Le virus de l’hépatite B (VHB) est un virus à ADN responsable d’infections du foie qui, lorsqu’elles sont chroniques, peuvent entraîner de sévères complications, notamment une cirrhose ou un carcinome hépatocellulaire. L’infection chronique par ce virus concerne plus de 254 millions d’individus dans le monde, et constitue donc un enjeu de santé publique majeur. Malgré des efforts considérables, il n’existe à ce jour aucune stratégie thérapeutique permettant une guérison complète de l’infection par le VHB. Plusieurs défis restent à relever pour mettre au point un traitement curatif efficace, notamment l’élimination des réservoirs viraux constitués durant la réplication virale et de l’ADN viral circulaire fermé de manière covalente (ADNccc), ou encore le blocage de l’intégration de l’ADN viral dans le génome de l’hôte [1].

L’activation de protéines cellulaires de l’hôte capables d’inhiber la réplication du VHB constitue une alternative prometteuse aux stratégies thérapeutiques existantes [2]. Parmi ces protéines, certaines font partie du système immunitaire inné et agissent comme première ligne de défense contre les infections virales [3]. Nommées facteurs de restriction, elles constituent de possible cibles thérapeutiques : PRMT5, ISG20, HDAC1, HDAC4, HDAC11, SIRT3, SMC5/6, TRIM21, DDX3, SAMHD1, ainsi que les protéines de la famille IFITM et APO-BEC3 [2].

Plusieurs protéines codées par des gènes associés à l’hypoxie peuvent également limiter la réplication du VHB [4], et sont donc aussi des cibles thérapeutiques prometteuses, d’autant plus que le foie est un organe naturellement hypoxique, avec un gradient d’oxygène variant de 8 % à 4 % entre les zones péri-portale et péri-centrale du lobule hépatique. Nous avons précédemment montré que la désoxyribonucléase 1 (DNase 1), une endonucléase cellulaire surexprimée dans un environnement hypoxique mimé par le chlorure de cobalt (CoCl₂), peut être encapsidée dans les particules du VHB et restreindre sa réplication [5]. Le CoCl₂ est fréquemment utilisé comme modèle d’hypoxie chimique entraînant la stabilisation des facteurs HIF-1α et HIF-2α induits par l’hypoxie et aboutissant ainsi à la surexpression des gènes associés à l’hypoxie.

Nous avons montré que la surexpression de la protéine TREX1, une exonucléase cellulaire capable de dégrader l’ADN simple brin et double brin à partir des extrémités 3’ non appariées [6], conduit à la dégradation de l’ADN du VHB [7]. Nous avons également montré qu’en condition d’hypoxie mimée par le CoCl₂, la protéine TREX1 est surexprimée, entraînant une diminution de la charge en ADN du VHB dans les cultures cellulaires. Par ailleurs, l’expression de TREX1 a été analysée chez 36 individus atteints de carcinome hépatocellulaire induit par le VHB ainsi que chez 21 individus présentant un carcinome hépatocellulaire non associé au VHB. Bien que l’expression de TREX1 soit comparable entre ces deux groupes, nous avons constaté une corrélation inverse entre la charge virale du VHB, l’ADNccc et l’expression de TREX1. Ces résultats indiquent que, de façon similaire à la DNase 1, TREX1 peut faire obstacle à la réplication du VHB, ouvrant ainsi la voie à une possible utilisation des nucléases comme agents antiviraux.

Nous avons ensuite produit la protéine TREX1, ainsi qu’un variant présentant une délétion du domaine C-terminal (TREX1ΔCterm) afin d’évaluer si l’ancrage de la protéine au réticulum endoplasmique peut influer sur sa fonction. Pour chacune de ces protéines, nous avons également produit un mutant catalytique inactif (TREX1* et TREX1*ΔCterm). L’analyse de la quantité (par western-blot) et de la localisation cellulaire (par immunofluorescence) de ces différentes protéines a révélé que TREX1 et TREX1* sont présentes dans le cytoplasme, tandis que TREX1ΔCterm et TREX1*ΔCterm ont une localisation nucléo-cytoplasmique. Après avoir validé la capacité de TREX1 et TREX1DC-term à dégrader l’ADN et confirmé l’inactivité enzymatique de TREX1* et TREX1*ΔCterm, nous avons utilisé ces différentes protéines pour étudier l’effet de TREX1 sur la restriction du VHB. Pour cela, nous avons transfecté et transduit des cellules HepAD38, qui permettent d’induire la production du VHB, avec les différents variants de TREX1. La mesure de la quantité d’ADN du VHB dans les surnageants de culture cellulaire, par PCR quantitative en temps réel (qPCR), a montré que les protéines TREX1 et TREX1ΔCterm réduisent la réplication du VHB, contrairement à la protéine TREX1*. Étonnamment, la protéine TREX1*ΔCterm, bien que catalytiquement inactive, diminue également la quantité d’ADN viral, suggérant l’existence d’un mécanisme d’action indépendant de l’activité exonucléasique de TREX1, associé à sa localisation nucléaire.

Afin d’évaluer l’effet de l’hypoxie sur l’expression de TREX1 et, par conséquent, sur la réplication du VHB, nous avons simulé une condition hypoxique en traitant des cellules HepAD38 avec du CoCl₂. Nous avons constaté que TREX1 est alors surexprimé, et que la quantité d’ADN du VHB sécrété dans les surnageants de culture est réduite (Figure 1), un effet aboli par la transfection des cellules HepAD38 avec des petits ARN interférents (siARN) ciblant spécifiquement TREX1, ce qui confirme que la restriction de la réplication du VHB en condition hypoxique implique la surexpression de cette protéine. Des résultats obtenus dans le même modèle cellulaire avaient d’ailleurs précédemment montré que TREX1 réduit la quantité d’ADN viral et d’ADNccc du VHB [8]. La mise en évidence de l’induction de TREX1 en condition hypoxique est pertinente d’un point de vue physiopathologique car on sait que ce gène est exprimé dans les carcinomes hépatocellulaires, que les patients soient infectés ou non par le VHB, et que son degré d’expression est inversement corrélé à la quantité d’ADN viral dans ces tumeurs.

Figure 1. Réplication du virus de l’hépatite B en conditions normoxique et hypoxique. En condition normoxique, l’infection par le virus de l’hépatite B (VHB) débute par l’attachement de la particule virale à la membrane des hépatocytes (1). Une fois le génome viral libéré dans le cytoplasme, celui-ci migre vers le noyau cellulaire, où l’ADN circulaire partiellement double-brin est converti en ADN circulaire covalemment fermé (ADNccc) (2). Cette forme épisomale sert de matrice à la transcription des ARN messagers viraux, parmi lesquels l’ARN pré-génomique (ARNpg) (3). L’ARNpg est encapsidé avec la transcriptase inverse, une polymérase virale (4) responsable de la synthèse des brins d’ADN négatif et positif (5). La nucléocapside ainsi formée peut acquérir, dans le réticulum endoplasmique, une enveloppe permettant sa sécrétion hors de la cellule (6), ou retourner dans le noyau pour contribuer à l’amplification du réservoir d’ADNccc (7). En condition hypoxique, l’expression du gène TREX1 est augmentée. L’exonucléase TREX1 peut se lier, non spécifiquement, à l’ARNpg et être encapsidée avec lui (4). Comme dans la condition normoxique, ce complexe peut être sécrété (6) ou retourner dans le noyau, emportant avec lui TREX1 (7). L’enzyme peut alors dégrader à la fois l’ADN viral et l’ADN nucléaire (8), ce qui entraîne l’apoptose de la cellule infectée.

La comparaison des effets de TREX1 et de TREX1ΔCterm dans le modèle des cellules HepAD38 a donc montré que la restriction de la réplication du VHB par la protéine enzymatique TREX1 est indépendante de son ancrage au réticulum endoplasmique. De plus, la comparaison des effets de TREX1ΔCterm et de TREX1*ΔCterm indique qu’une partie de la restriction par TREX1ΔCterm n’est pas liée à son activité exonucléase, et pourrait résulter d’une interaction renforcée de la protéine avec l’ADNccc viral, l’ARN viral pré-génomique, ou encore de son encapsidation plus efficace dans les particules virales. Il est ainsi envisageable que la protéine ralentisse la transcription inverse du génome viral en interagissant avec l’ARN matrice, l’ADN brin négatif, ou la transcriptase inverse. Un tel mécanisme indépendant de l’activité enzymatique a déjà été mis en évidence dans d’autres infections virales impliquant TREX1 ou la cytidine désaminase APOBEC3G [9, 10].

Nous proposons donc le modèle suivant : la rétrotranscription du génome du VHB pourrait produire des ADN défectueux susceptibles d’être reconnus par des capteurs cytoplasmiques et d’activer ainsi la réponse interféron [11]. Or, la protéine TREX1, en tant que régulateur négatif de cette réponse, joue un rôle clé dans la dégradation des ADN cytoplasmiques, limitant ainsi l’inflammation. Dans ce contexte, la protéine pourrait être encapsidée via une interaction non spécifique avec l’ARN prégénomique du VHB. Ainsi, en adoptant la stratégie du Cheval de Troie, TREX1 présent dans les capsides virales pourrait agir comme un facteur de restriction en dégradant l’ADN viral et l’ADN cellulaire, et conduire la cellule infectée vers l’apoptose (Figure 1). Bien que les traitements antiviraux actuels réduisent efficacement la réplication du VHB, l’arrêt du traitement entraîne souvent un rebond viral dû à la persistance de l’ADNccc. Il serait donc pertinent d’explorer une approche thérapeutique où le recyclage des nucléocapsides contenant la protéine TREX1 permettrait de libérer l’enzyme dans le noyau des cellules infectées.

Liens d’intérêt

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.

Références

© 2026 médecine/sciences – Inserm

Liste des figures

Figure 1. Réplication du virus de l’hépatite B en conditions normoxique et hypoxique. En condition normoxique, l’infection par le virus de l’hépatite B (VHB) débute par l’attachement de la particule virale à la membrane des hépatocytes (1). Une fois le génome viral libéré dans le cytoplasme, celui-ci migre vers le noyau cellulaire, où l’ADN circulaire partiellement double-brin est converti en ADN circulaire covalemment fermé (ADNccc) (2). Cette forme épisomale sert de matrice à la transcription des ARN messagers viraux, parmi lesquels l’ARN pré-génomique (ARNpg) (3). L’ARNpg est encapsidé avec la transcriptase inverse, une polymérase virale (4) responsable de la synthèse des brins d’ADN négatif et positif (5). La nucléocapside ainsi formée peut acquérir, dans le réticulum endoplasmique, une enveloppe permettant sa sécrétion hors de la cellule (6), ou retourner dans le noyau pour contribuer à l’amplification du réservoir d’ADNccc (7). En condition hypoxique, l’expression du gène TREX1 est augmentée. L’exonucléase TREX1 peut se lier, non spécifiquement, à l’ARNpg et être encapsidée avec lui (4). Comme dans la condition normoxique, ce complexe peut être sécrété (6) ou retourner dans le noyau, emportant avec lui TREX1 (7). L’enzyme peut alors dégrader à la fois l’ADN viral et l’ADN nucléaire (8), ce qui entraîne l’apoptose de la cellule infectée.

Dans le texte