des glycoprotéines ubiquitaires dans le corps
humain. Elles sont organisées en réseaux, également
appelés tetraspanin-enriched microdomains (TEM), en
interagissant entre elles et avec d’autres protéines parte-
naires qui peuvent être des intégrines. Elles ont plusieurs
rôles de régulation dans les voies de signalisation cellulaire,
y compris la prolifération, la migration et l’adhérence.
CD81 a été la première molécule identifiée comme inter-
agissant avec une forme soluble de la glycoprotéine E2 du
HCV et a donc été proposée comme le premier récepteur
du HCV [33]. Les déterminants viraux et cellulaires impli-
qués dans cette interaction ont été caractérisés en détail au
cours des dernières années. Cependant, étant donné que la
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revue
modulation de l’expression de CD81 à la surface cellulaire
n’augmente pas l’attachement du HCV, il n’est pas claire-
ment défini si CD81 participe à l’attachement initial des
particules virales infectieuses [34] ou si le récepteur inter-
vient uniquement dans l’entrée virale à des étapes suivant
l’attachement du HCV [35].
CD81 ne possède pas de ligand endogène, ni de
motif d’internalisation, ce qui explique son faible taux
d’endocytose. Toutefois, des données récentes suggèrent
un rôle du trafic de CD81 dans l’entrée du HCV [36]. Des
anticorps anti-CD81 ainsi que l’engagement de CD81 avec
le HCV favorisent une internalisation de CD81 dépendante
de la clathrine. Ces données suggèrent que l’engagement
de CD81 avec le HCV peut promouvoir son endocytose,
qui à son tour, potentialise l’entrée du virus [36] (figure 2).
Par ailleurs, des anticorps anti-CD81 ou un engagement
de CD81 avec la glycoprotéine E2 peuvent activer des
GTPases comme Rac, Rho et Cdc42, ainsi que la voie de
signalisation des mitogen-activated protein kinase (MAPK)
[37], pour induire un remodelage de l’actine qui permet
un mouvement latéral de CD81 nécessaire pour l’entrée
du HCV. Bien que la diffusion latérale de CD81 dans la
membrane plasmique soit importante pour l’entrée du HCV
et notamment pour son interaction avec CLDN1 [36, 38],
l’hypothèse selon laquelle la tétraspanine CD81 soit relo-
calisée dans les jonctions serrées en vue de cette interaction
[37] est controversée. En effet, d’autres travaux ont montrés
que l’association des co-récepteurs CD81-CLDN1 a essen-
tiellement lieu dans la membrane basolatérale des cellules
hépatocytaires [38].
L’interaction entre les glycoprotéines d’enveloppe du HCV
et CD81 à la surface cellulaire contribue également à la
fusion virale dans les endosomes, la dernière étape du
processus de l’entrée du HCV. En effet, il a été mon-
tré que l’interaction entre la grande boucle extracellulaire
de CD81 et l’enveloppe virale entraîne un changement
CLDN1
OCLN
CD81
CLDN1
NPC1L1
LDLR
HSPG ITGB1
TfR1
Canalicule
biliaire
Clathrine
Noyau
Internalisation du
virus par endocytose
HÉPATOCYTE
CD63 EGFR CD81
CLDN1 SR-BI
SR-BI
Figure 2. Représentation schématique de l’étape d’endocytose dépendante de la clathrine. Un puit de clathrine se forme à la
membrane cellulaire suite à l’interaction du HCV avec ses co-récepteurs et l’internalisation du virion et des co-récepteurs est effectuée par
un processus d’endocytose dépendante de la clathrine, de l’actine et la dynamine.
Virologie, Vol 17, n◦6, novembre-décembre 2013 405
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