Les modèles animaux - MODELES D’ETUDE DU HCV

3. MODELES D’ETUDE DU HCV

3.4. Les modèles animaux

3.4.1. Le chimpanzé (Pan troglodytes)

Durant des décennies le chimpanzé Figure 18 a été utilisé pour étudier la biologie ainsi que les candidats thérapeutiques à la fois pour l infection par le virus de l hépatite B (BV Prince and Brotman et pour le (CV Bukh Actuellement il représente le principal modèle animal pour l infection par le (CV Ce modèle a permis non seulement de caractériser d identifier et de cloner le (CV mais aussi d obtenir des informations importantes sur la physiopathologie de cette infection virale Choo et al

L avantage principal de ce modèle repose sur la facilité d analyser les différentes étapes de la maladie )l existe très peu de données sur les étapes précoces de l infection par le V(C chez l homme du fait que la phase aiguë de l infection est majoritaire asymptomatique et n est souvent pas perceptible Ainsi l inoculation expérimentale des chimpanzés permet d étudier les phases précoces de l infection virale La clairance virale s observe chez environ des animaux infectés Bassett et al De nombreuses études ont été réalisées pour mieux comprendre les phénomènes impliqués dans la clairance ou la persistance virale à la phase précoce de l infection dans ce modèle Ces études ont montré l importance de la réponse immunitaire humorale de la réponse cellulaire et de la variabilité génétique du (CV dans l élimination ou au contraire la persistance virale Farci et al Farci et al Farci et al De plus des expériences chez le chimpanzé ont montré qu il n y avait pas d immunité protectrice de la réexposition virale Bassett et al Farci et al Weiner et al Enfin ce modèle chimpanzé a permis d identifier certains éléments viraux pour l infectiosité du virus En effet l importance des sites actifs des enzymes virales comme ceux des protéases de l hélicase et de la polymérase a été réaffirmée Kolykhalov et al Avec le développement du système cellulaire permettant la production de particule virale il a été montré que le chimpanzé peut être infecté par les virions produit en culture cellulaire Wakita et al

Néanmoins ce modèle présente quelques limitations importantes puisque les chimpanzés infectés par le (CV développent rarement une maladie chronique comparativement aux personnes infectées par le virus Bassett et al ce qui rend ce modèle moins approprié pour étudier les mécanismes de la pathogenèse du (CV De plus les chimpanzés sont coûteux difficiles à manipuler et moins disponibles puisque depuis cet animal a été inscrit comme espèce en danger Oates Les autres primates comme le cynomolgus le singe vert le singe japonais tamarins et les babouins ne semblent pas être permissifs de l infection par le (CV Abe et al Garson et al Sithebe et al Face à toutes ces limitations sur le modèle chimpanzé des modèles animaux alternatifs ont été développés pour la recherche sur le (CV Figure 18: Pan troglodytes 3.4.2. Tupaia (Tupaia belangeri)

Le Tupaia belangeri a été proposé par la suite comme modèle alternatif au chimpanzé pour étudier le (CV Xie et al Figure 19 C est un petit animal génétiquement proche des primates Des essais d infection réalisés sur le tupaïa semblent indiquer que celui ci peut être infecté in vivo par le (CV Xie et al ainsi que les hépatocytes primaires de Tupaïa Zhao et al Ces dernières permettent une production de

particules virales infectieuses in vitro et ont été utilisées pour étudier les récepteurs du (CV

Cependant toutes ces infections in vivo et en culture d hépatocytes primaires ne sont que transitoires et les difficultés de reproduction en laboratoire de ces animaux limitent l utilisation de ce modèle animal Figure 19: Tupaia belangeri 3.4.3. La Souris 3.4.3.1. Modèle de souris transgèniques

Le développement d animaux transgéniques permettant d insérer ou de modifier des gènes exogènes a été un avancé majeur dans l analyse in vivo des gènes de fonction Bockamp et al Un certain nombre de modèles de souris transgéniques exprimant les protéines du (CV soit individuellement ou ensemble a été développé pour d étudier l effet de ces protéines et comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans les interactions entre le virus et sa cellule hôte Des études basées sur la souris transgénique ont montrées que la protéine de capside du (CV serait suffisante pour induire une accumulation de lipides Kremsdorf and Brezillon De plus dans une étude récente cette même protéine de capside a été montré capable de

s associer aux gouttelettes lipidiques pour jouer un rôle important dans la morphogenèse et la production de particules virales Miyanari et al Shavinskaya et al )l a été également suggéré que cette protéine de capside présenterait une activité oncogénique dans le foie avec le développement de carcinome hépatocellulaire chez ces souris transgéniques Une augmentation du risque de cancer a été observée chez les souris transgéniques exprimant la polyprotéine complète du (CV suggérant ainsi le rôle important de ces protéines virales dans la carcinogenèse Lerat et al Les souris transgéniques ont considérablement contribuées à une bonne compréhension des interactions in vivo entre le (CV et son hôte Toutefois puisque la souris n est pas permissive à l infection (CV tous les résultats obtenus dans le modèle des souris transgéniques ne seront pas directement applicables à l infection in vivo Pour contourner cette limitation des souris transgéniques chimériques repeuplées avec des hépatocytes humains ont été développées 3.4.3.2. Modèle de souris humanisées Deux modèles de xénogreffes pour étudier le (CV ont été élaborés et sont actuellement utilisés pour comprendre la biologie du (CV et évaluer ainsi les thérapies anti (CV Ces deux modèles reposent sur la transplantation d hépatocytes humains chez la souris et la repopulation du foie de la souris

Le premier modèle utilise des souris transgéniques Alb uPA qui surexpriment l urokinase plasminogen activator uPA un transgène sous le contrôle du promoteur de l albumine du foie (eckel et al Mercer et collaborateurs ont croisé des souris transgéniques pour la molécule uPA souffrant d atteinte hépatique sévère avec des souris SC)D immunodéficientes pour générer des souris transgéniques SC)D Alb uPA Lindenbach et al Mercer et al Meuleman et al Dans ce modèle les souris transgéniques sont transplantées avec une millions d hépatocytes humains et la prise de greffe a lieu au cours de semaines Figure 20 Ensuite du sérum infecté provenant de donneurs humains est inoculé aux souris La réplication virale est détectée après semaines chez ces animaux avec des titres viraux compris entre et copies ml De plus la réplication a été confirmée par le passage du virus aux trois générations de souris au cours de laquelle les niveaux d ARN viral ont été augmentés de

fois Ces résultats démontrent clairement que la réplication du génome du (CV et la production de particules virales infectieuses est possible dans ce modèle animal Des études récentes ont montré que le modèle des souris transgéniques SC)D Alb uPA permettrait d étudier aussi l activité antivirale de certaines drogues et l effet neutralisant in vivo des anticorps Deux publications ont permis d évaluer l efficacité de l interféron alpha b )FNα et de l inhibiteur de la protéase NS du (CV B)LN sur ces souris Le traitement à la fois par l )FNα et le B)LN semble produire un effet antiviral similaire chez l homme et chez la souris SC)D Alb uPA puisque jours après le traitement avec B)LN le titre viral a diminué de log ce qui a déjà été observé dans les essais cliniques Kneteman et al Vanwolleghem et al Ces résultats indiquent que la souris transgénique SC)D Alb uPA peut être utilisée comme modèle pour analyser la réponse aux traitements anti (CV et étudier le métabolisme des médicaments in vivo au cours de l évaluation pré clinique des candidats thérapeutiques De plus ce modèle a été utilisé avec succès pour étudier l efficacité des anticorps neutralisant l infection (CV Law et collaborateurs ont démontré que des anticorps monoclonaux humains seraient capables de neutraliser des particules virales de différents génotypes et confèrent une protection contre des quasi espèces du (CV Law et al Enfin ce modèle de souris SC)D Alb uPA est intéressant pour plusieurs raisons D abord il est facile d accès et par rapport au chimpanzé présente un moindre coût Ensuite il peut servir à évaluer des nouveaux agents antiviraux in vivo et également à identifier des anticorps neutralisants ou encore à étudier la réponse immune contre le (CV

Un autre modèle de souris a été développé pour étudier la réplication du (CV )l s agit de la souris Trimera obtenue après destruction des cellules du sang suivie d une reconstitution par la moelle épinière provenant de souris immunodéficientes SC)D Ces souris sont ensuite greffées de cellules hématopoïétiques humaines et de tissus tels que le foie avec de cellules implantées au bout d un mois )lan et al Lubin et al Lubin et al L animal qui en résulte est composé de trois tissus génétiquement différents et provenant de diverses sources )nitialement ces animaux ont été créés pour étudier le développement des cellules B et T humaines mais elles sont actuellement utilisées pour étudier le (CV )lan et collaborateurs ont démontré par la suite que la souris Trimera pouvait également être utilisée pour évaluer des

composés présentant une possible activité anti (CV )lan et al Par conséquent des fragments de foie humain infectés ex vivo avec du sérum (CV positif ont été transplantées sous la capsule rénale La virémie reste détectable chez des souris transplantées et pendant un mois avec des charges virales allant jusqu à copies ml Un inhibiteur de l )RES du (CV et un anticorps monoclonal dirigé contre la glycoprotéine E du (CV ont été montrés capables de réduire de manière sélective la charge virale pendant le traitement Toutefois avec des titres viraux faibles et des modifications histologiques observées dans les tissus transplantés telles que l ischémie la fibrose et la nécrose le modèle de la souris Trimera présente de nombreux inconvénients Galun et al )lan et al L apparition de ces anomalies histologiques n est pas surprenant puisque les fragments de foie sont transférés vers une destination extra hépatique Par conséquent les études à long terme visant à évaluer la toxicité hépatique ne sont pas envisageables De plus il est impossible d utiliser ce modèle pour étudier l entrée virale et sa neutralisation puisque l infection in vivo de souris Trimera transplantées avec hépatocytes humains non infectés n a pas été réalisé avec succès jusqu à présent

Figure 20 : Modèle de souris chimériques Alb uPA/SCID pour l’étude du HCV.

Les souris hétérozygotes Alb uPA ont été croisées avec des souris homozygotes SCID. Les souris

résultant Alb uPA/SCID peuvent être transplantées avec des hépatocytes humains. Elles peuvent être infectées avec soit du sérum provenant de patient infecté par le HCV, soit avec des particules recombinantes HCVcc. Ce modèle a été utilisé avec succès pour étudier les interactions virus hôte dans les hépatocytes infectés, ainsi que l'évaluation des stratégies antivirales, y compris les médicaments antiviraux et les anticorps monoclonaux. Dans l’avenir, l'évaluation des produits de thérapie cellulaire représentera une autre application de ce modèle.

Souris transgéniques Alb-uPA Souris SCID

Souris Alb-uPA/SCID

Pathogenèse

Drogues antivirales

Anticorps monoclonaux

Produits de thérapie cellulaire

Efficacité Pharmacodynamique Toxicité 6 semaines 106 _hépatocytes huamins HCV (sérum humain ou HCVcc)