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

EPIDEMIOLOGIE DE L’HÉPATITE B

Ott et al, Vaccine 2012

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

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

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

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)

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%

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

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

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

VIROLOGIE

• 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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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)

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

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

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

PHYSIOPATHOLOGIE /
IMMUNOPATHOLOGIE

HBV and the immune responses

Current model of HBV pathogenesis

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

Immunopathology
Fulminant hepatitis
CD8+
HBV

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

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

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

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

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

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

HISTOIRE NATURELLE ET
VIROLOGIE CLINIQUE

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

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

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

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

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

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

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

Formes cliniques

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

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%

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

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

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

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

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

Impact Clinique de la Variabilité
du Génome Viral

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

DIAGNOSTICS DIFFICILES
I. Porteur inactif
II. Exacerbation

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

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

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)

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

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 +

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

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

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

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