Un nouveau mode de culture pour l’étude du virus de l’hépatite C.

19 mars 2021

Une étude menée par une équipe dirigée par Philippe Chouteau du laboratoire MAVIVH (UMR 1259 Inserm, Université de Tours) propose un nouveau protocole de culture cellulaire pour l’étude du virus de l’hépatite C qui semble imiter le cycle d’infection intracellulaire « naturel » de ce virus.

Qu’est-ce que l’hépatite C ?

L’hépatite C est une maladie du foie liée au virus de l’hépatite C (VHC). Ce virus infecte donc les cellules hépatiques, les cellules du foie. La pathologie hépatique associée à l'infection virale reste bien souvent asymptomatique pendant plusieurs années, voire dizaines d’années avant d’engendrer des complications. Aujourd’hui, les traitements disponibles permettent de guérir 99% des patients en moins de 4 mois. Cependant de nombreux patients ignorent leur infection et des formes virales résistantes aux traitements apparaissent. Les recherches fondamentales doivent donc se poursuivre pour toujours mieux comprendre le cycle d'infection des cellules hépatiques par le VHC.

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Quels sont les conditions expérimentales actuelles pour l'étude du VHC en cultures cellulaires ?

Avant-propos : 

Culture cellulaire : méthode développée pour étudier des cellules hors de l’organisme. Il s’agit de faire “pousser” ces cellules dans des boites, en les plaçant dans un milieu adapté à leur croissance, mais aussi à leur survie. La culture cellulaire permet d’étudier des types cellulaires particuliers. Pour les virus, elle permet de reproduire et d'étudier "in vitro" une infection ou "cycle viral". Dans ces cellules cultivées en boites, les scientifiques peuvent ainsi étudier l'entrée du virus, sa reproduction et sa sortie. Ils peuvent aussi analyser les dégâts provoqués par les virus dans les cellules cultivées.  Pour cela, on utilise des cellules souches, qui peuvent se transformer en un type de cellules lorsqu’elles sont placées dans des conditions précises. C’est la différenciation cellulaire.

 

Habituellement, pour l'étude du VHC les cultures se font en cellules spécifiques, appelées cellules “Huh7.5”. Ces Huh7.5 sont des cellules cancéreuses du foie que les scientifiques utilisent pour faire faire au VHC son "cycle viral". Ces cellules ont permis toutes les avancées majeures dans la connaissance du VHC et de son cycle viral depuis une vingtaine d'années. L'un des lauréats du prix Nobel 2020 (Charles Rice) est le "père" de ces cellules.
Or, malgré les nombreuses qualités de ces cellules pour l'étude du VHC, les Huh7.5 montrent tout de même des limites puisqu'elles ne reproduisent pas fidèlement le cycle viral. Par exemple, le VHC que l'on retrouve dans le sang des personnes infectées se présente sous la forme particulière d'une particule qui est entourée d'une importante couche de lipides. Sous cette forme, on parle de LVPs, pour Lipo-Viro-Particules (1). Or, les cellules Huh7.5 infectées par le VHC ne produisent pas ces mêmes LVPs. Celles-ci sont très faiblement lipidées, peut-être car les cellules Huh7.5 présentent un métabolisme des lipides altéré.

Les cellules Huh7.5 et les "vrais" hépatocytes, ceux présents dans le foie lors de l'infection naturelle, présentent d'importantes différences :

  • Les cellules Huh7.5 sont en effet cancéreuses, c'est à dire qu'elle se divisent, se reproduisent alors que l'hépatocyte non cancéreux, non. Par ailleurs, les cellules cancéreuses perdent en partie leur identité originale. En somme, des cellules cancéreuses de foie sont moins des hépatocytes. On dit que les cellules cancéreuses sont dé-différenciées par rapport aux hépatocytes qui sont des cellules différenciées.
  • Lors de l'infection naturelle de "vrais" hépatocytes dans le foie, ces cellules "vivent" avec un faible taux d'oxygène (entre 3 et 8% d'oxygène ou O2). On appelle cela l'hypoxie naturelle. Cette hypoxie engendre de profonds bouleversements dans les cellules. Or, dans tous les laboratoires du monde, les cellules Huh7.5 sont cultivées dans un environnement riche en oxygène, celui de notre atmosphère (21% d'O2), très éloigné des conditions rencontrées dans la "vraie vie".

Ainsi, les conditions standards de culture du VHC ne respectent pas assez celles normalement retrouvées au niveau du foie. L'unité de Recherche MAVIHV s'est donc employée à étudier l'impact combiné de la différenciation cellulaire et de l'hypoxie sur le cycle viral du VHC afin de se rapprocher au plus près des conditions rencontrées par le virus lors de l'infection naturelle.

 

Quels sont les résultats de l’étude menée par l’unité MAVIVH et leurs collaborateurs ?

L’équipe propose un nouveau protocole de culture des cellules Huh7.5 fondé sur :

  • Une différenciation cellulaire avec un milieu de culture particulier employant le DMSO (2),
  • Une restriction prolongée en oxygène, ou hypoxie (1% O2)

Avec ce protocole, la culture de cellules Huh7.5 aboutit à des résultats très intéressants par rapport aux méthodes classiques. En effet, les cellules obtenues :

  • sont différenciées en cellules pseudo-hépatiques et présentent un métabolisme hypoxique.
  • sont fortement chargées en gouttelettes lipidiques (agrégation de lipides) suffisamment grosses et nombreuses et produisent des lipoprotéines – essentielles à la formation des LVPs.
  • sujettes à l’infection par le VHC, et produisent des LVPs de grandes tailles, très lipidées et elles-mêmes bien plus infectieuses que celles produites en système classique.

Enfin, de façon remarquable, les LVPs produites par ces cellules infectées ont une structure très similaire à celles retrouvées dans le sang des personnes naturellement infectées.

Ces résultats montrent que ce protocole de culture semble mimer le cycle d’infection intracellulaire "naturel" du VHC. Si cette nouvelle approche permet l’étude du VHC, elle pourrait aussi servir de modèle pour l’analyse d’autres virus s’attaquant aux cellules du foie.

 

(1) – LVP : lipo-viro-particule. Il s’agit d’un assemblage entre le VHC et des composants lipidiques qui forment une couronne épaisse autour de la particule virale. C'est une particularité du VHC retrouvé dans le sang des personnes infectées. On pense que cette forme particulière pourrait permettre au virus d'échapper à la reconnaissance par le système immunitaire.

(2) - DMSO : Diméthylsulfoxyde

 

Étude menée par une équipe dirigée par Philippe Chouteau du laboratoire MAVIVH (UMR 1259 Inserm, Université de Tours), en partenariat avec l’UMR 1253 (Inserm, Université de Tours), la plate-forme IBiSA (Université de Tours) et l’équipe LNOx (ERL CNRS, Tours).


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