Insights on the mode of actions of TLR2 agonists against HBV replication - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2021

Insights on the mode of actions of TLR2 agonists against HBV replication

Etude des mécanismes d’action de ligands de TLR2 contre la réplication du VHB

Manon Desmares
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1285982
  • IdRef : 265353831

Résumé

Hepatitis B virus (HBV) is a major health issue that chronically infects over 250 million people worldwide. Infected people are at high risk of developing liver diseases, such as steatosis or fibrosis that can lead to decompensated cirrhosis or hepatocellular carcinoma (HCC). Current available treatments either based on pegylated interferon-α (Peg-IFN-α) or nucleos(t)ides analogues (NAs) administration are not efficient enough to guarantee the total eradication of the virus and to affect the cccDNA (i.e. covalently closed circular DNA), responsible of the persistence of the virus. Besides, Peg-IFN-α presents a poor safety profile in patients, inducing numerous side effects and NA therapies need to be taken lifelong, as their arrest generally lead to a viral rebound. It is therefore necessary to develop new therapeutic strategies, including immune-therapies, which would restore/enhance immune functions, needed to control HBV infection in the long term. To this end, several innate immune stimulators, whose aim is to induce the production of pro-inflammatory cytokines or interferons by stimulation of professional immune cells, are currently under clinical trials. These secreted mediators of innate immunity are subsequently able to inhibit HBV replication, occurring in hepatocytes, and to activate T cell responses. Our team previously characterized the different immune sensors expressed by primary liver cells along with some liver cell lines, and studied the antiviral activity of different agonists. We identified that Pam3CSK4, a Toll-like receptor (TLR) 1/2 agonist, had the strongest antiviral effects on HBV replication and cccDNA in hepatocytes. The objectives of this thesis was first to get further insights on the description of the antiviral activity of Pam3CSK4 and to decipher its mode of action in our in vitro models. To this end, we determined the kinetic of antiviral events, identified the upstream and most relevant step of blockade of HBV replication, worked-out its specificity of action and looked for host-effectors involved in the long-lasting antivirals phenotypes. Finally, we assessed both in vitro and in vivo, the potential therapeutic use of Pam3CSK4 in a liver-deliverable and nanoparticular vector (NPs-Pam3CSK4). Pam3SCK4 strongly and durably inhibited HBV replication by engaging the TLR1/2 innate receptor and the downstream canonical NF-B pathway. The overall long-lasting antiviral phenotype is the double consequence of an immediate effect on HBV RNA biogenesis, by both reduction of RNA transcription and acceleration of RNA decay, as well as a reduction of cccDNA level; the latter phenotype, which kinetically occurs second, reinforce the first, as cccDNA is the main template of HBV RNA synthesis. RNA-sequencing analyses and loss-of-function approaches allowed the investigation of a host effector, FEN-1, as involved in the antiviral phenotype. In the same way as Pam3CSK4, we observed that NPs-Pam3CSK4 efficiently and durably decreased all viral parameters and anti-HBV effects of NPs-Pam3CSK4 was confirmed in vivo, using mice transduced by an adeno-associated virus containing HBV genome. Our research efforts should support the clinical evaluation of TLR1/2 agonists as immune adjuvants in more complex immune-therapeutic strategies implying therapeutic combinations with vaccines or targeted therapies.
Le virus de l’hépatite B (VHB) est un problème de santé publique majeur qui infecte chroniquement près de 250 millions d’individus dans le monde. Les personnes infectées ont un risque élevé de développer des maladies du foie, telles que la stéatose ou la fibrose pouvant évoluer en cirrhose décompensée ou en carcinome hépatocellulaire. Les traitements actuels basés sur l’administration d’interféron-α pegylé (Peg-IFN-α) ou d’analogues de nucléosides ne sont pas assez efficaces pour garantir l’éradication du virus, ni pour éliminer l’ADNccc (ADN circulaire-covalemment-clos), responsable de la persistance du VHB. De plus, l’interféron-α pegylé est faiblement toléré chez les patients, entrainant notamment de nombreux effets secondaires et les traitements à base d’analogues de nucléosides doivent, quant à eux, être administrés à vie. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques, incluant les immunothérapies, afin de restaurer/améliorer les fonctions immunitaires, nécessaires pour contrôler l’infection par le VHB à long terme. Pour cela, de nombreux stimulateurs de l’immunité innée, dont le rôle est de stimuler les cellules du système immunitaire pour produire des cytokines pro-inflammatoires ou des interférons, sont actuellement en cours d’essais cliniques. Ces médiateurs de l’immunité innée secrétés sont capables, par la suite, d’inhiber la réplication virale au sein des hépatocytes et d’activer la réponse des lymphocytes T. Notre équipe a précédemment caractérisé différents senseurs de l’immunité exprimés dans des cellules primaires isolées du foie ainsi que des lignées cellulaires hépatiques et étudié l’activité antivirale de différents ligands. Nous avons identifié que Pam3CSK4, un agoniste du récepteur Toll-like (TLR) 2, induisait le plus fort effet antiviral sur la réplication du virus et sur l’ADNccc, au sein des hépatocytes. Les objectifs de la thèse étaient, dans un premier temps, d’étudier en détails l’activité antivirale induite par Pam3CSK4 ainsi que ses mécanismes d’action dans nos modèles in vitro. Pour cela, nous avons déterminé la cinétique de l’effet antiviral, identifié les étapes de la réplication virale ciblées par le ligand, étudié sa spécificité d’action et cherché les effecteurs de l’hôte impliqués dans les phénotypes antiviraux durables. Dans un second temps, nous avons évalué, à la fois in vitro et in vivo, le potentiel usage thérapeutique de Pam3CSK4, encapsulé dans un vecteur nanoparticulaire (NPs-Pam3CSK4) délivrable au foie. Pam3CSK4 a montré une forte et durable inhibition de la réplication du VHB en impliquant le récepteur de l’immunité innée TLR1/2 et la voie sous-jacente NF-κB canonique. Le phénotype antiviral durable est la double conséquence d’un effet immédiat sur la biogénèse des ARNs viraux, via la réduction de la transcription, l’accélération de la dégradation des ARNs ainsi que la diminution de l’ADNccc. Ce dernier phénotype, qui apparait dans un second temps, renforce le premier, l’ADNccc étant la matrice principale pour la synthèse des ARNs viraux. Une analyse de séquençage d’ARN et des approches de pertes de fonctions ont permis d’identifier un effecteur de l’hôte, FEN-1, impliqué dans le phénotype antiviral. De façon similaire à Pam3CSK4, les nanoparticules NPs-Pam3CSK4 ont montré une forte et durable diminution de l’ensemble des paramètres viraux et cet effet antiviral a été confirmé in vivo, dans un modèle de souris transduites par un virus adeno-associé contenant le génome du VHB. Nos travaux de recherches devraient aboutir à l’évaluation clinique d’agonistes de TL1/2 en tant qu’adjuvants immunologiques dans des stratégies d’immunothérapies plus complexes impliquant des combinaisons thérapeutiques avec des vaccins ou des thérapies ciblées.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04213616 , version 1 (21-09-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04213616 , version 1

Citer

Manon Desmares. Insights on the mode of actions of TLR2 agonists against HBV replication. Virology. Université de Lyon, 2021. English. ⟨NNT : 2021LYSE1136⟩. ⟨tel-04213616⟩
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