Contre l’infection virale

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1 Contre l’infection virale
Les interférons : Défense cellulaire Contre l’infection virale

2 PLAN Découverte Description, sources, et fonctions
Voies de signalisation Induction virale des interférons Résistance virale aux interférons Utilisation en thérapie

3 1954 Japon Nagano et Kojima Poxvirus (ADN db) inactivés aux UV inoculés en sous-cutané chez le lapin Ré-injection du même lapin avec poxvirus vivant Inhibition de la croissance virale Activité inhibitrice séparée des particules virales (fractionnement par ultracentrifugation)

4 1957 Angleterre Isaacs et Lindenmann Interféron
Effets de virus de l’Influenza (ARNsb (-)) inactivés sur la croissance de virus vivants de l’influenza Interféron « Interférence »

5 PLAN Découverte Description, sources, et fonctions
Voies de signalisation Induction virale des interférons Résistance virale aux interférons Utilisation en thérapie

6 Qu’est ce que l’interféron?
Une cytokine : facteur soluble de petit poids moléculaire (<30kDA) ayant une action régulatrice et stimulatrice du système immunitaire 3 Classes d’interférons Type I Type II Type III Interféron a 2a Numéro d’accession 1ITF

7 Trois classes d’interférons
Type I (14 gènes), b, w, t, d, k Gènes sans intron en cluster sur Chr 9 166 aa 80-95% d’homologie Type II g 1 gène sur Chr 12 Type III l 3 gènes en cluster sur Chr 19

8 Sources Cytokine Cellules productrices Type I Type II Type III IFN a
IFN b Type I IFN w IFN t IFN d Leucocytes Fibroblastes Cellules nucléées IFN k IFN g Lymphocytes T Cellules NK Type II Type III IFN l Cellules nucléées

9 Formes de communication
Autocrine Paracrine La cellule cible est dans un environnement proche de la cellule productrice La cellule qui exprime la cytokine exprime simultanément à sa surface le récepteur

10 Propriétés des cytokines
Pléiotropie Redondance Plusieurs cytokines peuvent avoir le même effet sur une même cible cellulaire Réponse 1 Cible Source 1 Source 2 Une même cytokine peut avoir plusieurs types de cibles cellulaires et peut engendrer la même ou des réponses différentes suivant la cible Réponse 1 Réponse 2 Source Réponse 3 Cibles

11 Inhibition microbienne Ralentissement cycle mitotique
Effets pléiotropes des interférons Inhibition microbienne Virus à ARN Virus à ADN Pathogènes intracellulaires Immunomodulateur Lymphocytes T Cellules NK Monocytes Antitumorale Souris Homme Induction protéique Protéines d’adhésion Enzymes Chimiokines Ralentissement cycle mitotique Apoptose Différenciation Inhibition angiogénique Réduction lipoprotéique Vasculaire

12 PLAN Découverte Description, sources, et fonctions
Récepteurs et voies de signalisation Induction virale des interférons Résistance virale aux interférons Utilisation en thérapie

13 Les récepteurs des cytokines
5 Classes Classe 2 IFNRs aa C Cystéine conservées WSXWS Type Ig IL-1, MCSF Classe 1 IL-2, IL-3… TNFRs Récepteurs chimiokines

14 1 classe d’IFN = 1 unique récepteur
TOUS LES INTERFERONS SE LIENT A UN RECEPTEUR MEMBRANAIRE Type I Hétérodimère IFNAR2 lie l’IFN + rôle dans la signalisation IFNAR1 rôle dans la signalisation Type II x2 IFNGR2 lie l’IFN + rôle dans la signalisation x2 IFNGR1 rôle dans la signalisation Type III Hétérodimère IL10R2 + IFNLR1

15 Principales voies de signalisation
IFN C Voie des MAPKs Voie de la PI3K/Akt Voie Jak/STAT Activation des facteurs de transcription et expression des gènes Prolifération, immunomodulation, réponse antivirale

16 Voies de signalisation Jak/STAT
IFNAR1 IFNAR2

17 Spécificité de réponse selon l’IFN
Grande Homologie de séquence des interférons Structure des interférons très proche Mêmes récepteurs Mêmes intermédiaires de signalisation Réponses différentes ??????

18 Exemple des IFN de type I
Stabilité du complexe de signalisation Affinité IFN b > Affinité IFN a IFN b IFNAR2 IFNAR1 Différents sites de liaisons selon l’IFN Activation de la voie MAPK variable IFN b IFN a ERK 1/2 P-JNK p38 MAPK Erythroblastes Activation des STATs variable IFN Type cellulaire Environnement Priming Différents homo/hétérodimères de STATs Réponse dépendante du type cellulaire IFN b Monocyte IFN a X 100 Macrophage DIFFERENCIATION

19 Activation des facteurs de transcription

20 En résumé… 3 classes d’interférons 1 classe d’interféron = 1 récepteur
Voies de signalisation activation de facteurs de transcription Inhibition microbienne/Antitumoral/Immunomodulateur

21 PLAN Découverte Description, sources, et fonctions
Récepteurs et voies de signalisation Induction pathogène des interférons Résistance virale aux interférons Utilisation en thérapie

22 Systèmes cellulaires de reconnaissance
des pathogènes Présence de récepteurs cellulaires membranaires et cytoplasmiques qui reconnaissent le pathogène endosome Déclenchement d’une réponse immune adaptative

23 Inducteurs pathogènes d’interférons de type I
Lipopolysaccharides (LPS) Composant de la membrane externe des Gram (-) Bactérie Virus ARN double brin intracellulaires

24 Origines des doubles brins d’ARN viral
Virus à ARN db Génome lui-même Réovirus (Blue Tongue) Virus à ARN sb Intermédiaires de réplication Semliki Forest virus ARN db intracellulaires Virus 2 exemplaires du génome Structure du génome HIV Virus à ADN Transcription bidirectionnelle Adénovirus, Polyomavirus…

25 Effet d’une infection virale
Type I IFN PROTECTION Molécules antivirales Diminution de la multiplication virale Réponse immune adaptative

26 Réponse antivirale

27 Mécanismes de détection virale
nucleus RIG-1 MDA-5 CARD helicase MAVS, IPS-1 VISA, CARDIF CARD-helicases mitochondria TLR (Toll-like receptor) endosome nucleus MyD88 capteurs dsRNA-TLR3 TLR7-ssRNA TLR8-ssRNA TLR9-dsDNA TRIF adaptateurs

28 Les capteurs membranaires « Toll like receptor » (TLR)
Ligand(s) Adaptateurs Localisation TLR 1 triacyl lipoproteins MyD88/MAL cell surface TLR 2 lipoproteins; gram positive peptidoglycan; lipoteichoic acids; fungi; viral glycoproteins TLR 3 double-stranded RNA, poly I:C TRIF cell compartment TLR 4 lipopolysaccharide; viral glycoproteins TRIF/TRAM TLR 5 flagellin MyD88 TLR 6 diacyl lipoproteins TLR 7 single-stranded RNA TLR 8 TLR 9 unmethylated CpG DNA TLR10, TLR11, TLR12, TLR13 moins de données…

29 Production d’IFN via les récepteurs Toll
TLR2 / TLR4 NFkB

30 Voies de signalisation des TLR
TLR2 / TLR4 NFkB

31 Les « interferon regulatory factors » (IRF)
Famille de facteurs de transcription (hélice-tour-hélice) identifiés en étudiant la régulation du gène de l’interféron b. Régulent l’expression des IFNs et des Gènes Stimulés par l’Interféron (ISG). Ils se lient aux promoteurs sur un motif ISRE (Interferon Stimulating Response Element).

32 IRF-1 à IRF-3

33 IRF-4 à IRF-9

34 Les « interferon stimulated genes » (ISGs)

35 PKR : Protein kinase R, ser/thr kinase nucléaire et cytoplasmique
PKR, ADAR, et OAS PKR : Protein kinase R, ser/thr kinase nucléaire et cytoplasmique Activée par les ARN db Inhibe l’initiation de la traduction en phosphorylant le facteur EIF2a ADAR 1 : Double stranded adenosine deaminase Activée par les ARN db Inhibe la réplication virale en « éditant » les adénosines en inosines OAS : 2’-5’ oligoadenylate synthase (production de 2’-5’ oligoadenylate) Activée par les ARN db Dégradation ARN cellulaires et viraux par activation de la RNAse L

36 Les capteurs cytoplasmiques
d’ARN/ADN viraux RIG-I : Retinoic acid inducible gene MDA-5 : Melanoma Differentiation Antigen 5 Intermédiaires entre les ARN viraux et la production d’IFN Virus à ARN Intermédiaires entre les ADN viraux et la production d’IFN DAI (DNA-dependent activator of interferon-regulatory factors)

37 Les capteurs cytoplasmiques
RIG-I et MDA-5

38 IRF-3 IRF-7

39 Induction biphasique

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41 PLAN Découverte Description, sources, et fonctions
Récepteurs et voies de signalisation Induction pathogène des interférons Résistance virale aux interférons Utilisation en thérapie

42 Différents modes d’action
Poxvirus dsDNA R soluble homologue à IFNR Piège l’IFN Adénovirus dsDNA E1A Inhibe production d’IFN. Bloque la formation du complexe de transcription Paramyxovirus ssRNA(-) Protéine V Inhibe production d’IFN. Séquestre MDA-5 Dégrade STAT VHC ssRNA(+) NS3/4A Inhibe liaison CARDIF / RIG-I

43 Interférence avec l’induction des IFN
NS1 (Influenza virus) V (SV5) NS3/4A (VHC) P, G1 (Rage, NY-1) NPro (virus diarrhée) E6 (papillomavirus) vIRFs (HSV-8) NSs (virus diarrhée) M (VSV) Proteases (…)

44 Interférence avec les voies de signalisation de l’IFN
VP24 (Ebola virus)

45 PLAN Découverte Description, sources, et fonctions
Récepteurs et voies de signalisation Induction pathogène des interférons Résistance virale aux interférons Utilisation en thérapie

46 Utilisation de l’IFN en thérapie
IFNs Effet IFN Thérapies Antiprolifératif Cancers (mélanome, …) IFN a Antiviral VHB, VHC, VHD IFN b Immunomodulateur Sclérose en plaques

47 Effets secondaires des traitements à l’IFN
Aiguë Chronique Fièvre Fatigue Frissons Anorexie Malaise Perte de poids Neutropénie Myalgies Elévation des transaminases Maux de tête Dépression Nausées Diarrhées, nausées….

48 Un exemple de thérapie en cours de développement
Laboratoire MCMP, UMR 5234 CNRS, Bordeaux 2 Développement de minigénomes stimulant la réponse antivirale dans des cellules infectées par le VHC

49 Le génome du VHC ARN positif Protéines structurales
NS3 NS4A NS4B NS5A NS5B NS2 5’UTR 3’UTR Protéines structurales Protéines non-structurales Complexe de réplication

50 Le traitement contre le VHC
Bi-thérapie Interféron a + ribavirine Efficacité variable en fonction du génotype Génotype 1 : Prévalence 73% (Europe, Am. du Nord, Japon) Moins de 50% répondent au traitement Effets secondaires importants Apparition de variants résistants aux traitements Nouveaux traitements (inhibiteurs NS3 ou NS5B…) Stratégie alternative

51 La réplication du génome du VHC
RNA (+) codant 5’UTR 3’UTR RNA (-) non codant

52 Minigénomes thérapeutiques
RNA(-) IRF, IFN 3UTR 5UTR Hépatocyte infecté Hépatocyte sain IRF Interféron a SURVIE

53 Pourcentage d'inhibition de la réplication du VHC
Résultats 100% 80% 60% Pourcentage d'inhibition de la réplication du VHC 40% 20% 0% IFN (+) IRF-1 (+) IFN (-) IRF-1 (-) Résultats comparables entre brins (+) et brins (-) Réplication et traduction des minigénomes non codants

54 Intérêt des minigénomes en thérapie
IRF ARN(-) (1) Surproduction d’interféron dans les cellules infectées par le VHC (2) Elimination des effets secondaires dus au traitement classique

55 Regulation of Interferon regulatory factor-3 by
the Hepatitis C Virus serine protease Foy et al. Science Vol 300, 2003 Tet on – Tet off : expression conditionnée par la présence ou l’absence de tétracycline Lignée qui co-exprime : Tet Regulator en fusion avec VP16 Tet response element + gène d’intêret Tet on : active en présence de tet Tet off : active en absence de tet

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