Molecular mechanisms and oncogenic consequences of Hepatitis B Virus integrations in liver tissues
Mécanismes moléculaires et conséquences oncogéniques des intégrations du Virus de l’Hépatite B dans les tissus hépatiques
Résumé
Despite the existence of an effective vaccine and of treatments that suppress viral replication, Hepatitis B Virus (HBV) infection remains one of the most frequent chronic diseases. 39% of HBV-related deaths are associated with the development of hepatocellular carcinoma (HCC), the most common primary liver cancer and the third leading cause of cancer death worldwide. HBV is indeed the main risk factor of HCC development in patients who generally already have a liver cirrhosis induced by the infection. However, the fact that some HBV-related HCC occur without chronic inflammation underlines the direct oncogenic properties of this DNA virus, which can promote hepatocyte cell transformation through integration into the human genome. This project aimed to describe the HBV genomes in tumor and non-tumor liver tissues from 177 patients, mostly with African and European origin, using viral capture and next-generation sequencing techniques, and characterized viral integrations according to the genetic and clinical data of the patients. We showed that non-tumor tissues contain more frequently replicating HBV DNA and a higher number of insertions, mainly located in open chromatin regions but without direct functional consequences. In tumors, on the other hand, HBV integrations are often clonal and enriched in proximity of genes involved in hepatocarcinogenesis such as TERT (in one-third of HBV-related HCC), CCNE1, or KMT2B, and can directly lead to tumor development by activating these genes in cis. HBV integrations in CCNA2 or CCNE1, for example, generate replicative stress and a specific signature of structural rearrangements, thus promoting the development of aggressive HCC in the absence of cirrhosis. We also described a novel oncogenic mechanism associated with HBV integrations based on rearrangements of the human genome delimited by integrated viral sequences, which induce copy number alterations of distant "driver" genes such as TP53 or MYC. We have therefore further characterized the viral integrations of HBV in HCC, but also those of the adeno-associated virus (AAV) which can also integrate into human DNA and promote tumor development through insertional mutagenesis by altering the same genes as HBV (TERT, CCNA2, CCNE1, KMT2B).
Malgré l’existence d’un vaccin efficace et de traitements supprimant la réplication virale, l’infection par le Virus de l’Hépatite B (VHB) reste une des maladies chroniques les plus fréquentes, avec une mortalité associée dans 39% des cas au développement d’un carcinome hépatocellulaire (CHC), le cancer primitif du foie le plus courant et la troisième cause mondiale de décès par cancer. Le VHB est en effet le facteur de risque principal de survenue d’un CHC, chez des patients ayant généralement une cirrhose du foie induite par l’infection. Cependant, le fait que certains CHC liés au VHB surviennent sans inflammation chronique souligne les propriétés oncogéniques directes de ce virus à ADN, qui peut promouvoir la transformation cellulaire des hépatocytes en s’intégrant dans le génome humain. Ce projet a eu pour but de décrire les formes du VHB présentes dans des tissus hépatiques tumoraux et non-tumoraux de 177 patients majoritairement d’origine africaine et européenne, en utilisant des techniques de capture virale et de séquençage de nouvelle génération, et de caractériser les intégrations du virus en fonction des données génétiques et cliniques des patients. Nous avons montré que les tissus non-tumoraux contiennent plus fréquemment de l’ADN viral réplicatif et un nombre total plus élevé d’insertions, principalement localisées dans des régions de chromatine ouverte mais sans conséquence fonctionnelle directe. Dans les tumeurs en revanche, les intégrations du VHB sont souvent clonales, enrichies à proximité de gènes impliqués dans la carcinogenèse hépatique comme TERT (dans un tiers des CHC liés au VHB), CCNE1, ou KMT2B, et peuvent entraîner directement le développement tumoral en activant ces gènes en cis. Les intégrations du VHB dans CCNA2 ou CCNE1 génèrent par exemple un stress réplicatif et une signature de réarrangements structuraux spécifique, favorisant le développement de CHC agressifs en absence de cirrhose. Nous avons décrit par ailleurs un nouveau mécanisme oncogénique associé aux intégrations du VHB qui repose sur des réarrangements du génome humain délimités par des séquences virales intégrées, qui induisent des altérations du nombre de copies de gènes « driver » situés à distance comme TP53 ou MYC. Nous avons donc approfondi la caractérisation des intégrations virales du VHB dans les CHC, mais également celles du virus adéno-associé (AAV) qui peut également s’intégrer dans l’ADN humain et favoriser le développement tumoral par mutagénèse insertionnelle en altérant les mêmes gènes que le VHB (TERT, CCNA2, CCNE1, KMT2B).
Origine : Version validée par le jury (STAR)