15 à 20 % des cancers Humains sont d’origine Virale

est issu du latin virus, i qui signifie « poison ». Qu’est ce qu’un virus Le mot virus est issu du latin virus, i qui signifie « poison ».

Photo Lausanne

Hippocrate 460-370 av JC Verrue Condylome acuminé Myrmécia

Agent ? Moyen-âge Quelques descripions Puis Importation de la syphilis Verrues génitale Gonorrhée Syphilis Attribuées Au même Agent ?

Le siècles des lumières Daniel Turner (1712) Poison Vénérien (Lié à la syphilis) Benjamin Bell 1780 1Verrue est une entité clinique 2 Condilome acuminé  Carcinome

Domenico Rigoni-Stern 1810 Médecin chef de l’hôpital de Vérone constatedans une étude épidémiologique analysant les certificats de décès des chez les femmes mortes de Cancer du col que : : 1 les décès par cancer du col était rare chez les vierges et chez les nones 2 les décès par cancer du col était plus fréquent chez les femmes mariées et les veuves Lien entre cancer et maladie sexuellement transmissible

Transmission interhumaine Démonstration de la transmission C Licht 1894 Autoinnoculation Gaston Variot Pédiatre Français Transmission interhumaine

1907 Cuffio Ultra filtrat

Souris transgénique Tax

Le pouvoir transformant Infection des cellules non permissives à la réplication virale par un virus oncogène

de cellules transformées Le pouvoir transformant Apparition de clones de cellules transformées

Pouvoir transformant

Peyton Rous 1911 Poulet atteint de Sarcome Broyage Ultrafiltration Injection à un poulet sain Apparition d'une tumeur

Virus de la leucose aviaire Virus du sarcome de Rous Onc + Onc + Tranf - Tranf +

Rétrovirus Protéines responsable du pouvoir transformant. LTR LTR Gag Pol Env Virus des leucoses aviaires LTR Gag Pol Env Onc LTR Virus du sarcome de Rous

Rétrovirus Mécanisme de d’induction du cancer Virus des leucoses aviaires Virus du sarcome de Rous Gag Pol Env Gag Pol Env Onc Activation d'un gène cellulaire par un promoteur viral Intégration d'un oncogène activé Mutagénèse insertionnelle

Démontrer qu’un virus associé à un cancer Humain Suspicion Clinico-épidémiologique Suspecter un virus Démontrer un pouvoir oncogène Démontrer un pouvoir transformant Thérapeutique ou vaccination préviens le cancer

Les virus des hépatites HBV/HCV Virus et Cancer Les virus des hépatites HBV/HCV Hépatocarcinome Les papillomavirus HPV Cancer Utérus Cancer ORL Le virus HTLV Leucémie aiguë à cellules T de l’adulte (ATL) Le virus Epstein Barr EBV Lymphome/Carcinome nasopharyngé L’HHV8 Maladie Kaposi

HTLV1

- Pas de mise en évidence de mutagénèse insertionnelle. HTLV1 Mécanisme de d’induction du cancer chez l’homme LTR gag pol env pro tax rex - Absence d’oncogène. - Pas de mise en évidence de mutagénèse insertionnelle. - Hypothèse du mécanisme de cancérisation : - Protéine transactivant les transcriptions cellulaires interagissant avec des proteines cellulaires

Virus et cancer Oncogénèse et HTLV Rex Stabilisation des transcrits ? Activation transcriptionnelle Proto-oncogène cellulaire (fos, PDGF) IL-2, IL-2 recepteur... HTLV1 Tax Près de 100 % des carcinomes épidermoïdes du col utérin contiennent le génome d’un HPV à haut risque, intégré au génome cellulaire dans la majorité des cas. L’intégration du génome viral entraîne le plus souvent l’interruption du gène E2 responsable d’une dérépression de l’expression des gènes E6 et E7 impliqués dans la transformation tumorale. Les gènes E6 et E7 des HPV16 et 18 sont capables d’immortaliser et/ou de transformer in vitro des cellules murines et des kératinocytes humains. Les protéines E6 et E7 sont capables de se lier respectivement aux protéines p53 et pRB dites suppresseurs de tumeurs et impliquées dans la régulation du cycle cellulaire (fig 4). Une infection virale chronique par un HPV à haut risque est nécessaire mais insuffisante au développement du cancer. Des cofacteurs endogènes (modifications additionnelles du génome des cellules hôtes, réponse immunologique de l’hôte) et exogènes (comportement sexuel, MST associées, tabac, traitements hormonaux) sont probablement impliqués.

Les virus oncogènes à ADN Ils expriment des proteines d’origine strictement virales qui agissent directement comme des oncogènes. - Ag Grand T du SV40 - Ag T du polyoma virus - Proteine E6 et E7 du papilloma virus - E1A et E1B de l’adénovirus - LMP1 du virus Epstein Barr Le mécanisme d’action des oncogènes dans ces cas est l’inactivation de produits de gènes suppresseurs de tumeurs - Ag Grand T du SV40 - Proteine E7 du papilloma virus - E1A de l’adénovirus - Proteine E6 du papilloma virus - E1B de l’adénovirus Proteine p53 Proteine Rb

Mais les mécanisme ne sont pas aussi simple qu’on pourrait l’imaginer pourquoi le BK virus et l’adénovirus inactive Rb et P53 ne sont jamais associé à des tumeurs chez l’homme alors que les papillomavirus le sont. Il doit exister des sytèmes différent de régulations de ces mécanismes chez l’homme et dans le cas présent chez les cellules de rongeurs.

Les papillomavirus HPV Virus et Cancer Les papillomavirus HPV Cancer Utérus Cancer ORL

Cancérigènes chez l’animal PAPILLOMAVIRUS DNA en minichromosome Virus nus, résistants Cancérigènes chez l’animal Et, pour certains génotypes chez l’homme 29

Protéines de régulation Protéines structurales Le génome 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 7904/1 L1 L2 E6 E1 E2 E5 E7 E4 URR région précoce E Protéines de régulation région tardive Protéines structurales 30

31

PAPILLOMAVIRUS HUMAIN (HPV) Réplication dans les épithéliums malpighiens en // avec la différenciation des kératinocytes Verrues/peau Condylomes/muqueuses > 120 génotypes dont HPV 16, 18 et 31 = associés au cancer du col utérin ← protéines précoces anti-apoptiques + cofacteur(s) 32

HPV- Verrue plantaire 33

HPV – Condylome acuminé 34

35

HPV – Principaux génotypes infectieux humains 60-70% des infections génitales liés au génotypes 16 (puis 18, 45, 31, 35….) 80-90% des condylomes liés aux génotypes 6-11. 36

Cycle viral étroitement lié à la différenciation cellulaire +++ Tropisme pour les épithéliums malpighiens  spécificité transcriptionnelle Cycle viral étroitement lié à la différenciation cellulaire +++ Différenciation cellulaire Membrane basale 37

c’est-à-dire à la kératinisation HPV La multiplication des HPV est liée à la différenciation de la cellule hôte, c’est-à-dire à la kératinisation 38

5. Libération des virions 3. Amplification du génome viral Cycle viral (3) Infection PRODUCTIVE Infection LATENTE 5. Libération des virions 4. Synthèse des protéines tardives et assemblage L 3. Amplification du génome viral E puis se déroule une phase d’établissement qui correspond à une amplification limitée du génome viral sous forme d’épisome (association à des histones formant un pseudo-minichromosome) dans les cellules basales puis une phase de maintien ou de réplication stable où le génome se réplique parallèlement au génome cellulaire permettant de maintenir un nombre stable de copies par cellule (de l’ordre de 50 copies) : maintien d’un faible niveau transcriptionnel (E1,E2, E6, E7) et réplicatif. En cas d’infection productive : on observe une amplification du génome viral, qui a lieu dans le compartiment des cellules en phase de prolifération, correspondant à la réplication végétative du génome, corrélée avec la synthèse de E4 (coïncidant avec celle de E7). E6 et E7 favorisent la poursuite du cycle cellulaire des cellules qui ont quitté la couche basale mais seules une partie des cellules suprabasales restent actives. L’activation du promoteur Late situé dans l’ORF E7, et dépendante de la différenciation, conduit à l’augmentation de l’expression des protéines E1, E2, E4 et E5 sans affecter semble-t-il la synthèse de E6 et E7 nécessaires à l’entrée en phase S. Tout au long du cycle cellulaire, le niveau d’expression des différentes protéines virales est contrôlé par le choix de promoteur et la sélection des sites d’épissage. L’amplification génomique est suivie par la synthèse des protéines tardives L1, L2 dans les couches superficielles bien différenciées Après l’assemblage, les virions sont libérés lors de la desquamation des cellules superficielles (infection non lytique) ; cette libération pourrait être facilitée par E4 par perturbation de l’intégrité de la kératine ou l’assemblage de la couche cornée. l’infection productive s’accompagne d’un ECP caractéristique : koïlocytose L’infection peut être abortive et évoluer vers la latence, dans ce cas le génome reste sous forme épisomale. E 2. ETABLISSEMENT & MAINTIEN 1. INFECTION DE LA COUCHE BASALE 39

Multiplication du Virus Le Virus HPV E6 E7 Multiplication du Virus

Contrôle Technique STOP Policier 53 (P53) Cellule prête à se multiplier Cellule prête à se multiplier

La cellule Normale

Multiplication du Virus HPV E6 E7 Multiplication du Virus p53

46

Oncogenèse du cancer du col utérin Cin:cervical Intraepithelial Neoplasia Cofacteurs Clairance de l’infection Infection persistante Instabilité génomique Régression Echappement immunitaire CIN 1 CIN 2 CIN 3 Cancer invasif Col normal Augmentation de l’expression des oncoprotéines E6/E7 Infection HPV oncogène Immortalisation Invasion Intégration du génome viral  2-3 ans  10-15 ans D’après Steenbergen et al, 2005 47

PAPILLOMAVIRUS - HPV et Cancer ORL 48

de partenaires sexuels prévalence des Cancers alors que l’Intoxication Papilloma virus et Cancer ORL Carcinomes des voies aéro digestives 5ème Cancer chez l’homme en France Etiologie Intoxication alcoolo-tabagique Cancer chez des sujets n’ayant pas d’antécédents Alcolo-Tabagique mais ayant un nombre important de partenaires sexuels 2ème Cancer au monde Augmentation de la prévalence des Cancers alors que l’Intoxication alcoolo-tabagique est en régression Cancer epidermoïdes dAns 95 % des cas de pronostic sévère Recherche d’un virus oncogène associé à une MST :HPV 49

Papilloma virus et Cancer ORL Paricularité - Atteignent des patients plus jeunes Seraient moins différentiées Localisation préférentielles oropharyngées Plus radio-sensibles et plus chimio-sensibles Meilleur pronostic Survie sans récidive et survie globale méliorée (-60% de la mortalité à 5 ans) Détection des HPV et une meilleure connaissance de leur rôle serait donc Susceptible d’avoir des implications dans le futur pour le diagnostic, le pronostic et le traitement des tumeurs 50

Cervarix 16 18 GSK GlaxoSmithKline Vaccin Gardasil 6, 11, 16, 18 Merck Cervarix 16 18 GSK GlaxoSmithKline 16 et 18 Cancer du Col 6 11 Verrues Génitales + Papillome laryngé 51

Suspecté depuis 25 ans mais établi plus récemment, les HPV à haut risque oncogène seraient également associés aux cancers épidermoïdes des voies aéro-digestives supérieures (Syrjänen K et al. Morphological and immunohistochemical evidence suggesting human papillomavirus involvement in oral squamous cell carcinogenesis. Int. J. Ora Surg., 1983; 12: 418-24. - Syrjänen S et al. Human papillomavirus in head and neck cancer. J. Clin. Virol., 2005; 32 Suppl: 59-66 - D’Souza G et al. Case-control study of human papillomavirus and oropharyngeal cancer. N. Engl. J. Med., 2007; 356: 1944-56). Les carcinomes des voies aéro-digestives supérieures sont fréquents en France dont ils constituent la 5ème localisation chez l’homme avec la 2ème plus forte incidence au monde toutes localisations confondues. Dans 95% des cas, il s’agit de carcinomes épidermoïdes dont le pronostic est globalement sévère (la survie à 2 ans sans récidive est estimée à 40%). Leur traitement fait appel à la chirurgie locale et ganglionnaire, à la radiothérapie et à la chimiothérapie (Lacau St Guily J et al. Actualités dans les cancers des voies aéro-digestives supérieures. Bull. Cancer, 2006; 93: 51-9.). 52

Le virus Epstein Barr EBV Virus et Cancer Le virus Epstein Barr EBV Lymphome/Carcinome nasopharyngé

Le virus Epstein Barr Découverte La primo-infection Le site de latence

EBV Epidémiologie Burkitt montra par des études épidémiologiques que la survenue de lymphomes B chez l’enfant etaient très localisée géographiquement.

Le carcinome nasopharyngé Chine du Sud-Est 30 à 80</100 000/an Pourtour méditérranéen 8 à 12 /100 000/an

Virus Epstein Barr Lymphome de l’immunodéprimé Lymphome de Burkitt Leiomyosarcome Lymphome T Carcinome du nasopharynx

Lymphoproliférations post-transplantation Risque de développer une lymphoprolifération après greffe x 20 à 120 fois Varie avec l’intensité de l’immunosuppression, le type de greffe Le plus souvent de type B, associée à l’EBV, extra nodale, pouvant régresser avec la diminution de l’immunosuppression

Fréquence et délai des lymphoproliférations en fonction de l ’organe greffé

18th annual report of the international society For heart and lung transplantation 30.882 heart transplantations 1% of PTLD at 1 year (29% of all cancers) 3.339 lung transplantations 2,3% of PTLD at 1 year (53% of all cancers)

A long terme Foie = 5% à 15 ans1 Intestin = 10 à 15%2 coeur = 15% à 13 ans3 Allogreffe de moelle = 1% à10 ans4 1 Kremers,Am J Transplant 2006 2 Grant, Lancet 1996 3 Gao, J Heart Lung Transplant 2003 4 Curtis, Blood 1999

Facteurs de risque : greffe organe Organes riches en lymphocytes B (intestin) Rejets multiples Donneur EBV+/ receveur EBV- Traitement par OKT3, SAL Réactivation CMV ?

Physiopathogénie: rôle de l ’EBV EBNA2: régulation de gènes viraux et cellulaires LMP1 - Inhibition de l’apoptose - activation de NF kappa-B LMP2A: simule le recepteur B et active la cellule B

EBV and cell programmation CD40L CD40 LMP1 LMP2A TRAFF TRAFF BCR Ag syk syk lyn EBNA2 notch-IC lyn NF-kB STAT1 NF-kB STAT1 RBP-Jk RBP-Jk B lymphocyte B lymphocyte infected by EBV

Obtention des lignées à partir d’un lymphome de Burkitt EBV + Lignées BL (Burkitt Like) Mise en culture de la tumeur

Lymphoblastoid Cell Line Obtention des lignées à partir de la transformation de lymphocytes B Lignées LCL Lymphoblastoid Cell Line Prélèvement de lymphocytes + EBV

Obtention des lignées à partir des lymphocytes d’un sujet immunocompétent EBV + Lignées LCL Lymphoblastoid Cell Line Prélèvement de lymphocytes

Obtention des lignées à partir des lymphocytes d’un sujet immunodéprimé EBV + Lignées LCL Lymphoblastoid Cell Line Prélèvement de lymphocytes

Lignées productrices de virus Lymphocytes B de cordon ombilical

Lignées non productrices de virus Lymphocytes B de cordon ombilical

Gènes précoces immédiats tardifs Cycle lytique Latence EBNA 1 EBNA2 EBNA3A EBNA3B EBNALP EBNA3C LMP1 LMP2A LMP2B EBER

EBV in vitro EBNA1-6 LMP-1 LMP-2A –B Ss contrôle de EBNA2 Programme de prolifération cellulaire EBNA1-6 LMP-1 LMP-2A –B Ss contrôle de EBNA2 Expansion polyclonale de lymphoblastes infectés de façon latente Lymphocytes B quiescents Programme d’activation du cycle lytique Dans les lignées productrices dans un petit nombre de cellules

EBV in vivo infection primaire Lymphocytes B naïfs quiescents Amygdales Lymphocytes B mémoires (quiescents) circulants LB quiescents Programme de prolifération cellulaire et d’activation du cycle lytique Restreint organes lymphoïdes secondaires Amygdales Programme de latence Aucune expression protéique

EBV in vivo chez les porteurs sains EBV + Programme de latence Aucune expression protéique Programme de prolifération cellulaire et d’activation du cycle lytique restreint organes lymphoïdes secondaires Amygdales LB quiescents Persistance à long terme des cellules mémoires B EBV+ Chez les immunodéprimés, le nombre de cellules mémoires EBV+ est 50 fois supérieur à celui trouvé chez les immunocompétents Diffusion du virus dans la population

Réponse De l’organisme Vie adulte Localisation dans un état de dormance dans les lymphocytes B Nouveau né adolescent Prolifération des cellules transformées Lymphocyte B Immunodéprimé

Que ce soit après ou durant la primo-infection Constat Que ce soit après ou durant la primo-infection (clinique ou inapparente) ou chez les immunodéprimés, le programme de prolifération ne s’exprime pas au niveau du sang circulant et les cellules infectées restent dans un état quiescent

dans le cadre de la réponse Stimulation par un Ag dans le cadre de la réponse immune humorale B Naïf B Blast B Mémoire Différentiation plasmocytes

B Naïf B Blast B Mémoire Stimulation par un Ag dans le cadre de la réponse immune humorale B Naïf B Blast B Mémoire Programme prolifération Defaut programme Programme EBNA 1 Seul Gènes viraux EBV procurent les signaux requis pour la transition cellules B naÏves vers B mémoires Différentiation Plasmocytes Cycle lytique EBV

Antigène Survival Signals T Cell Helper Memory B cell B cell Blast B Naïf Programme prolifération Virus Programme Latence Defaut programme Programme EBNA 1 seul

Circulation périphérique Tissu amygdalien Infection directe Cellules B Transcytose Programme de prolifération cellulaire (Latence 3) Contrôle de la prolifération par les CTL Programme de prolifération cellulaire (Latence 3) Lymphocytes B mémoires Programme par défault (Latence 2) Programme de latence (Latency programme) (Latence 0)

B cell Lymphoblastes activés Immunodépression PTLD CTL Cellule B naives Programme de croissance cellulaire Division de B mémoires B mémoires quiescentes Programme « EBNA-1 only » de latence Cellules B du centre germinatif Programme de différentiation cellulaire Burkitt Hodgkin

Les virus des hépatites HBV/HCV Virus et Cancer Les virus des hépatites HBV/HCV Hépatocarcinome

Zeus fit saisir Prométhée par ses serviteurs qui le transportèrent dans les monts du Caucase et l'enchaînèrent à un rocher. Il lui envoya un vautour qui lui détruisait le foie durant la journée et recommençait chaque jour à le torturer. Ainsi, lors d'un sacrifice, il employa la ruse pour favoriser les mortels. Il fit deux parts de la dépouille d'un boeuf; d'un côté les os soigneusement enrobés de graisse bien blanche ; de l'autre la viande, dissimulée dans l'estomac, recouverte d'entrailles. Zeus, prié de faire son choix, préféra la graisse d'aspect succulent, laissant aux hommes les meilleurs morceaux. Furieux d'avoir été dupé, Zeus priva les hommes du feu venu du ciel. Prométhée vint alors en aide à l'humanité et déroba le feu de la roue du soleil, et le ramena sur terre dans une tige de fenouil, où les braises demeurèrent chaudes assez longtemps pour être réanimées. La colère de Zeus allait croissant. Il fit saisir Prométhée par ses serviteurs qui le transportèrent dans les monts du Caucase et l'enchaînèrent à un rocher. Il lui envoya un vautour qui lui lacérait le foie

Zeus fit saisir Prométhée par ses serviteurs qui le transportèrent dans les monts du Caucase et l'enchaînèrent à un rocher. Il lui envoya un vautour qui lui détruisait le foie durant la journée et recommençait chaque jour à le torturer.

Incidence du CHC : année 2000 [Parkin et al., Int J Cancer 2001] Foie (566.000) Poumon (1.239.000) Estomac (875.000) Le CHC est un problème important de santé publique. C’est une tumeur fréquente, classée au 5ème rang des Kc à l’échelon mondial en termes d’incidence après les Kc du poumon, du sein, du colon et de l’estomac, avec près de 600.000 nouveaux cas chaque année. Colo-rectum (943.000) Sein (1.050.000) [Parkin et al., Int J Cancer 2001]

Etiologies du CHC : année 2001 [Parkin et al., Int J Cancer 2001] VHB (53%) VHC (25%) Autres (22%) Cette augmentation de l’incidence du CHC est liée à l’importance de l’endémie virale C. Le VHC est responsable dans près d’1/4 des cas à l’échelon mondial. [Parkin et al., Int J Cancer 2001]

350 million chronically infected people HBV infection  8%: High 350 million chronically infected people 2-7%: Intermediate < 2%: Low

Histoire naturelle de l’infection par le VHB HCA cirrhose CHC 30-50 ans Guérison Lee, N Engl J Med 1997; Lok, Hepatology 2001

WHO 1999: 170-200 million chronically infected people HCV infection EAST EUROPE 10 M WEST EUROPE 5 M FAR EAST ASIA 60 M U.S.A. 3-4 M SOUTH EAST ASIA 30-35 M AFRICA 30-40 M AMERICAS 12-15 M AUSTRALIA 0.2 M WHO 1999: 170-200 million chronically infected people

Histoire naturelle de l’infection par le VHC HCA cirrhose CHC 30-50 ans Guérison [Block et al., Oncogene 2003]

Contexte (2) : Histoire naturelle de l’hépatite C Contamination par le HCV 10-40% 60-90% Eradication Virale Spontanée Hépatite Chronique Réponse cellulaire efficace Anticorps de guérison 10-30% Cirrhose - Nature ? - Spécificité ? 1-3% par an Carcinome hépatocellulaire 5 ans après le diagnostic de la cirrhose 92 92

Virus et cancer Oncogénèse et HBV/HCV Hépatite Aigue Destruction du foie Prolifération Régénération Emergence d’un clone de cellule cancéreuses Hépatite chronique Cirrhose Cancer - Les mécanismes de cette oncogénèse par l'HBV ne sont pas complètement élucidés. On incrimine : d'une part la cirrhose qui, au sein de ses nodules de régénération, implique une prolifération accrue des hépatocytes et donc un risque de réarrangement chromosomique, d'autre part un effet direct du virus. L’intégration de l’ADN viral (clonale ou dans plusieurs sites) permet au génome de persister, alors même que la réplication s’est arrêtée (au stade cirrhose ou CPF), et elle peut ainsi entraîner une mutagenèse par insertion ; ce mécanisme est cependant rarement en cause. Mais deux protéines virales, la protéine X essentiellement, les protéines préS/S à un degré moindre, pourraient activer en « trans » certains oncogènes cellulaires. La protéine X pourrait aussi se lier à des protéines cellulaires régulatrices, notamment la protéine p53.

HBV Le pouvoir oncogène chez l’animal. Modèles expérimentaux avec des Hepdnavirus animaux : WHV (Woodchuck hépatitis virus) GSHV (Ground squirrel Hepatitis virus) DHV (Duck Hepatitis virus) Le WHV entraîne une hépatite chronique qui dans 100% des cas évolue vers un hépatocarcinome cellulaire. Le pouvoir transformant

HBV Thérapeutique ou vaccination Analyse des résultats de l’effet de la vaccination Hépatite B sur l’incidence du carcinome hépato-cellulaire, en particulier dans les pays à forte endémie a été un élément important pour apprécier le rôle de ce virus dans l’apparition de ces tumeurs et a été le premier exemple de prévention d’un cancer par un vaccin.