Impact of Hepatitis C virus infection on mitochondria
Impact de l'infection par le virus de l'hépatite C sur les mitochondries
Résumé
Hepatitis C virus (HCV) is known to perturb hepatic glucose and lipid metabolism with major patho-physiological consequences including an acceleration of the disease towards liver cancer. However, on the molecular level these processes remain obscure. Mitochondria play a key role in cellular homeostasis. In response to a variety of heterogeneous, external and internal signals such as for example innate immunity, metabolic status and ER / oxidative stress, they adapt cellular metabolism and energy production, activate inflammatory processes or induce apoptosis. This study aimed to understand mitochondrial morphological and functional alterations in response to HCV infection and their implication in HCV pathophysiology. Biochemical fractionation revealed the presence of viral proteins on the mitochondrial surface and at MAMs (Mitochondria-Associated ER Membranes), the sites of contact between mitochondria and ER, which control metabolic homeostasis, calcium signaling as well as apoptosis. We observed no overall changes to mitochondrial morphology and density, with exception of increased rates of fission. However, we detected changes in the composition and quantity of MAM resident proteins in vitro and in vivo in patient biopsies, with a specific delocalization of the porin VDAC out of the MAM. Alteration of MAM resident factors in Huh7.5 cells by siRNA and CRISPR/Cas9 technology demonstrated that MAM play pivotal roles in HCV infection and concomitantly impact glucose homeostasis, the central carbon metabolism and respiratory functions in mitochondria. In addition, we have explored the impact of HCV on mitochondrial functions and show that the virus specifically alters activity of respiratory complex 1, with maintained Ca2+ levels in mitochondria albeit the presence of profound ER stress. Finally, we observed that HCV de-sensitizes cells to drug-induced apoptosis by blocking VDAC oligomerization, which mediates cytochrome C release. Our study advanced the current understanding of HCV-host interactions and suggests that HCV-induced changes to mitochondria may play major roles in disease progression. Given that MAM alterations were previously shown to contribute to altered metabolism in liver cancer, our results suggest that MAM would be interesting to investigate for their potential roles in driving HCV-induced liver hepatocarcinogenesis
Le virus de l'hépatite C (VHC) est connu pour perturber le métabolisme du glucose et des lipides hépatiques, ce qui engendre des conséquences patho-physiologiques majeures et est associée à une accélération de la maladie vers le carcinome hépatocellulaire. Cependant, au niveau moléculaire, ces processus restent méconnus. Les mitochondries jouent un rôle clé dans l'homéostasie cellulaire. En réponse à une variété de signaux hétérogènes externes et internes tels que, par exemple, l'immunité innée, le statut métabolique et le stress ER et oxydant, elles adaptent le métabolisme cellulaire et la production d'énergie, activent les processus inflammatoires ou induisent l'apoptose. Cette étude vise à mieux comprendre les altérations morphologiques et fonctionnelles des mitochondries en réponse à l’infection par le VHC et leur implication dans la physiopathologie du VHC. Des fractionnements biochimiques ont révélé la présence de protéines virales à la surface des mitochondries et aux MAM (Membrane mitochondriale associée au ER), sites de contact entre la mitochondrie et le ER, qui contrôlent l'homéostasie métabolique, la signalisation du calcium et l'apoptose. Nous n'avons observé aucun changement global de la morphologie et de la densité des mitochondries, à l'exception d'une augmentation des taux de fission. Cependant, nous avons détecté des changements dans la composition et la quantité de protéines résidentes des MAM in vitro et in vivo dans des biopsies de patients, avec une délocalisation spécifique de la porine VDAC en dehors des MAM. L'altération des facteurs résident aux MAM dans les cellules Huh7.5 par les technologies ARNi et CRISPR/Cas9 a montré que les MAM jouent un rôle essentiel dans l'infection par le VHC avec un impact concomitant sur l'homéostasie du glucose, le métabolisme central du carbone et les fonctions respiratoires des mitochondries. De plus, nous avons exploré l’impact du VHC sur les fonctions mitochondriales et avons montré que le virus modifiait spécifiquement l’activité du complexe 1 de la chaîne respiratoire, avec des taux de Ca2+ maintenus dans les mitochondries, malgré la présence d’un stress du ER. Enfin, nous avons observé que le VHC désensibilise les cellules à l’apoptose induite par plusieurs traitements en bloquant l’oligomérisation de VDAC, qui intervient dans la libération du cytochrome C. Notre étude a permis de mieux comprendre les interactions entre le VHC et l'hôte, et suggère que les modifications des mitochondries induites par le VHC pourraient jouer un rôle majeur dans la progression de la maladie. Etant donné que des altérations des MAM ont déjà été décrites comme contribuant aux modifications métaboliques dans différents types de cancer, nos résultats en font des acteurs potentiels dans la progression de la carcinogenèse hépatique induite par le VHC, qui seraient important d’étudier
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