Module d’immunologie virologie et cancer du Master de cancérologie de Lyon

Le virus de l’hépatite B (VHB) est un virus hépatotrope qui est responsable d’infections aiguës et chroniques. L’infection aiguë par ce virus est contrôlée par le système immunitaire : la réponse anti-virale conduit à une inhibition totale de la réplication du virus et à son élimination. Une infection chronique se développe cependant dans 95 % des cas, si le contact avec le virus survient dans l’enfance, et dans 5 à 10 % des cas d’infection, si le contact survient à l’âge adulte. L’infection chronique par le VHB est un problème de santé publique majeur : on estime en effet aujourd’hui que 300 millions de personnes, dans le monde, sont chroniquement infectées par ce virus. Elles sont ainsi à fort risque de développer des formes graves de maladies du foie induites par le virus, pouvant aller jusqu’au carcinome hépatocellulaire (CHC) [ 1 , 2 ].

La chronicité de l’infection est déterminée par plusieurs facteurs : la persistance de la molécule clé du cycle de réplication du VHB, l’ADNccc (ADN circulaire clos de façon covalente) dans le noyau des hépatocytes infectés ; l’intégration du génome viral dans celui de l’hôte ; et la défaillance de la réponse immunitaire contre le virus [ 3 ]. L’ADNccc permet au virus de se répliquer et est à l’origine de la formation de nouvelles particules infectieuses et d’antigènes viraux. L’ADN intégré du VHB est la source de l’antigène viral de surface (AgHBs) et le niveau d’antigènes viraux dans le foie et dans la circulation sanguine des patients infectés pourrait contribuer à l’établissement d’un microenvironnement tolérogène et à l’épuisement des réponses immunitaires développées contre le virus ( Figure 1 ) .

Figure 1. Schématisation de la réponse immunitaire mise en place lors de l’infection par le VHB (virus de l’hépatite B). Lors d’une infection aiguë, la réponse immunitaire, dirigée contre les hépatocytes infectés, conduit à la mort de ces cellules ainsi qu’à une production de cytokines qui contrôlent la réplication virale. Au contraire, lors d’une infection chronique, la réponse immunitaire dirigée contre le virus est inefficace. On observe alors une progression de la maladie, pouvant évoluer vers une cirrhose et le développement d’un carcinome hépatocellulaire (CHC). LT : lymphocytes T.

Figure 1. Schématisation de la réponse immunitaire mise en place lors de l’infection par le VHB (virus de l’hépatite B). Lors d’une infection aiguë, la réponse immunitaire, dirigée contre les hépatocytes infectés, conduit à la mort de ces cellules ainsi qu’à une production de cytokines qui contrôlent la réplication virale. Au contraire, lors d’une infection chronique, la réponse immunitaire dirigée contre le virus est inefficace. On observe alors une progression de la maladie, pouvant évoluer vers une cirrhose et le développement d’un carcinome hépatocellulaire (CHC). LT : lymphocytes T.

Il n’existe, actuellement, aucun traitement curatif permettant de remédier à l’hépatite B chronique : les thérapies disponibles sont efficaces pour inhiber la réplication virale mais leur impact reste limité sur les niveaux d’ADNccc et d’antigènes circulants. Il est donc nécessaire d’appliquer ces traitements sur de longues périodes afin d’éviter le risque de réactivation du virus, si la thérapie est arrêtée, et la persistance de forts taux d’antigènes viraux [ 4 ]. Pour pouvoir atteindre une guérison de l’hépatite B, il est donc impératif de trouver de nouvelles stratégies thérapeutiques afin d’éliminer l’ADNccc et les antigènes viraux, tout en re-stimulant la réponse immunitaire de l’hôte. L’étude de Fisicaro et al [ 5 ] s’est intéressée à l’identification des voies d’activation des lymphocytes T CD8 (LT CD8), des lymphocytes particulièrement impliqués dans la réponse anti-virale mais qui sont « épuisés » chez les patients atteints d’infection chronique, afin de remédier à cette épuisement et de retrouver une réponse immunitaire.

Plusieurs mécanismes, non exclusifs, peuvent conduire à une altération de la fonction effectrice des lymphocytes T face au virus : une augmentation de l’expression de molécules inhibitrices (PD-1, CTLA-4, etc), la production, dans leur environnement, de cytokines suppressives (comme l’interleukine (IL) 10), la fréquence ou la fonction des lymphocytes T régulateurs qui sont suppresseurs de la réponse, mais également une baisse de la capacité de ces cellules à proliférer ou à produire des cytokines inflammatoires, comme l’IFN (interféron)-γ et le TNF-α (tumor necrosis factor alpha) [ 6 ].

Dans leur étude, Fisicaro et al [ 5 ] ont comparé les profils de lymphocytes T CD8, prélevés du sang de patients ayant résolu l’infection, à ceux isolés de patients atteints d’infection aiguë ou chronique. Ils ont réalisé un profilage transcriptomique des lymphocytes T CD8 spécifiques du VHB isolés à partir du sang de patients appartenant à ces trois populations et ont pu mettre en évidence, par une analyse en composantes principales suivie par un clustering non supervisé, des profils d’expression génique spécifiques à chaque groupe de patients. De façon très intéressante, les lymphocytes T CD8 dérivés de patients présentant une infection chronique montrent une dérégulation de plusieurs voies de signalisation, dont celles impliquées dans les fonctions mitochondriales, dans la fonction du protéasome et des lysosomes, ainsi que dans le métabolisme cellulaire en général.

En se focalisant sur le dysfonctionnement mitochondrial, les auteurs ont ensuite pu montrer que ces altérations étaient associées à un défaut de polarisation de la membrane mitochondriale et à une forte teneur en espèces réactives de l’oxygène (ROS, reactive oxygen species ). En condition physiologique, les concentrations de ROS sont finement régulées par des antioxydants, qui peuvent être générés de manière endogène ou provenir du microenvironnement. Cependant, dans le cas de l’infection chronique, les voies de régulation des ROS dans le lymphocyte T sont altérées, ce qui génère leur accumulation, conduisant à un stress oxydant et une baisse de potentiel mitochondrial. Fisicaro et al . ont également observé une diminution de l’expression de gènes impliqués dans le transport mitochondrial ou dans la chaîne respiratoire mitochondriale. Les mitochondries étant les organelles députées à la production d’énergie dans la cellule, ces mécanismes pourraient être impliqués dans l’épuisement des lymphocytes T observé chez ces patients. Ces résultats sont cohérents avec ceux de Schurich et al [ 7 ], qui montrent une relation entre la baisse de potentiel mitochondrial et la limitation de la plasticité métabolique des lymphocytes T CD8 épuisés. Cela a pour conséquence une diminution de leur potentiel cytotoxique, essentiel pour le maintien de la réponse antivirale.

Les auteurs ont ensuite recherché si cette dérégulation des fonctions mitochondriales était réversible. Ils ont donc traité les lymphocytes T CD8 prélevés du sang des patients chroniquement infectés avec des molécules antioxydantes, comme le piégeur de ROS MitoTempo, et les ont stimulés avec des peptides dérivés des protéines virales (pour mimer l’infection par le VHB). Ils ont observé une réduction de la dépolarisation mitochondriale, une augmentation de l’expression de gènes impliqués dans les fonctions mitochondriales et une baisse des niveaux basals de ROS, dans les lymphocytes T CD8 traités avec les antioxydants par rapport aux lymphocytes non traités. Cette réponse positive permet ainsi une augmentation de la viabilité cellulaire, de la capacité d’expansion et de la production de cytokines pro-inflammatoires, IFN-γ et TNF-α. Les réponses antivirales des lymphocytes T CD8 traités sont alors presque similaires à celles observées dans les cellules de patients résolvant l’infection.

L’action des antioxydants est plus efficace sur les lymphocytes T CD8 spécifiques du VHB dérivés des patients chroniquement infectés que sur les lymphocytes de patients dont l’infection est résolue. De plus, les antioxydants ont un effet marginal sur la population globale de lymphocytes, suggérant une action spécifique de ces molécules sur la population de lymphocytes T CD8 ayant un profil d’épuisement fonctionnel, limitant ainsi les potentiels effets indésirables.

Les traitements actuels contre l’hépatite B bloquent l’enzyme virale essentielle pour la production de nouveaux virions. Ils sont donc capables de diminuer la charge virale intrahépatique et sérique et de ralentir la progression de la maladie. Cependant, ils n’ont aucun effet significatif sur les taux de molécules d’ADNccc dans le foie, ni sur les taux d’antigènes viraux circulants. Cela signifie que la thérapie doit être maintenue à vie pour éviter la reprise de la réplication virale à partir de la matrice ADNccc ou l’induction d’un profil d’épuisement fonctionnel des cellules immunitaires de l’hôte stimulées chroniquement par les antigènes viraux persistants.

Aujourd’hui, de nombreuses études s’intéressent à la réduction de la charge antigénique, s’appuyant sur l’hypothèse qu’une diminution de la quantité d’AgHBs peut déclencher la restauration de l’immunité spécifique du VHB. Toutefois, aucune donnée scientifique n’a pour l’instant soutenu cette hypothèse. Une publication très récente par Le Bert et al. [ 8 ] suggère que l’épuisement des lymphocytes T CD8 serait plutôt dû au temps d’exposition de ceux-ci face aux antigènes viraux circulants plutôt qu’à la quantité de ces antigènes.

Dans ce contexte, l’article de Fisicaro et al [ 5 ], suggère que les lymphocytes T CD8 de patients atteints d’infection chronique par le VHB présentent des défaillances métaboliques qui représenteraient une des causes de leur épuisement fonctionnel. Il serait donc intéressant d’investiguer comment évoluent les fonctions mitochondriales de ces lymphocytes au cours de l’histoire naturelle de l’infection VHB chronique, et savoir s’il y a une corrélation entre la durée de l’infection et les défauts mitochondriaux. Cela représenterait un argument additionnel pour envisager de commencer la thérapie antivirale des patients plus précocement que ce qui est préconisé actuellement, sans attendre l’apparition de l’atteinte hépatique, afin de prévenir la survenue de l’épuisement des lymphocytes T CD8 et la défaillance de la réponse immunitaire.

De plus, l’étude de Fisicaro et al. suggère que, au-delà des différentes stratégies pour stimuler la réponse immunitaire de l’hôte ( Figure 2 ) , une correction des défauts métaboliques des lymphocytes T CD8 pourrait être nécessaire pour restaurer complètement leur activité antivirale. La thérapie antioxydante est aujourd’hui utilisée dans des essais cliniques, avec notamment l’utilisation de MitoTempo dans divers types de maladies, comme l’obésité, l’hypertension et la pré-éclampsie [ 9 ] et pourrait donc faire partie des futures combinaisons thérapeutiques visant à diminuer la charge antigénique VHB et à restaurer la réponse immunitaire de l’hôte pour obtenir la guérison de l’hépatite B.

Figure 2. Schématisation des interventions thérapeutiques possibles afin de restaurer la fonctionnalité de l’activité immunitaire chez les patients atteints d’infection VHB chronique. Lorsque le patient est atteint d’une infection VHB chronique, ses lymphocytes T CD8 sont soumis à un environnement tolérogène créé par une hyper activation de voies de régulation négatives (forte présence d’antigènes viraux, augmentation de molécules inhibitrices comme PD-1, de cytokines suppressives, de lymphocytes T régulateurs suppresseurs) et une altération des voies mitochondriales qui entraînent une altération de la fonction effectrice des lymphocytes T, une baisse de la production de cytokines inflammatoires, comme l’IFN-γ (interféron-gamma) et le TNF-α ( tumor necrosis factor- α) ou encore une réduction de l’expansion proliférative des lymphocytes. Ces altérations sont responsables d’une absence de réponse antivirale, d’activité immunitaire et d’un épuisement des lymphocytes T. Cependant, il existe différentes stratégies thérapeutiques en cours d’évaluation pré-clinique, notamment : l’inhibition des cytokines immunosuppressives (1) ; la modulation des inhibiteurs de points de contrôle immunitaire (2) ; la vaccination thérapeutique (3) ; la stimulation de l’immunité innée (4) à laquelle s’ajoute le sauvetage métabolique (5), visant à revigorer la réponse des lymphocytes T CD8 afin qu’ils puissent contrer l’infection, en combinaison avec des antiviraux directs (6). LT : lymphocytes T ; MMP : mitochondrial membrane potential  ; ROS : reactive oxygen species.

Figure 2. Schématisation des interventions thérapeutiques possibles afin de restaurer la fonctionnalité de l’activité immunitaire chez les patients atteints d’infection VHB chronique. Lorsque le patient est atteint d’une infection VHB chronique, ses lymphocytes T CD8 sont soumis à un environnement tolérogène créé par une hyper activation de voies de régulation négatives (forte présence d’antigènes viraux, augmentation de molécules inhibitrices comme PD-1, de cytokines suppressives, de lymphocytes T régulateurs suppresseurs) et une altération des voies mitochondriales qui entraînent une altération de la fonction effectrice des lymphocytes T, une baisse de la production de cytokines inflammatoires, comme l’IFN-γ (interféron-gamma) et le TNF-α ( tumor necrosis factor- α) ou encore une réduction de l’expansion proliférative des lymphocytes. Ces altérations sont responsables d’une absence de réponse antivirale, d’activité immunitaire et d’un épuisement des lymphocytes T. Cependant, il existe différentes stratégies thérapeutiques en cours d’évaluation pré-clinique, notamment : l’inhibition des cytokines immunosuppressives (1) ; la modulation des inhibiteurs de points de contrôle immunitaire (2) ; la vaccination thérapeutique (3) ; la stimulation de l’immunité innée (4) à laquelle s’ajoute le sauvetage métabolique (5), visant à revigorer la réponse des lymphocytes T CD8 afin qu’ils puissent contrer l’infection, en combinaison avec des antiviraux directs (6). LT : lymphocytes T ; MMP : mitochondrial membrane potential  ; ROS : reactive oxygen species.

Les auteures déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.