Pathogenèse virale
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Pathogenèse virale Profil général de l’infection virale • Infection aiguë Pathogenèse de l’infection par la grippe •Infection latente Pathogenèse de l’infection par le virus herpès • Infection persistant - virus et cancer Pathogenèse de l’infection par le virus de la pappillomavirus Profil général de l’infection virale Infection aiguë Infection persistantes Infection chronique Hépatide C Infection latente Infection lente Infection aiguë et latente par le virus herpès humain type 1 ou 2 (HHV=HSV) - organes - Pathogenèse 1 3 2 4 Infection aiguë et latente par le virus herpès humain type 1 ou 2 (HHV=HSV) - tisus 1 2 3 Infection aiguë et latente par le virus herpès humain type 1 ou 2 (HHV=HSV) - programme transcriptionnelle Cycle réplicatif du virus herpès simplex (HHV-1) VP16 Vhs”shutoff” d’hôte immédiat. précoce précoce tardive Infection latente par le virus herpès simplex VP16 cytoplasme Vhs”shutoff” d’hôte noyau ARN mLAT protéines LAT 2 kb LAT ARNm associés à la latence du virus Herpès simplex (HHV-1) TRL UL IRL IRS ori-L ori-S ori-S ICPO LATs ICP34.5 2 kb ORF-0 ORF-P L/STs ICP4 ICP22 US TRS ori-S Infection persistant - virus et cancer Les postulats de Koch 1. Le micro-organisme doit être présent en abondance dans tous les organismes souffrant de la maladie, mais absent des organismes sains. 2. Le micro-organisme doit pouvoir être isolé de l'organisme malade et cultivé in vitro. 3. Le micro-organisme cultivé doit entraîner l'apparition de la maladie lorsque introduit dans un organisme sain. 4. Le micro-organisme doit être à nouveau isolé du nouvel organisme hôte rendu malade puis identifié comme étant identique à l'agent infectieux original. Postulats de Koch sur les techniques moléculaires 1. La séquence nucléique du micro-organisme doit être retrouvée dans la plupart des cas de la maladie. 2. La séquence nucléique du micro-organisme ne doit pas être retrouvée (ou rarement) chez des individus indemnes. 3. La séquence nucléique doit être détectée par hybridation dans les zones pathologiques d’un tissu ou d’un organe, et ne pas être détectée dans les zones saines du même tissu ou organe 4. Le nombre de copies de la séquence nucléique du pathogène doit varier parallèlement aux évolutions cliniques, y compris sous traitement. 5. L'identification du micro-organisme déduite de la séquence nucléique doit être compatible avec les propriétés biologiques connues pour le phylum auquel il appartient. 6. Ces résultats moléculaires doivent être reproductibles Requirements for viral replication Strict intracellular parasites proliferating cell • Permanent activation of cell signal transduction • Disruption of regulation of: - cell cycle progression - cell death, apoptosis - senescence, telomerase - angiogenesis • Immune evasion Virus and Cancer • ≈ 20% of human cancer • Malignancy is not required for virus propagation • Malignancy is a side effect of infection or host response • Viruses are unwitting initiators of oncogenesis • Unfortunate outcome for the host Oncogene transducing retroviruses paradigm LTR gag pol env oncogene LTR Permanent activation of cell signal transduction • Protein kinases src, abl, mos, raf • Tyrosine kinase growth-factor receptors erb-B, sea, kit, ros • Hormone receptors erbA • G proteins H-ras, K-ras • Nuclear proteins jun, fos, myc, myb, ets, rel, ski Seminal role in the cancerogenesis research Oncogenic viruses and cancer Viral family RNA viruses Flaviviridae Retroviridae associated human cancer HCV HTLV HIV hepatocellular carcinoma cytoplasma T cell leukemia carcinomas, lymphomas Hepadnaviridae Papillomaviridae HBV HPV16,18 hepatocellular carcinoma cervical carcinoma Herpesviridae EBV KSHV (HHV8) BL, NPC, XLP, Hodgkin L, post-transplant L Kaposi’s S, Primary effusion L, Castelman’s DNA viruses Virus induced oncogenesis ONCOPROTEINS • Variants of cellular genes (HHV8, transducing retroviruses) • Viral regulatory proteins (HTLV, HPV16, EBV) not obviously related to cellular genes short amino acid sequence homology precise origins not clear • Oncoproteins are not clearly defined (HCV, HBV) Protéines oncogéniques virales Permanent activation of cell signal transduction pathways HBV pX KSHV (HHV8) V-Gpcr EBV LMP-1 HBV NF-κB HTLV-1 EBV pX (Ras) LHB (PKC) Tax EBNA-2 LMP-1 Les protéines du rétinoblastome (Rb) et de la p53 régulent le cycle et le suicide cellulaire protéine du rétinoblastome Rb G2/M point de réstriction G2 p21CIP S Stress cellulaire • Expression du oncogène en absence des facteurs de la croissance • Irradiation apoptose p53 M G1 Cyclins D+Cdk2,4,6 Rb P G1/S point de réstriction Inactivation de la protéine p53 par les protéines virales HPV E6-E6Ap Viral infection ubiquitinylation E6 E6Ap Ub Ub p53 degradation in proteasome Ub Ub Accumulation of p53 HHV8 LANA2 p53 sequestration in cytoplasm HCV NS5A HBV pX Increased transcription of specific cellular genes p21cipl Cell cycle arrest Bax Apoptosis Régulation de l’apoptose par les protéines cellulaires et virales L’apoptose est la réponse physiologique à l’infection vitale Immune effector cell CTL, NK, DC TNF Perforin granzyme TNFRs Infected cell caspase 9 v-FLIPs HCV core HHV8 K13 FADD/TRADD Pro-caspase 8 caspase 8 nucleus caspase 3,6,7 HPV E6 HBV pX HCV NS5A EBV BZLFI v-Bcls EBV BHRF1 EBV BALF1 HHV8-bcl2 p53 Proapoptotic genes apoptosis Telomere erosion: restriction of proliferative capacity Cell immortalization Anti-replicative senescence HPV E6 HBV pX EBV LMP1 KSHV LANA1 Telomerase reverse transcriptase (TERT) Oncoproteins of human cancer-related viruses virus Signal transduction pathway HCV core HTLV-1 tax HBV pX HPV E6 EBV KSHV (HHV8) Cell cycle Apoptosis Senescence (telomerase) core (TNFR) NS5A (p53 sequestr) tax (G1/S) (inhibit G2/M) pX pX E7 (G1/S) E6 (p53 ubiquitin) E6 LMP-1 EBNA-2 EBNA-1 BHRF1 BALF1 LMP1 V-Gpcr LANA-1 v-Cyc (G1/S) K-bZIP/RAP (inhibits G2/M) LANA-1 LANA-2 (p53 trancr) V-Bcl2 (Bax) V-IAP (Casp3) V-IRF-1(CBP/p300) LANA-1 Pleiotropic effect Angiogenèse pRb modulates the transcriptional activity of several pro- and angiogenesisrelated factors like the vascular endothelial growth factor (VEGF) (E2F-dependent mechanism) HIF-1, Id2 and Oct-1 oncoprotein Raf regulates the expression of VEGF Papillomavirus infection and cervical cancer EPIDEMIOLOGIE DES INFECTIONS A PAPILLOMAVIRUS ET DU CANCER DU COL DE L'UTERUS 99.7% HPV+ Incidence (cas/an) Pap CIN1 CIN2/3 monde Etats unis 50 000 000 France 1 200 000 300 000 cancer décès (cas/an) 470 000 230 000 14 000 5 000 50 000 Vaccins Glaxo SmithKline : HPB16, 18 (VLP, virus-like particles) Merck : HPV6, 11, 16, 18 2392 femmes (18-24 ans) non-vaccinées : l’incidence du HPV16, 18 : vaccinées 1 000 3,8%/an 0% Papillomavirus : Sous-types, tropisme pathogenèse Groupe prototype Site de l’infection Conséquence acute Conséquence chronique cutané HPV1, HPV2 peau Verrue cutanées Aucune bénigne muqueuse HPV6, HPV11 Muqueuse génitale Verrues Condylome ano-génitaux Aucune bénigne Muqueuse Risque élevé HPV16, HPV18 HPV31, HPV33 HPV45 Muqueuse Lésions plates ano-génitale (CIN1) (les autres muqueuses) ≈2% persiste ≈1% progresse vers le cancer 200 papillomavirus susceptibles d'infecter l'homme papillomavirus transmis par voie sexuelle sont responsables du cancer du col de l'utérus Pathogenèse du cancer du col de l’utérus Col sein Carcinome in situ Carcinome in situ Carcinome invasif précoce Carcinome invasif Carcinome invasif tardif Réplication des Papillomavirus est liée avec la différentiation des cellules épithéliales HPV replication Cornified layer + Granular layer +++ Spinous layer + Granular layer + Productive replication In differentiated cells x103 Maintenance replication Dendritic cell Basal epithelium Dermal fibroblast DNA Limited amplification of episomal HPV DNA Infection HPV replication in the stratified epithelium Papillomavirus : Organisation du génome Long control region L’expression du génome minimal intégré : HPV à risque élevé Oncoprotéine HPV-16 E6 et E7 E7 inactive Rb E6 inactive p53 Effet pleiotrope de la E6 dégradation de la • p53, protéine suppreseur de tumeur E6AP (protéine associée à E6) E6/E6AP complexe ubiquitine p53 • Bcl-2, pro-apoptotique • NFX1-91, répresseur transcriptionnellesurexpression du hTERT Etapes critiques de l’induction de la cancérogenèse par les HPV à risque élevé HPV-16 E7 induite l’instabilité génomique Centrosome agrégation Multiple centrosome Mitose monopolaire Mitose tripolaire Métaphase bipolare normale: 2 centrioles KSHV (HHV-8) Pathogenèse KSHV (HHV-8) : piratage de gènes cellulaires vCBP : viral complement binding protein vIL-6 : viral interleukin-6 vCCL1 (2) = vMIPI (II) : viral macrophage inflammatory protein type 1 (type 2) vBcl-2 : viral Bcl 2 vIRF : viral interferon regulatory factor vCYC : viral cyclin LANA : latency associated nuclear antigen vADH : viral adhesin GCR : G-protein coupled receptor DHFR: dihudrofolate reductase TS : thymidilate synthetase TK : thymidine kinase RR : ribonucleotide reductase Blocage de l’immunité Activaction cellulaire Réplication d’ADN dans les cellules quiescentes Régulation du cycle cellulaire vCYC, LANA1 Hépatite viral et le carcinome hépatocelulaire (HCC) Oncoprotéines ne sont pas clairement défini (HCV) Pathogenesis of virus induced HCC Leading hypothesis Indirect effect • Chronic HBV/HCV infection virus induced immunological killing Hepatocyte proliferation mutations cancerogenesis • Inflammation and phagocytosis superoxides and free radicals Direct effect Chronic viral infection virus products cancerogenesis Pathogenesis of virus induced HCC • Oncoproteins are not clearly defined Lack of adequate models HBV and HCV replicates in cancer cells chronicity Quasispecies Integration cirrhosis oncogene HBV 10% - + 0.2-1% pX HCV 60-80% + - 5-10% Core NS5A • Are viral gene products necessary for establishment of cancer? • Does the cancer become independent of virus? Pathogenesis of virus induced HCC is a complex process Vaccination against HAV, HBV No vaccine against HCV Vaccination against HCC Which immunogen select? Are viral proteins potential candidates?