Variabilité génétique VHB et conséquences

Généralités

Le virus Famille des Hepadnaviridae Enveloppe virale (Ag HBs) Nucléocapside (Ag HBc) Génome à ADN circulaire Il s agit d un virus strictement humain non cultivable Virus résistant 7 j dans l environnement 10h à 60 c, 5 mn à 100 c à la congélation

Le génome

Le cycle viral (Ganem and Prince, N Engl J Med 2004)

Histoire naturelle Childhood > 95% Immune tolerance Adulthood < 5% HBeAg+ CHB HBeAg- CHB Inactive carrier Cirrhosis Chen DS, et al. J Gastroenterol Hepatol. 1993;8:470-475. Seeff L, et al. N Engl J Med. 1987;316:965-970.

Hépatite aigue Période d incubation de 1 à 6 mois Le plus souvent asymptomatique (70%) Forme symptomatique: Phase pré ictérique :1 à 7 jours asthénie, troubles digestifs, fièvre, douleurs articulaires, urticaire Phase ictérique: 4 semaines à 4 mois

Hépatite aigue Formes asymptomatiques évoluent plus souvent vers la chronicité Guérison dans les 6 mois avec disparition de l AgHBs et apparition des AcHBs (Ac protecteurs) Si persistance AgHBs au delà de 6 mois, passage à la chronicité

Hépatite chronique Phase d immunotolérance Ag HBe positif; ADN VHB élevé (2 x 10 8-11 UI/mL); ALAT normales Phase de clairance immunitaire Ag HBe positif; ADN VHB intermédiaire ou élevé (200,000-2 x 10 9 UI/mL); ALAT élevées ou fluctuantes; inflammation active sur la biopsie hépatique Phase de portage inactif de l Ag HBs Ag HBe négatif; ADN VHB bas (< 2000 UI/mL); ALAT normales Phase de réactivation (hépatite B chronique Ag HBe négatif) Ag HBe négatif; ADN VHB intermédiaire ou élevé (> 2000 UI/ml); ALAT élevées ou fluctuantes; inflammation active sur la biopsie hépatique Lok AS, et al. Hepatology. 2007;45:507-539. Pungpapong S, et al. Mayo Clin Proc. 2007;82:967-975.

Hépatite chronique: 4 phases Immune Tolerance HBeAg+ HBeAg-/anti-HBe+ (precore/core promoter variants) < > < > HBV DNA 2 x 10 8-2 x 10 11 IU/mL Immune Clearance 200,000-2 x 10 9 IU/mL Low Replicative Phase < 2000 IU/mL Reactivation Phase > 2000 IU/mL ALT Normal/mild CH Moderate/severe CH Cirrhosis Normal/mild CH Inactive cirrhosis Moderate/severe CH Cirrhosis HBeAg+ chronic hepatitis Inactive-carrier state HBeAgchronic hepatitis Slide courtesy of A. S. F. Lok, MD.

Hépatite B: Marqueurs sérologiques Ag HBs: Marqueur général de l infection Signe une infection en cours Premier marqueur sérologique à apparaître Sa persistance > 6 mois signe le passage à la chronicité Ac anti-hbs: Infection guérie associé aux AC anti- HBc Sujet vacciné Ac anti-hbc: Contact avec le virus soit en cours soit infection guérie Ac anti-hbc IgM: Infection aiguë ou récente < 6 mois Ag HBe: Indique une réplication active du virus Absent chez les mutants Ag HBe négatif Ac anti-hbe: En général indique l absence de réplication virale Présent chez les mutants Ag HBe négatif

Hépatite B aiguë d évolution favorable Phase pré ictérique 7 jours Incubation 10 sem. Symptomes 2 sem.-3 mois Convalescence Guérison Ig G anti-hbc Ag HBs Ig M anti-hbc Ac anti-hbs Ag HBe Ac anti-hbe ADN VHB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 Mois Années

Diagnostic sérologique d une hépatite B aiguë: Ac anti-hbc Ig M + Ag HBs +

Diagnostic sérologique d une hépatite B chronique Ag HBs + Ac anti-hbc + Ac anti-hbc Ig M Intérêt des marqueurs de réplication virale

Différents profils d hépatite B chronique Immuno tolérance Clairance immunitaire Portage Inactif de l Ag HBs HBC Ag HBe négatif (mutant pré-c) Ag HBs + + + + Ag HBe + + Anti-HBe + + ALAT Normal Normal ADN VHB > 20,000 IU/mL (> 10 5 copies/ml) > 20,000 IU/mL (> 10 5 copies/ml) < 2000 IU/mL (< 10 4 copies/ml) > 2000 IU/mL (> 10 4 copies/ml*) Histologie Normal/faible Active Normal Active *Expert opinions vary as to this value. Lai CL, et al. Lancet. 2003:362:2089. Lok AS, et al. Gastroenterology. 2001:120:1828.

Hépatite B: Marqueurs sérologiques Guérison: - Ac anti-hbs + (80% à 5 ans) - Ac anti-hbc + Vaccination: - Ac anti-hbs +

Variabilité génétique du Virus de l Hépatite B

Virus: réplication intra-cellulaire obligatoire Réplication copie du génome viral Si erreur de copie du génome lors de la réplication variabilité génomique du virus Phénomène fréquent pour les virus à ARN (VIH, VHC), mais aussi pour les virus à ADN utilisant un ARN comme intermédiaire de réplication Variabilité génétique adaptation à l environnement, pérennité résistance aux traitements

Variabilité génétique Dynamique virale Charge virale totale: 2x10 11 ½ vie plasma: 1.1 j 0.3 j Production/j (plasma): 10 11 virions Transcriptase inverse Taux d erreur spontanée 1,4 à 3,2.10-5 changements nucléotidiques/site/an Pas d activité «proofreading» VARIABILITE DU GENOME Variabilité génotypique (résultat de l évolution graduelle du génome en l absence de pression de sélection) Diversification en 10 génotypes A J Variabilité phénotypique (résultat de l adaptation du virus à la pression de sélection) Sélection de mutants présentant un avantage réplicatif Pression immunitaire mutants précore Vaccination mutants S TTT antiviraux mutants polymérase

Génotypes VHB Mutants Ag HBe et Ag HBs - Mutations de résistance aux antiviraux

Génotypes VHB Génotypes: analyse des séquences d acides nucléiques 10 génotypes. Divergence génomique d environ 8% entre les différents génotypes France: Europe du Nord: Méditerranée: Afrique du Nord: Afrique noire: Asie: Amérique du Sud et Polynésie: USA, blancs et am-africains: USA, am-asiatiques: France, Allemagne, USA Amérique Centrale Vietnam, Laos Japon génotypes A et D génotype A génotype D génotype D génotypes A et E génotypes B et C génotype F génotype A génotypes B et C génotype G génotype H génotype I génotype J

Génotypage VHB Permet d identifier les génotypes A à G Séquençage et analyse phylogénétique: génome complet, technique de référence (divergence de 8%) région S (divergence de 4,1%) Hybridation reverse à l aide de sondes spécifiques sur bandelettes de nitrocellulose: technique Inno-LIPA HBV

INNO-LiPA HBV Identification des génotypes VHB A à G Halfon et al., EASL 2003.

Génotypes VHB (Kidd-Ljungren et al., J Gen Virol 2002;83:1267-80)

Génotypes VHB F A C B D F A D D D D E A D C Ba F C Bj (Fung & Lok, Hepatology 2004;40:790-2)

Impact du génotype sur la progression de la maladie et la réponse au traitement Genotype C More frequently associated with severe liver disease and HCC than genotype B Genotype B Associated with seroconversion from HBeAg to anti-hbe at younger age than genotype C Genotypes A and B Higher rates of antiviral response and HBeAg loss following pegifn alfa than genotypes D and C, respectively HBV Genotyping Line Probe Assay Marker line Conj. control Amp. control Genotype A Genotype B Genotype C Genotype D Genotype E Genotype F Genotype G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Keeffe EB, et al. Clin Gastroenterol Hepatol. 2006;4:936-962.

Hépatites B chroniques Ag HBe négatif

Mutants pré-core Décrits depuis 1981 en Italie Infection chronique par le VHB Profil sérologique: Ag HBs +, Ag HBe -, Ac anti-hbe + Persistance d une réplication virale > 2000 UI/ml Etude moléculaire: présence d une mutation dans la région pré-core ALAT > N, fluctuantes ou non

Mutants pré-c: mécanisme moléculaire

Mutants BCP: mécanisme moléculaire

Mutants pré-c Most common in genotypes B, C, and D Asia and Southern Europe Not typically acquired as de novo infection Precore and basal core promoter mutants emerge during immune clearance phase 2 main patterns Persistently increased ALT, intermediate to high HBV DNA levels 30% to 40% of patients High HBV DNA levels before ALT increases Erratic ALT increases, low HBV DNA 45% to 60% of patients Sustained spontaneous remission is uncommon (6% to 15%) and long-term prognosis is poorer compared with HBeAg-positive patients + poorer long-term clinical response to therapy Keeffe EB, et al. Clin Gastroenterol Hepatol. 2006;4:936-962.

Emergence et sélection des mutants préc Mutants Ag HBe négatif moins vulnérables à la réponse immune Echappement à la réponse humorale spécifique anti-hbe Echappement à la réponse cellulaire spécifique CD4+ anti-hbe Certains mutants pré-core ou BCP pourraient avoir un avantage réplicatif (décrit in vitro)

Mutants pré-c: épidémiologie Patients plus âgés (40-45 ans) Prédominance masculine Prévalence élevée sur le pourtour du bassin méditerranéen, Europe de l Est et Asie du Sud- Est Prévalence en augmentation dans toutes les zones. Forme d hépatite B chronique la plus fréquente en France (Zarski JP et al. J Hepatol 2006)

Mutations dans le gène de surface

Mutants «s» Mutations des aminoacides de la région a: AA 137-147. Mutation la plus fréquente : Substitution Glycine - Arginine : G 145 R Xu et al. Current gene therapy, 2003; 3:341-355 Zuckerman. Lancet, 2000; 22:1382-83

Mutants «s» Pression de sélection exercée par la vaccination ou les Ac anti-hbs polyclonaux Mise en défaut des tests de détection de l Ag HBs Variants échappent à la réponse Ac anti-hbs naturelle ou induite par la vaccination infection active malgré la présence d Ac anti-hbs

Définition et mécanismes de la résistance aux anti-viraux

Primary Goal of Hepatitis B Therapy: Preventing Cirrhosis, HCC, and Death Durable Suppression of HBV Replication < 200 IU/ml Impact of viral suppression on liver disease outcomes Prolonged viral suppression is associated with Reduction in necroinflammation, fibrosis, and cirrhosis Reduction in decompensation Reduction in rates of HCC Reduction in mortality

Secondary goal of HBV therapy HBV is probably never cured but rather controlled by limiting viral replication Markers of treatment response Decreased serum HBV DNA to low or undetectable levels Decreased or normalized serum ALT levels Induce HBeAg loss or seroconversion (in HBeAgpositive patients) Induce HBsAg loss or seroconversion STOP therapy

Candidats au traitement ADN VHB > 2000 UI/ml et/ou ALAT élevées et Cirrhose quelque soit l ADN et l ALAT Biopsie hépatique > A1F1

Options thérapeutiques

Cible: réponse immune IFN

Cible: cycle viral Inhibiteurs de l ADN polymérase VHB: Analogues nucléosidiques/nucléotidiques

Structure des nucléotides naturels Structure des acides nucléiques 5 3 Ppi Structure des inhibiteurs nucléosidiques/nucléotidiques de la TI Lamivudine Adéfovir

P P P OH Synthèse ADN dntps RT Synthèse ADN NRTIs P P P N 3 Z A RT Synthèse de l ADN Les Inhibiteurs nucléosidiques triphosphorylés vont être inclus dans la synthèse de la chaîne d ADN et exercer un effet terminateur de chaîne (absence de OH en 3 : pas d attachement d un autre nucléoside tri-p: pas de liaison phospho-diester 3-5 ) Entrent en compétition avec les nucléosides triphosphatés naturels en tant que substrat de l ADN polymérase virale = blocage du site actif de l enzyme : empêche la fixation d une nouvelle molécule-substrat

But des traitements par analogues Inhibition de la réplication virale: - aussi profonde que possible «puissance antivirale» - aussi durable que possible «absence de résistance»

Non réponse primaire 1.0 Antiviral Drug Log 10 copies/ml HBV DNA 0.0-1.0-2.0-3.0 1 log Antiviral efficacy -4.0 Time

Echec secondaire du traitement 1.0 Antiviral Drug Log 10 copies/ml HBV DNA 0.0-1.0-2.0-3.0-4.0 1 log Réponse virologique partielle 1 log Echappement virologique

Echec secondaire du traitement 1.0 Antiviral Drug Log 10 copies/ml HBV DNA 0.0-1.0-2.0-3.0-4.0 1 log 1 log Echappement virologique Time

Mechanisms of Resistance Drug Discontinue Drug Sensitive Sensitive Sensitive Resistant Resistant Resistant

Mechanisms of Resistance Drug Discontinue Drug Sensitive Sensitive Sensitive Resistant Resistant Resistant + Fit

Mechanisms of Resistance Drug Discontinue Drug Sensitive Sensitive Sensitive Resistant Resistant Resistant + Very Fit

Conséquences cliniques de la résistance Réduction du taux de séroconversion AgHBe-Ac anti-hbe Réversion de l amélioration histologique Augmentation de l incidence de la progression de la maladie Exacerbation sévère chez les patients cirrhotiques Risque de perte du greffon et de décès chez le transplanté Limite les futures options thérapeutiques Transmission de souches résistantes au traitement Mutations sur l Ag HBs: échec potentiel de la vaccination

Incidence cumulée de la Résistance chez les Patients naïfs d analogues Patients (%) 100 80 60 40 20 0 23 Lamivudine Adefovir Entecavir 46 Telbivudine, all patients Telbivudine, HBeAg positive Telbivudine, HBeAg negative 55 30 25 19 11 5 3 11 0 0.2 0 0.5 0 1.2? 0 1.2? 0 1.2? 1 2 3 4 5 Year 65 Tenofovir 71 0 Lai CL, et al. Clin Infect Dis. 2003;36:687-696. Lok AS, et al. Gastroenterology. 2003;125:1714-1722. Hepsera [package insert]. Colonno R, et al. EASL 2007. Abstract 781. Lai CL, et al. Gastroenterology. 2005;129:528-536. Zeuzem S, et al. AASLD 2007. Abstract 994. Marcellin P, et al. AASLD 2007. Abstract LB2. Heathcote EJ, et al. AASLD 2007. Abstract LB6. Tenney DJ, et al. APASL 2008. Abstract PL02.

Résistance à l entécavir conditionnée par la résistance à la lamivudine Cumulative Incidence (%) 100 80 60 40 20 0 Lamivudine (naive): genotypic resistance Entecavir (naive): genotypic resistance Entecavir (lamivudine resistant): genotypic resistance 23 0.2 6 46 0.5 55 1 2 3 4 5 Year Colonno RJ, et al. EASL 2007. Abstract 781. Lai CL, et al. Clin Infect Dis. 2003;36:687-696. Lok AS, et al. Gastroenterology. 2003;125:1714-1722. Tenney DJ, et al. APASL 2008. Abstract PL02. 1.2 LAM: rtm204v ETV: rtm204v+l180m et T184 ou S202 ou M250 15 36 2 65 1.2 46 71 1.2 51

Prise en charge de la résistance

Dépister la résistance

Diagnostiquer la résistance Echec au traitement: rebond confirmé > 1 log de la charge virale sous traitement par rapport au nadir Eliminer les autres causes possibles: - observance - absence d effet antiviral (absorption,biodisponibilité, métabolisme de la prodrogue, dosage ) Confirmer la résistance génotypique: L identification des mutations guide le choix des traitements futurs

Traiter la résistance: quelle molécule choisir?

Traiter la résistance: ajout ou passage à une nouvelle molécule? Monothérapies séquentielles SAUVAGE LAM-R LAM LAM ADV-R ADV

Traiter la résistance: ajout ou passage à une nouvelle molécule? Combinaisons thérapeutiques SAUVAGE LAM-R LAM LAM ADV-R ADV Mutant LAM + ADV -R fréquence?

Prévention de la résistance

Prévention de la résistance Réduire la pression de sélection: - Optimiser l activité antivirale - Eviter les interruptions de traitement - Choisir les molécules: - en fonction de l historique du patient - requérant plusieurs mutations pour induire une résistance (barrière génétique haute) - ayant la plus faible incidence de résistance - combinaisons thérapeutiques

Prévention de la résistance Réduire la pression de sélection: - Optimiser l activité antivirale - Eviter les interruptions de traitement - Choisir les molécules: - en fonction de l historique du patient - ayant la plus faible incidence de résistance - requérant plusieurs mutations pour induire une résistance (barrière génétique haute)

Incidence cumulée de la Résistance chez les Patients naïfs d analogues 100 Lamivudine Telbivudine, all patients Tenofovir Patients (%) 80 60 40 20 0 23 Adefovir Telbivudine, HBeAg positive Entecavir Telbivudine, HBeAg negative 71 65 55 46 30 25 19 11 5 11 3 0 0.2 0 0.5 0 1.2? 0 1.2? 0 1.2? 1 2 3 4 5 Year 0 Lai CL, et al. Clin Infect Dis. 2003;36:687-696. Lok AS, et al. Gastroenterology. 2003;125:1714-1722. Hepsera [package insert]. Colonno R, et al. EASL 2007. Abstract 781. Lai CL, et al. Gastroenterology. 2005;129:528-536. Zeuzem S, et al. AASLD 2007. Abstract 994. Marcellin P, et al. AASLD 2007. Abstract LB2. Heathcote EJ, et al. AASLD 2007. Abstract LB6. Tenney DJ, et al. APASL 2008. Abstract PL02.

Entécavir vs Lamivudine R: notion de barrière génétique I169T L180M A181V/T T184G/S/A/C S202G M204VI N236T M250V LAM FTC LdT ADV ETV