Hepatitis C virus-induced reprogramming of glutamine metabolism

par Pierre Lévy

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Birke Bartosch.

Soutenue le 18-12-2014

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (laboratoire) .

Le président du jury était Fabien Zoulim.

Le jury était composé de Mario Pende.

Les rapporteurs étaient Lluis Fajas, Francesco Negro.

  • Titre traduit

    Reprogrammation du métabolisme de la glutamine par le virus de l'hépatite C


  • Résumé

    L'hépatite C chronique est une des étiologies principales du carcinome hépatocellulaire. En revanche, les mécanismes de tumorigenèse sont peu connus. Récemment, plusieurs modifications du métabolisme du glucose ont été décrites dans les cellules infectées par le HCV. Celles-ci évoquent les reprogrammations métaboliques mises en place dans les cellules cancéreuses. L'effet Warburg, ou glycolyse aérobie, est une des caractéristiques principales des cellules tumorales. Ce phénomène permet d'assurer une production énergétique ainsi qu'un stock en précurseurs de macromolécules suffisants pour permettre la prolifération. Par ailleurs, en complément de l'utilisation de glucose, les cellules tumorales deviennent dépendantes de la métabolisation de la glutamine pour alimenter leur métabolisme énergétique et les différentes voies de biosynthèse. Mes travaux de thèse ont porté sur l'étude des changements métaboliques caractéristiques des cellules cancéreuses, et plus précisément sur le métabolisme de la glutamine, dans les cellules infectées par le HCV. Dans le modèle de culture cellulaire HCVcc, une activation de l'utilisation de la glutamine par le virus a pu être mise en évidence. L'infection par HCV entraine une augmentation du facteur de transcription MYC, de plusieurs transporteurs de glutamine ainsi que de la glutaminase, l'enzyme limitante de la glutaminolyse. De façon intéressante, ces changements semblent survenir également chez les personnes chroniquement infectés par le virus, comme le suggère l'analyse des biopsies de patients. Ces altérations métaboliques pourraient participer à la mise en place d'un environnement favorable au développement tumoral


  • Résumé

    Chronic infection with hepatitis C virus (HCV) is one of the main etiologies of hepatocellular carcinoma (HCC). However, mechanisms of HCV-related tumorigenesis are ill-defined. Recent literature data suggest that HCV infection may reprogram glucose metabolism in a cancerlike fashion. The Warburg effect, or aerobic glycolysis, is a hallmark of cancer. Activation of this pathway allows tumor cells to sustain high rates of energy production and provide sufficient biosynthetic precursors for proliferation. Likewise, the induction of similar metabolic alterations may favor HCV multiplication through the rapid production of nucleotides, amino acids and lipids. To complement aerobic glycolysis, tumor cells become frequently dependent on glutamine. The partial oxidation of glutamine through the glutaminolytic pathway can fuel their energy metabolism and several anabolic pathways. However, the role of glutamine metabolism in HCV life cycle has not been documented so far. I focused my PhD research project on the characterization of metabolic alterations triggered by HCV. In particular, I evaluated the occurrence of distinctive features of tumor cell metabolism in HCVinfected cells, with a specific attention on glutamine utilization. In the HCVcc cell culture model, I report the induction of a metabolic reprogramming towards higher rates of glutaminolysis upon HCV infection. HCV-induced transcriptional activation of MYC, along with several glutamine transporters and glutaminase, is likely to be responsible for this metabolic shift. Interestingly, increases in transcript levels of these factors in liver biopsies of patients with chronic hepatitis C suggest that this metabolic reprogramming may be relevant in vivo. Moreover, these metabolic changes may expose new drug targets against HCV as suggested by the inhibition of the virus replication upon suppression of glutaminolysis via different strategies. Altogether, these findings uncover a potential link between chronic hepatitis C and HCC through the installation of a favorable metabolic environment for tumor development

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