CSP - Physiopathologie : le point sur la recherche Chantal Housset 8ème journée des Centres de Référence et de Compétence des Maladies inflammatoires des voies biliaires Hôtel Napoléon Paris 16 juin 2017 Maladies dont la cible principale sont les cholangiocytes ou cellules épithéliales biliaires

Physiopathologie -> cibles thérapeutiques Simtuzumab Lsyl Oxidase 2 norUDCA Vedolizumab Gut-primed T cells LPS Colitis (~75%) Bile Gut-liver axis Fibrose Fibrose obitérante des canaux biliaires FXR VDR PPAR RAR Vedolizumab anti-alpha4beta7 integrin Anti-vascular adhesion protein 1 (VAP1) Microbiota (Dysbiosis) FXR Antibiotics (Vanco) FXR Common bile duct Duodenum Courtesy of M Trauner

Modèles animaux Ligature de la voie biliaire Ischémie biliaire Rat PCK - Maladie kystique des voies biliaires Atrésie des voies biliaires Cholangite biliaire primitive Cholangite sclérosante primitive Souris Cftr-/- - Manifestations biliaires de la mucoviscidose Première publication 1920 > 3 900 publications

Modèles de CSP Mouse model Reference FVB.Abcb4-/- BALB/c.Abcb4-/- Smit et al. Cell 1993 Fickert et al. Gastroenterology 2004 Ikenaga et al. Am J Pathol 2015 Liver-specific E-cadherin KO (CDH1ΔL) Nakagawa et al. PNAS 2014 3,5-dietoxycarbonyl-1,4-dihydrochollidine (DDC) Fickert et al. Am J Pathol 2007 GVHD in BALB/c mice Nonomura et al. Pathol Int 1998 Fickert et al. J Hepatol 2014; Polheimer & Fickert, Clin Rev Allerg Immunol 2015

Souris Abcb4 -/- Smit et al. Cell 1993 Plastination Histology This slide summarizes the proposed mechanisms of norUDCA action in the Mdr2 knockout model where phospholipid-deficient bile results in bile acid-induced bile duct injury [click] The biliary enrichement of hydrophilic norUDCA and its metabolites increases the hydrophilicity of bile Moreover, norUDCA stimulates bile flow with flushing of injured ducts with a hydrophilic bile [click] norUDCA also induces bile acid and bilirubin detoxification via phase I and II enzymes and alternative export pumps at the sinusoidal membrane of hepatocytes thus permitting their renal elimination [click] These mechanisms together with norUDCA’s anti-inflammatory, anti-fibrotic and anti-proliferative e’ffects result in healing of sclerosing cholangitis Smit et al. Cell 1993 Fickert et al. Gastroenterology 2002 Fickert et al. Gastroenterology 2004

Implication du récepteur de la vitamine D (VDR) associant prédisposition génétique, facteurs environnementaux et perturbation du microbiote intestinal.

Gonzalez-Sanchez et al. BBA 2017 BDL Abcb4 -/- Gonzalez-Sanchez et al. BBA 2017

Firrincieli et al. Hepatology 2013 Coupes histologiques de foie contre-colorées à l’HPS Sham : pas de différence entre les 2 génotypes WT BDL : lésions, nécrose, infarcts biliaires KO BDL : lésions ++, plus d’infarcts biliaires Firrincieli et al. Hepatology 2013

Modèle de CSP & Défaut de VDR Gonzalez-Sanchez et al. non publié

Impact du défaut de VDR Cholestase Abcb4 -/- Vdr +/+; Abcb4 -/- Vdr -/- ALAT ASAT 2 WEEKS 4 WEEKS 8 WEEKS 2 WEEKS 4 WEEKS 8 WEEKS * * U/l U/l Phosphatase alcaline Acides biliaires 2 WEEKS 4 WEEKS 8 WEEKS 2 WEEKS 4 WEEKS 8 WEEKS * * * U/l

RAJOUTER DOSAGE DE LA FIBROSE EN POURCENTAGE Impact du défaut de VDR Réaction ductulaire & Fibrose Marqueurs de fibrose Réaction ductulaire 2 SEMAINES 4 SEMAINES 8 SEMAINES 2 SEMAINES 4 SEMAINES 8 SEMAINES Abcb4 -/- Vdr +/+ Abcb4 -/- Vdr +/+ 3,1% 4,4% 7,9% Abcb4 -/- Vdr -/- Abcb4 -/- Vdr -/- 3,5% 4,9% 9,4% 2 SEMAINES 4 SEMAINES 8 SEMAINES 2 SEMAINES 4 SEMAINES 8 SEMAINES Abcb4 -/- Vdr +/+ Abcb4 -/- Vdr -/- * * RAJOUTER DOSAGE DE LA FIBROSE EN POURCENTAGE Hydroxyproline (microgranme/gramme de foie) Pourcentage de CK19 sur les coupes hépatiques

Impact du défaut de VDR Survie Abcb4-/- Vdr +/+ Abcb4-/- Vdr -/-

Effet de la vitamine D & analogue Inflammation

Effet de la vitamine D & analogue Fibrose

Interactions avec l’intestin associant prédisposition génétique, facteurs environnementaux et perturbation du microbiote intestinal.

Souris Abcb4-/-/Dextran Sulphate Sodium (DSS) Modèle de CSP & MICI Souris Abcb4-/-/Dextran Sulphate Sodium (DSS) Kemgang et al. non publié

Impact de la CSP sur la sévérité de la MICI

Impact de la MICI sur la sévérité de la CSP Cholestase Femelles

Impact de la MICI sur la sévérité de la CSP Réaction ductulaire Femelles

Impact de la MICI sur la sévérité de la CSP Fibrogenèse Femelles

Microbiote : Effet opposé dans différents modèles NOD.c3c4 Abcb4 -/- Conventionally raised Germ free Schrumpf et al. J Hepatol 2017 Tabibian et al. Hepatology 2016

Interaction des facteurs génétiques et environnementaux associant prédisposition génétique, facteurs environnementaux et perturbation du microbiote intestinal. Konstantinos et al. NEJM 2016

Souris Cftr -/- : Facteurs génétiques et diététiques Mixed B6; 129 Congenic B6 PEG Peptamen +/+ Normal (100%) Steatosis (70%) Steatosis (30%) –/– Steatosis (90%) Ductular reaction and mild fibrosis (40%) But no steatosis Debray et al. unpublished

Facteurs génétiques et diététiques Souris Cftr -/- : Facteurs génétiques et diététiques *** Proportion vs all bacteria Peptamen PEG *** ** Diet affects the gut microbiota :Compared to PEG-treated animals, Peptamen induced a marked increase in the proportion of E.coli, and a decrease in bifidobacterium. The increase in the proportion of E.coli was much more pronounced in cftr -/- fed peptamen. This study shows that Peptamen, a fat enriched liquid diet promotes gallbladder emptying thus increasing the intestinal flux of BA compared to PEG fed mice, and markedly increases the proportion of E. Coli in microbiota. In congenic Cftr-/- mice, these changes result in a significant increase in liver/body weight ratio, and the presence of bile duct lesions. <0,0001 ** *** <0.001 Debray et al. unpublished

Résumé Dans les modèles de souris VDR a un rôle protecteur à l’égard des lésions biliaires de la CSP La Vitamine D & analogues ont un effet anti-inflammatoire et anti-fibrosant indépendants de VDR L’inflammation intestinale et le microbiote intestinal peuvent induire une réduction des lésions biliaires de la CSP En présence de facteurs de prédisposition génétique, un régime riche en graisses peut modifier le microbiote et favoriser les lésions biliaires

Nicolas Chignard Dominique Debray Dominique Rainteau

Cholangite Biliaire Primitive (CBP) Mouse model Reference Dn TGF-βRII Dn TGF-βRII IL-12p35-/- Oertelt et al. J Immunol 2006 Tsuda et al. Hepatology 2013 IL-2Rα-/- IL-2Rα-/- IL-12p40-/- Wakabayashi et al. Hepatology 2006 Yao et al. J Autoimmun 2014 NOD.c3c4 Irie et al. Exp Med 2006 AE2a,b-/- Salas et al. Gastroenterology 2008 2-octynoic acid (OA)-immunized 2-OA-BSA / α-galactosylceramide (α-GC) Wakabayashi et al. Hepatology 2008 Wu et al. Hepatology 2011 α-galactosylceramide (α-GalCer) : T cell activator Polheimer & Fickert, Clin Rev Allerg Immunol 2015