Zoulim vhb du16

1. Hépatite B
Fabien Zoulim
Département d’hépatologie
& INSERM U1052, Lyon

2. EPIDEMIOLOGIE DE L’HÉPATITE B

3. Ott et al, Vaccine 2012

4. Modes de transmission du VHB
Parentéral Sexuel
Vertical Mère-Enfant Communautaire
Populations à risque
ABSENCE DE FACTEUR DE RISQUE CHEZ 30%

5. MODES DE TRANSMISSION DU VIRUS DE L'HÉPATITE B EN EUROPE
sexuelle
34%
hétéro
23%
homo
11%
drogue IV
26%
inconnue
31%
hémodialysés
8%
transfusions
2%
personnels de santé
2%
contact avec
porteur du VHB
4%
Asie
Transmission verticale

6. Déclaration obligatoire
de l’hépatite B en France :
résultats des 12 premiers mois de notification
Denise Antona, E Delarocque-Astagneau, D Lévy-Bruhl
département des maladies infectieuses

7. Results
158 acute hepatitis cases
• Hospital doctor in 64% cases
• Sex ratio M/F : 2,95 (118/40)
• Median age: 37 yrs for males, 36yrs for females
• Jaundice : 69%
• Hospitalisation : 46%
• Fulminant hepatitis : 3 (2 death)

8. Risk exposure within 6 months preceding the acute case
Source : obligatory declaration 2003-04
• Source: obligatory declaration march 03- february 2004 N=145
– Sexual 59 40,6% No factor 43 29,6%
– IVDU 9 6,2% >1 factor 38 26,3%
– Invasive treatment 15 10,3%
– Tatoo, piercing 5 3,4%
– Familial 14 9,7%
– Perinatal 2 1,4%
– Live in instiution 11 7,6%
– Travel in endemic 21 14,5%
areas
91/145 patients (63 %) had a vaccine indication (2 vaccinated ≥ 3 doses)
• Sentinel networks 91-96
N=195
– sexual 35%
– IVDU 19%
– « percutaneous » 15%
– No factor 35%

9. Surveillance épidémiologique de
l’infection HBV
• 14 446 adultes testés
• Prévalence de l’AgHBs 0,65% (280 000 porteurs
chroniques du VHB)
• Homme 1,1% versus 0,2% femme
• Naissance en zone d’endémie 4% versus 0,5%
• Précarité, séjour en institution, homosexualité,
usage de drogues
Meffre et al, J. Med Virol 2004

10. Distribution géographique
Données en France
InVS, 2004.
• Prévalence du portage de l'AgHBs : estimée à 0,65 %

11. Hépatites virales B: épidémiologie
- Vaccin mais 250 millions de porteurs
chroniques dans le monde
- 280 000 porteurs chroniques en France (INVS)
- 45% ignorent leur statut
- 1 300 décès par an en France
- 60 000 avec hépatite chronique active
- Environ 15 000 patients traités

12. VIROLOGIE

13. • FAMILLE : Hepadnaviridae, seul représentant humain
•VIRUSRESISTANT:
-7 jours dans l’environnement
-pendant 5 mnà 100°C,10h à 60°C
-à la congélation.
LE VIRUS DE L ’HEPATITE B

14. S small surface protein
M middle surface protein
L large surface protein
core capsid protein
HBeAg secreted e antigen
pol polymerase
HBx X protein (non-secreted)
v
v
v
sphere
filament
Dane particle
HBeAg
HBsAg

15. Le génome du VHB
Tiollais, Nature 1985
déterminant a
vaccin/IgHBs
Gène pol
antiviraux
Mt pre-core
Réponse anti-HBe ?
Mt du core
Réponse CTL
10 génotypes
A to J

16. Le cycle de réplication virale
Zoulim & Locarnini, Gastroenterology 2009
hNTCP

17. Model for sodium-dependent taurocholic cotransporting
polypeptide (NTCP) binding to preS1
Seeger C , and Mason W S Gut 2013 in press; Yan H, et al. eLife 2012;1:e00049; Hu NJ, et al. Nature
2011;478:408–11.
• Sodium-dependent transporter for taurocholic acid
• Expressed at the basolateral membrane of hepatocytes
• Mediates the transport of conjugated bile acids
• 349 amino acid-long glycosylated transmembrane protein.
• Expression controlled by hepatocyte-specific transcription
factors, including HNF3 and C/EBP

18. Model for sodium-dependent taurocholic cotransporting
polypeptide (NTCP) binding to preS1
Seeger C , and Mason W S Gut 2013 in press; Yan H, et al. eLife 2012;1:e00049; Hu NJ, et al. Nature
2011;478:408–11.

19. Transgenic mice
Humanized mice
Human
Chimpanzee
Gibbon
baboons
Tupaïa
Woolley monkey
Ground squirrel
American woodchuck
Pekin Duck
Grey Heron
Summers PNAS 1978, Mason J Virol
1981, Chisari Science 1985,
Petersen PNAS 1998, Lanford PNAS
1998
The animal models of HBV infection

20. Cell culture models for HBV infection
Zeisel M et al, Gut 2015

21. Animal models for HBV infection
Zeisel M et al , Gut 2015

22. Infection à VHB et risque de CHC
• Etude de Beasley à Taiwan
– risque relatif = 100 chez les porteurs de l'AgHBs
• Etude de Tsukuma
– risque cumumatif de CHC à 3 ans
• 12,5% chez 240 patients avec cirrhose
• 3,8% chez 677 patients avec hépatite chronique
– risque x 7 si AgHBs +
– risque X 4 si anti-HCV +
• Facteurs associés : alcool, tabac, aflatoxine
• Diminution incidence avec la vaccination de masse (Chen,
NEJM 1995)

23. CARCINOME HEPATOCELLULAIRE ET VIRUS
DE L'HEPATITE B
• Co-incidence de répartition géographique
VHB / CHC
• Porteurs AgHBs : RR x 100 pour le CHC
• CHC dans les modèles animaux de l'hépatite B :
– marmotte
– écureuil
• Présence d'ADN viral intégré dans les tumeurs

24. HBV replication and its role in HCC development
Wands, NEJM 2004

25. Role du VHB dans l’oncogénèse hépatique
VHB
INFECTION CHRONIQUE
CARCINOGENES
CO-FACTEURS
REACTION INFLAMMATOIRE CHRONIQUE
REGENERATION HEPATIQUE
MUTAGENESE INSERTIONNELE
TRANSACTIVATION DE GENES CELLULAIRES
INTERACTIONS PROTEIQUES
INACTIVATION DE GENES SUPPRESSEURS DE TUMEUR
CHC

26. PHYSIOPATHOLOGIE /
IMMUNOPATHOLOGIE

27. HBV and the immune responses

28. Current model of HBV pathogenesis

29. IMMUNOPATHOLOGY OF HBV INFECTION
Immune tolerance
Clearance phase
Chronic hepatitis
Seroconversion
Remission
CD8+
HBV
CD8+ HBV
CD8+
HBV

30. Immunopathology
Fulminant hepatitis
CD8+
HBV

31. Hépatocyte infecté
HBV
Hépatocyte
non infecté
Phase de « tolérance immunitaire »
Marqueurs
AgHBe +
HBV DNA > 6 log
ALAT = N
Foie = N
HBc/e Ag

32. Hépatocyte infecté
HBV
CD8
Fas
perforine
Hépatocyte
non infecté
Phase de clairance immune
(hépatite chronique)
Marqueurs
AgHBe+
HBV DNA > 2000 IU/mL
ALAT +++
Foie: Hépatite chronique
HBc/e Ag
HLAI
cytokines

33. Hépatocyte infecté
HBs Ag
Hépatocyte
non infecté
Marqueurs
AgHBe-
anti-HBe +
HBV DNA < 2000 IU/mL
ALAT = N
Foie = rémission
Phase de rémission
portage inactif de l’AgHBs
Réactivation
Virus sauvage
ou mt pre-coreOncogénèse
CD8
CD4

34. Hépatocytes infectés
Hépatocytes
non infectés
Marqueurs
HBsAg -
anti-HBc +
Anti-HBs +/-
PCR sérum (-) / foie (+)
Clairance de l’AgHBs
Mutants d’échappement
Infections occultes
Oncogénèse
CD8
CD4
B

35. cccDNA(copies/cell)
TotalHBVDNA
(copies/cell)
cccDNA levels in the different phases of
chronic HBV infection
• HBeAg+ patients had significantly higher cccDNA (90-fold) and total HBV
DNA (147- fold) levels compared to HBeAg- patients. (p<0.001, Wilcoxon
tests)
10-3
10-2
10-1
100
101
102
103
104
10-3
10-2
10-1
100
101
102
103
Werle et al, Gastroenterology 2004

36. Inactive HBV carrier
● Not virologically inactive:
– low levels of viremia
– episomal HBV DNA in the liver
LOW-REPLICATIVE STATE HIGH-REPLICATIVE STATE
– spontaneously
– during immunosuppression
Low-replicative or latent infection
Epigenetic control
Histones
PCAF
p300 PCAF
p300
Sirt1
Sirt1
HDAC1HDAC1
Histones
Pollicino et al., Gastroenterology 2006
Pollicino et al. Gastroenteroplogy 2006
Levrero et al. J Hepatol, 2009

37. HISTOIRE NATURELLE ET
VIROLOGIE CLINIQUE

38. Histoire Naturelle de l’hépatite B
Infection aigue
Infection chronique
Tolérance immunitaire
Hépatite chronique
Portage inactif
Guérison
5% nx-nés
90% adultes
Virus sauvage (HBeAg+)
Mutant pre-core (HBeAg-)
Cirrhose
Carcinome hépatocellulaire
Réactivation
30-50 ans
Seeger, Zoulim, Mason;
Fields Virology; 2007
Seeger, Zoulim, Mason – Fields Virology 2007-2013

39. HEPATITE B AIGUE
• Incubation 1 à 6 mois
• Le plus souvent asymptomatique
– Évolution plus fréquente vers la chronicité
• Prodromes:
– Maladie sérique : arthralgies, urticaire,
acrodermatite etc. ..
• Formes ictériques : + graves que VHA et VHC
– Durée de l’ictère : jusqu’à 4 mois
• Evolution : chronicité 5 à 10%
• Hépatites fulminantes

40. Laboratory Diagnosis of Acute Hepatitis B
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 1 2 3 4 5 6 12 24 36 48 60
ALT
HBsAg
HBeAg
HBV DNA
Normal
Months After Exposure
Symptoms
Anti-HBs Ab
Anti-HBe Ab
IgM anti-HBc
Total anti-HBc
Seeger, Zoulim, Mason, Fields Virology 2007

41. 0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4 5 6 12 24 36 48 60
ALT
HBsAg
HBeAg
HBV DNA
Normal
Months After Exposure
Laboratory Diagnosis of Chronic Hepatitis B
associated with wild type virus infection
Seeger, Zoulim, Mason, Fields Virology 2007

42. ALT
``HBsAg
HBeAg
HBV DNA
Normal
Months After Exposure
Anti-HBe
Laboratory Diagnosis of Transition of Chronic
Hepatitis B to The inactive Carrier State
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4 5 6 12 24 36 48 60 72 80 92 104
Seeger, Zoulim, Mason, Fields Virology 2007

43. 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48
ALT
HBsAg
HBV DNA
Normal ALT levels
Months
Anti-HBeHBeAg
Laboratory Diagnosis of HBeAg negative
Chronic Hepatitis B
Seeger, Zoulim, Mason, Fields Virology 2007

44. HBeAg(+) HBeAg(-) / anti-HBe(+)
ALAT
HBV DNA
Minimal CH Moderate to severe CH Moderate to severe CHRemission
Cirrhosis
Immunotolerant
phase
Immuno-active
phase
Inactive phase
Low replication
Reactivation phase
Cirrhosis
109-1012 IU/mL >2000-<109 IU/mL <2000 IU/mL >2000 IU/mL
Inactive cirrhosis
Adapted from Fattovich G. Sem Liver Dis. 2003
HBsAg
Occult infection

45. Formes cliniques

46. MANIFESTATIONS
EXTRAHEPATIQUES DU VHB
• PAN
– Complexes immuns circulants HBs/anti-HBs
– Dépots artères moyens et petit calibre
– Traitement : plasmaphéreses, corticoides, antiviraux
(vidarabine / IFN / famciclovir / lamivudine)
• Glomérulonéphrites
• Cryoglobulinémies
• Guillain-Barré
• Myocardite

47. TRANSMISSION VERTICALE DU VHB
• mère AgHBe +
– transmission : 90%
• mère anti-HBe +
– transmission : 10-20%
– VHB muté pré-C (-) : hépatites fulminantes
• chronicité chez l’enfant : 90%

48. PRESENTATION CLINIQUE
• INFECTION PERI-NATALE
– ALT normales ou subnormales
– ADN-VHB > 1000 pg/ml
– histologie : lésions minimes
• INFECTION POST-NATALE
– ALT élevées
– ADN-VHB < 1000 pg/ml
– histologie : hépatite modérée à sévère
• CARCINOME HEPATOCELLULAIRE : 30 ANS

49. Pathophysiologic Cascade of
Chronic HBV Infection
HBV Replication
(Measured by
Serum HBV DNA)
Liver
Inflammation
Worsening Histology
• Necroinflammation
• Fibrosis
• Cirrhosis
Disease Progression
• Liver Failure
• Liver Cancer
• Transplant
• Death
Adapted from: Lavanchy D. Journal of Viral Hepatitis, 2004, 11, 97–107. Chen JC, et al. JAMA. 2006;295:65-73. Iloeje U. H, et al.
Gastroenterology. 2006;130:678-86.
ALT
Elevation

50. Charge virale et incidence de la cirrhose
R.E.V.E.A.L. – HBV Study
Année de suivi
Incidencecumulativedecirrhose
.2
.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0
.4
.3
P <0.001
n=3774
1.0 x 106 n=627
1.0-9.9x105 n=344
1.0-9.9x104 n=649
300-9.9x103 n=1210
<300 n=944
5.2%
6.3%
10.0%
23.0%
37.1%
Iloeje UH et al. Gastroenterology 2006; 130: 678-686

51. Charge virale et incidence du CHC
Chen et al; JAMA 2006

52. Relationship Between Persistent Viremia and HCC:
Argument For Antiviral Therapy
• Persistent replication associated with greater risk of HCC
• Decreased risk when viral replication declines
Chen, et al. JAMA 2006
Baseline HBV DNA,
(copies/mL)
< 104 105 105 105
Follow-up HBVDNA,
copies/mL
--- < 104 104 to <105 105
Adjusted RR
(95% CI)
1.0
(ref)
3.6
(1.7-7.6)
6.9
(3.4-13.8)
9.1
(5.8-14.1)
P Value -- < 0.001 < 0.001 < .001
HCCIncidence
RatePer100,000
0
1473
5882
8730
10,108
2.0x103
4.0x103
6.0x103
8.0x103
1.0x104
1.2x104

53. Impact Clinique de la Variabilité
du Génome Viral

54. VARIABILITE GENETIQUE DU VHB
• Multiplication virale
» taux d'erreur de la transcriptase inverse
• Pression de sélection
» réponse immunitaire cellulaire / humorale
» antiviraux
-> possibilité de variants d'échappement
• Conséquences cliniques
» diagnostic sérologique
» traitements antiviraux

55. 10 genotypes, numerous sub-genotypes, and
recombinant forms
World J Gastroenterol 2007; 13: 14-21
B6
D1

56. Génotypes VHB chez les patients atteints
d’hépatite chronique en FranceNumberofsubjects
F GA B C D E
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
30.2%
7.9%
12.5%
37.4%
11.3%
0.4 % 1.1%
Zoulim et al J Viral Hepatitis 2006

57. Impact du génotype sur la
séroconversion Hbe/HBs
1 Janssen, Lancet 2005; 2 Flink, Am J Gastro 2006
PEG-IFN a-2b
HBeAg Loss 1
0
10
20
30
40
50
A
n=90
28%
47%
44%
25%
B
n=23
C
n=39
D
n=103
Percentageofpatients(%)
HBV genotype
0
3
6
9
12
15
A
n=90
5%
8%
0%
B
n=23
C
n=39
D
n=103
18
15%
Percentageofpatients(%)
21
HBV genotype
PEG-IFN a-2b
HBsAg Loss 2

58. LES MUTANTS DU GÉNOME DU VHB
déterminant a
vaccin/HBIg
polymérase
antiviraux
Mt pré-core
Réponse anti-e ?
Mt core
Réponse CTL

59. ROLE DE LA RÉGION PRÉ-C ET DE L’AgHBe
• Non nécessaire à la réplication du VHB
– Culture cellulaire
– Modèles in vivo
• Marmotte
• Canard
• Modulation de la réponse immune
– Tolérogène : souris transgéniques
– Cible de la réponse anti-capside
Chang et al, J. Virol 1987; Schlicht et al J. Virol 1987; Chen J. Virol 1992; Millich et al PNAS

60. LES MUTANTS PRÉ-C (-)
• codon stop / région pré-C
TGG -> TAG en pos. 1896
– génotypes B à E (A : exceptionnel)
– arrêt traduction protéine pré-C/C
– AgHBe négatif
• mutation dans promoteur pré-C
TTAAAGG -> TTAATGA en pos. 1762 /1764
– génotypes A à E
– transcrits pré-C/C :
– synthèse d'AgHBe :
Carman et al Lancet 1989, Okamoto et al J Virol 1990/1994, Tong et al Virology 1990

61. HBeAg and Precore Mutation
1814 1901
Precore Core
region region
HBcAg
HBeAg
G 1896A = stop codon, TAG
ATG ATG
Virion
Serum
Core gene

62. HBeAg and Precore Mutation
1814 1901
Precore Core
region region
HBcAg
HBeAg
ATG ATG
Virion
Serum
Core gene

63. VARIANTS NÉGATIFS POUR L ’AgHBe
mRNA
Protéine
pré-C/C
PRE-C CPROMOTEUR
TAG
***
1762-1764 1896
arrêt des synthèses protéiques
Diminution de l’expression de l ’AgHBe

64. Sélection des mutants pré-core au cours de
l’histoire naturelle de l’hépatite B chronique
0
500
1000
1500
2000
2500
temps
ALAT
ADN-VHB
AgHBe Anti-HBe
0
20
40
60
80
100
temps
sauvage
Mt pré-C

65. Outcome of Chronic Anti-HBe Positive Hepatitis B
0
100
200
300
400
0
100
200
300
400
0
100
200
300
400
Biochemical patterns in 164 untreated patients
after 23 months (range 12-36) monthly monitoring
0 12 24
months
With flares and normalization
Without flares
With flares and without normalization
73 pts
( 44.5% )
59 pts
( 36.0% )
32 pts
( 19.5% )
Asymptomatic
flare-up:
90% of cases
A
L
T Flare-up yearly
frequency:
once 57.1%
twice 20%
< once 22.8%
Brunetto MR et al, J Hepatol 2002

66. DIAGNOSTICS DIFFICILES
I. Porteur inactif
II. Exacerbation

67. Diagnosis of inactive carrier versus
HBeAg negative chronic hepatitis
• Inactive Carrier
– Persistently normal ALT levels
– Persistently low levels of serum HBV DNA
Threshold : 2,000 IU/ mL (see EASL CPG J Hepatol 2009/2012)
• HBeAg negative chronic hepatitis
– Fluctuation / exacerbation of ALT
– Fluctuations of HBV DNA levels usually > 2000 IU/ mL
– Presence of pre-core / core promoter mutations

68. DIAGNOSTIC D'UNE EXACERBATION AIGUE
SUR HEPATITE B CHRONIQUE
• Définition : poussée cytolytique
≠ réactivation virale
• Ag HBe + initialement
– rupture de tolérance immunitaire
– séroconversion anti-HBe
– très fréquent chez patients asiatiques
• Anti-HBe + initialement
– réactivation virus sauvage : -> AgHBe +
– réactivation virus muté pré-C (-)
– Corticothérapie, biothérapie, chimiothérapie
– surinfection delta / VHC

69. COOH
137
149
107
99 NH2
S - S
S - S S - S
S-S
138
139
147
Tiollais P. et al., Nature 1985. Torresi J., J. Clin Virol 2002; Dryden KA. et al., Mol Cell 2006
« a » determinant
HBs Ag
« a » determinant induces the synthesis of
anti-HBs neutralizing antibodies
sG145R
sP120T
sD144H/A/E
PreS1
PreS2
SPol
Pré-C
C
Brin(+) 2,4kb
Brin(-) 3,2kb
X
TATAA
U5-like
DR1
DR2
Enh1Enh2
0/3221
SHBs (S)
MHBs (preS2+S)
LHBs (preS2+preS2+S)

70. Variants de l'Ag HBs
• échappement à la réponse humorale anti-HBs
– naturelle
– vaccination (transmission mère-enfant)
– immunoprophylaxie (transplantation hépatique)
• infection active malgré Ac anti-HBs
• sérologie AgHBs faussement négative
 Risques : transmission virale + infections occultes

71. VARIANTS DE L'AgHBs
• Mutations ponctuelles dans le déterminant a de
l'AgHBs (124-147)
– aa 145 : Gly -> Arg
– aa 126 : Ile -> Ser / Thr -> Asn
• transmission mère-enfant malgré la serovaccination
(3%)
• infection du greffon hépatique malgré
Immunoglobulines anti-HBs
• hépatites chroniques avec anti-HBc et anti-HBs +

72. Presence of HBV DNA in the liver ( serum) of
individuals testing HBsAg negative by currently
available assays
Occult HBV Infection (OBI)
Raimondo et al, J Hepatol 2008

73. Reported Prevalence of Occult HBV Infection in HIV Positive Patients
Study Country N° of
patients
Occult
HBV
N° (%)
Methods
Hofer, 1998 Switzerland 57 51 (89%) “nested” PCR
(serial evaluation)
Torres-Baranda, 2006 Mexico 35
7 (20%) “nested” PCR
Filippini, 2006 Italy 86 17 (20%) single step PCR
Mphahlele, 2006 South Africa 140 31 (22.%) “nested” PCR
Pogany, 2005 Netherlands 93 4 (4%) single step PCR
Neau, 2005 France 160 1 (0.6%)
Santos, 2003 Brazil 101 16 (16%) single step PCR
Wagner, 2004 France 30 11 (37%) “nested” PCR
Goncales, 2003 Brazil 159 8 (5%) “nested” PCR
Nunez, 2002 Spain 85 0 Cobas Amplicor HBV
Monitor (Roche)
Piroth, 2000 France 37 13 (35%) single step PCR
Raffa, 2007 Italy “nested” PCR (liver)
Cobas Amplicor HBV
Monitor (Roche)
101 42 (41%)
Raimondo et al, J Hepaol 2007, modified

74. OBI
Cause(s) for the
failure of HBsAg detection
Suppression of
HBV replication and
gene expression
Infection by
S gene Variants
“false” OBI

75. Occult HBV infection
HBV cccDNA Integrated HBV DNA
HBV mutants Epigenetic control
HBV replication
Immune surveillance
Viral co-infections