Déficits immunitaires acquis immunopathologie du VIH D.MOHAMMEDI

PLAN 1. Le virus VIH - Le Virus - Les cellules cibles -La variabilité génétique 2. Les réponses immunitaires et sida 3. Immunopathologie du VIH

Le virus Le VIH est un rétrovirus. Il s’agit d’un virus à ARN, qui appartient à la famille des retroviridae sous famille des lentivirinae. Il est caractérisé par une infection « lente ». Deux types de VIH ont été identifiés chez l’homme, le VIH1 et le VIH2 Le VIH est un virus à ARN caractérisé par deux enzymes particulières : la transcriptase inverse qui va rétro-transcrire l’ARN en ADN proviral capable de s’integrer dans le génome de la cellule infectée grâce à la seconde enzyme qui est l’intégrase. Il s’agit d’un virus enveloppé dont le génome comporte 9 gènes codant pour 15 protéines.

STRUCTURE DU VIRUS VIH 1 Source: SIMPORE, 2009 ; Thèse Bioéthique

LE VIRUS- le génome Les gènes les plus importants sont: -le gène Env, codant pour les protéines de l’enveloppe du virus et en particulier les deux protéines gp120 et gp41 -le gène Gag qui code pour les protéines de la capside virale (Ag P24), - le gène Pol qui code pour des enzymes dont la transcriptase inverse et l’intégrase.

FIGURE 2 : ORGANISATION GENOMIQUE DU VIH 1

Les cellules cibles Le virus infecte des cellules cibles exprimant : - la molécule CD4 qui est le récepteur de la protéine gp120 de l’enveloppe viral - deux co-récepteurs principaux sont présents sur la membrane des cellules cibles, ce sont les récepteurs de chimiokines CCR5 et CXCR4.

Les cellules cibles Les souches de VIH qui utilisent CCR5 sont dites à tropisme « R5 » et sont majoritaires. Celles qui utilisent CXCR4 sont dites à tropisme « X4 ». Celles qui utilisent soit l’un soit l’autre de ces corécepteurs sont dites à double tropisme. Lors de la primo-infection, tous les virus sont majoritairement R5 et l’apparition de souches X4 au cours de l’évolution traduit une accélération de la maladie.

Les cellules cibles Le virus VIH infecte principalement les lymphocytes T CD4. La molécule CD4 est également exprimée, à un moindre degré, à la surface des cellules présentatrices d’antigène telle que les : -Cellule de la lignée monocytaire: monocytes (sang circulant), macrophages tissulaires, cellules microgliales du cerveau. - Cellules dendritiques: cellules folliculaires dendritiques (ganglions), cellules de langherans (peaux et muqueuses). (.

Variabilité génétique Au niveau des glycoprotéines et surtout au niveau de la gp120, il apparaît des régions bien conservées correspondants sans doute aux fonctions essentielles (reconnaissance du récepteur CD4, pouvoir fusogénique, internalisation) séparées par des régions hypervariables. La gp120 est constituée de six (6) domaines constants (C1 à C6) et cinq (5) domaines hypervariables (V1 à V5). la boucle V3 (hypervariable) contient l‘épitope majeur de neutralisation ainsi que des déterminants des réponses immunes cytotoxiques.

Variabilité génétique L'analyse des séquences nucléotidiques du gène env et en particulier de la région V3 (C2V3) de nombreux isolats de patients Européens, Américains, et Africains a mis en évidence de nombreux isolats du VIH1. Actuellement les souches VIH1 sont classées en groupes, sous types et recombinants CRF (circulating recombinant forms).

Variabilité génétique le VIH-1 est subdivisé en quatre groupes distincts, les groupes M, O, N et P. Le groupe M (Major) du VIH-1 est de très loin le groupe majoritaire dans le monde avec 9 sous-types et de nombreux CRF. C’est le groupe responsable de la pandémie. le VIH-2 est actuellement subdivisé en huit sous-types.

variabilité génétique

REPONSE IMMUNITAIRE ANTI VIH. L'infection par le VIH induit une formidable réponse immunitaire de l'hôte. La question qui se pose est celle de l’efficacité à long terme d’une réponse au VIH pourtant caractérisée par une importante synthèse d’anticorps (Ac) et une intense réactivité des CTL, lesquels sont considérés comme essentiels pour les défenses antivirales. Le virus VIH peut y échapper par sa forte réplication et son importante variabilité génétique. Rien ne permet donc d’indiquer le caractère réellement protecteur de la réponse immune anti VIH dont certains aspects pourraient s’avérer immunopathologiques.

Immunité humorale anticorps L’existence d’anticorps contre les protéines virales est le marqueur habituel de l’infection par le VIH. La séroconversion survient habituellement 3à12 semaines après l'infection exceptionnellement plus tardivement. La synthèse d'anticorps est dirigé contre les protéines internes et structurales du virus. Seule une minorité de ces Ac a la propriété de neutraliser le virus in vitro.

Cinétique d’apparition des anticorps anti-VIH-1 Source :

STADES DE L’INFECTION VIH ET ÉVOLUTION DES MARQUEURS BIOLOGIQUES

Immunité humorale anticorps - Les anticorps dirigés contre le gène GAG: Des études séro-épidemiologique ont montré que la persistance au cours du temps, ou au contraire la disparition des AC dirigés contre les protéines P25 et/ou P18 du nucléoide viral, étaient statistiquement associées (liées) au pronostic. Les AC dirigés contre la transcriptase-inverse: des anticorps dirigés contre les protéines P51 et P68, qui expriment l'activité ARN polymérase du virus, sont très souvent trouvés chez les sujets séropositifs.L'un de ces anticorps au moins inhiberait la fonction de l'enzyme et pourrait être associé à un blocage de la réplication virale. Il semblerait que ces AC disparaissent au cours de l'évolution du SIDA

Immunité humorale anticorps Les AC dirigés contre les glycoprotéines d'enveloppe : ils apparaissent parmi les premiers après le contage et sont pathognomonique de l'infection par le VIH. Ces Ac sont neutralisants, ils reconnaissent essentiellement les domaines variables V1/V2 et surtout V3 de la Gp 120. Ils sont apparemment les seules qui persistent tant que persiste la réplication virale, c'est à dire jusqu'à la fin de l'évolution. Ces Ac neutralisants sont de titre relativement élevé et la variabilité de V3 fait que leur réactivité et leur efficacité neutralisante sont restreintes aux souches virales dont la séquence V3 est peu ou pas différente de celle du virus d’origine. Ces Ac ne sont donc capables de neutraliser que l'infection par le virus responsable de la contamination, sans toutefois inhiber la liaison GP120-CD4. Il s'agit donc d'AC spécifique d'un épitope d'isolat viral.

Immunité humorale anticorps Un autre type d'AC neutralisant apparait mais de façon retardée et à des titres plus faibles. Ces AC sont dirigés contre les régions conservées qui établissent le contact entre GP120 et CD4. Contrairement à ceux dirigés contre la boucle V3, ils ont la capacité de neutraliser quasiment tous les isolats viraux, voire même les deux virus HIV1 et HIV2, puisque ceux-ci se fixent tous au récepteur CD4. Ces deux types d’Ac ne semblent pas être suffisants pour totalement contrôler la dissémination virale.

Immunité humorale anticorps ACTIVITE ADCC ET NK les AC spécifiques anti VIH peuvent médier, avec les lymphocytes effecteurs normaux, une activité ADCC contre des lignées cellulaires infectés in vitro par le virus. Les Ac en cause pourraient être dirigés contre la GP120 voire la P25, mais seule la reconnaissance de certains épitopes serait impliquée dans ce phénomène. Ainsi l'activité ADCC(antibody-dependent cellular cytotoxicity pourrait contribuer au contrôle de la dissémination virale de cellule à cellule en éliminant précocement au cours du cycle réplicatif les cellules infectées. Les effecteurs en cause dans l'ADCC sont principalement les cellules NK dont la fonction est généralement réduite progressivement dans l'évolution de l'infection par le VIH.

IMMUNITÉ À MEDIATION CELLULAIRE Elle met en jeu les deux grandes sous- populations de lymphocytes T: -les lymphocytes TCD4+(T auxiliaires) -les lymphocytes T cytotoxiques (CTL).

Immunité à médiation cellulaire réponse des lymphocytes T CD4+ La réponse des Lymphocytes TCD4+ vis à vis des peptides du VIH est difficile à démontrer du fait : -Du déficit précoce de réponse proliférative vis à vis de tout Ag -de la réplication virale induite par l'activation des Lymphocytes TCD4+ in vitro. Cependant une série d'épitopes T associées à des molécules de classe II du CMH a pu être identifiée sur les protéines Env, Gag, Pol et Nef, capables de stimuler les lymphocytes des sujets infectés.

Immunité à médiation cellulaire réponse des lymphocytes T cytotoxiques L'infection à VIH entraine, chez l'individu infecté, l'apparition de cellules cytotoxiques (CTL), spécifiques du virus, au niveau sanguin, cérébral et pulmonaire. La réponse T la plus étudiée est celle des lymphocytes cytotoxiques T CD8+. Les CTL ne reconnaissent que les épitopes viraux contre lesquels elles sont programmées, et uniquement si ceux-ci leur sont présentés par les molécules HLA de classe I identiques aux leurs. Les lymphocytes apparaissent pendant la primo-infection et persistent pendant la période asymptomatique avec un niveau d'activité très élevé, Elles disparaissent en fin d'évolution (stade IV clinique), peu être par épuisement clonal. La dimunition de l'activité CD8 à la phase terminale du SIDA coïncide avec l'augmentation de cellules CD8+ CD57+ qui seraient suppressives de la cytotoxicité. La signification exacte d'une activité CTL anti VIH est encore mal précisée. la persistance de cette réponse pourrait contribuer à contrôler l’infection virale, prolongeant ainsi la latence clinique.

Echappement du virus au système immunitaire de l'hote La réponse immunitaire à l'infection par le VIH est inefficace puisqu'elle n'aboutit pas à l'élimination du virus de l'organisme. Elle ne contrôle que transitoirement la réplication virale in vivo et ne protège pas d'une évolution ultérieure vers le stade SIDA. Les raisons de l'échappement viral au contrôle du système immunitaire de l'hôte seraient du à trois mécanismes principaux : - Induction progressive d’une réponse immune cellulaire inappropriée ; - modification des propriétés biologiques du virus ; - variabilité génétique et diversification virale

ECHAPPEMENT DU VIRUS AU SYSTÈME IMMUNITAIRE DE L'HOTE Pour ces raisons plusieurs hypothèses sont proposées: Il existe soit un échappement du virus par mutation, soit un épuisement du système immunitaire, en particulier des fonctions CD4+ auxiliaire nécessaires à la génération de CTL, soit des phénomènes d'anergie T liés à l'activation normale du SI.

Immunopathologie du VIH La caractéristique essentielle du VIH est sa capacité à s'attaquer sur tous les fronts au SI. Ce virus s'attaque aussi bien à l'initiation de la réponse immunitaire par l'infection des cellules présentatrices de l'antigène, qu'à la régulation de cette réponse immunitaire à travers les lymphocytes T CD4+, mais aussi à l'un des bras effecteurs de cette réponse immunitaire, les monocytes-macrophages. Si l'on ajoute à ceci le rôle crucial des lymphocytes T CD4+ dans le contrôle de la réponse humorale et dans le contrôle des réponses cytotoxiques de l'immunité à médiation cellulaire, on s'aperçoit que le VIH s'attaque bien à tous les aspects de la réponse immunitaire. Il est donc logique de penser que le grand déficit immunitaire observé chez les malades infectés par le VIH résulte donc directement des effets du virus sur le SI.

Immunopathologie du VIH anomalies des cellules T DEPLETION DES LYMPHOCYTES CD4 La déplétion des lymphocytes CD4 est observée dés la primo-infection et est corrélée à la progression de la maladie. Cette dépletion est liée soit à: l'effet cytopathogène du virus et à la formation de syncytia entre cellules infectées et cellules non infectées, en particulier dans les ganglions où le nombre de cellules est supérieur à celui qui est observé dans le sang, D'autres font intervenir des mécanismes immunologiques qui sont: -La mort par apoptose ou mort programmée : c’est un processus de suicide cellulaire actif, jouant un rôle important au cours de l'embryogenèse mais aussi au cours de l'établissement de la tolérance au sein du SI. L’ anergie cellulaire

Immunopathologie du VIH anomalies des cellules T ANOMALIES FONCTIONNELLES DES LYMPHOCYTES T - Lymphocytes TCD4+: Les atteintes fonctionnelles des lymphocytes CD4+ sont en partie la conséquence des atteintes quantitatives, elles semblent apparaitre précocement au cours de l'infection HIV. L'altération des fonctions TCD4+ se manifeste in vivo par anergie cutanée majeure (HSR) mise en évidence par les tests cutanés à la tuberculine et à la candidine. Elle concerne les antigènes vis à vis desquels la plupart des sujets normaux présentent des réactions d'hypersensibilité (anatoxines tétanique et diphtériques, extraits de streptocoque... etc).

Immunopathologie du VIH ANOMALIES DES CELLULES NATURAL KILLER (NK) L'activité NK induite par l'IFN semble diminuée par les facteurs suppresseurs sériques de nature encore inconnue mais non immunoglobulimique. Le déficit NK n'est cependant qu'un élément de dysfonctionnement global du SI au cours de l'infection à VIH. Ce déficit joue un rôle probablement dans la progression de la maladie.

Immunopathologie du VIH ANOMALIES DES MACROPHAGES Les cellules présentatrices d'Ag sont un réservoir de virus. Elles sont ainsi impliquées dans l'extention à bas bruit de l'infection lors des contacts de membrane à membrane. Les macrophages cérébraux et la microglie qui contiennent des virus sont apparemment à l'origine de l'encéphalopathie par le HIV. L'infection des cellules présentatrices d'Ag pourrait diminuer leur capacité fonctionnelle, ou encore entrainer leur lyse par les lymphocytes CTL. L'altération de leur chimiotactisme et d'autres fonctions monocytaires (adhérence, production de monokines...etc) a été decrite. L'inhibition du chimiotactisme par la Gp41 a été également décrite.

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines L'infection et l'activation des lymphocytes CD4, des monocytes ou des macrophages sont à l'origine de production des cytokines, médiateurs majeurs du S.I. Les cytokines sont en effet impliquées dans les mécanismes de défense antivirale et leur production est altérée du fait de l'immunodéficience induite par le virus HIV. certaines d'entres elles "IL-1, IL-6, INF , IFN  " sont produites en quantité accrue in vivo tandis que la production d'autres (IL-2 ) est inhibée.

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines Les cellules CD4 jouent leur rôle de cellules auxiliaires en synthétisant des cytokines qui vont amplifier ou réguler l'ensemble des réponses immunitaires: - Les interleukines (IL) 2 à10, - l'interféron - le Granulocyte Macrophage Colony Stimulation Factor (GM- CSF), -le Tumor Necrosis Factor (TNF) Ces cytokines sont des facteurs de régulation des lymphocytes TCD4+, CD8+ mais également NK, B, des monocytes et de l'hématopoeise.

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines Deux types de cellules CD4 se distinguent en fonction de leur profil de secrétion de cytokines: - Les TH1 qui induisent des réponses à médiation cellulaire dont les réactions d'HSR, produisant l'IL-2, l'IFN , TNF  (lymphotoxine L), - les TH2 responsables de l'induction de sécrétion d'Ig, de la différenciation des cellules cytotoxiques produisants IL4, 5, 6, 9, 10, 13. IL-1, IL-6 et TNF-  sont produites par les monocytes (monokines).

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines L'IL-2 est inhibée au cours de l'infection par le HIV ce qui pourrait être dû: -d'une part, à une diminution du taux de lymphocytes CD4 à un stade relativement avancé de la maladie, - d'autre part, à des anomalies fonctionnelles de ces mêmes lymphocytes, qui apparaissent beaucoup plus précocement. Ce déficit joue un rôle majeur dans les manifestations de D.I En effet l'IL-2, par son rôle amplificateur des réponses immunitaires, ne favorise pas la multiplication du HIV.

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines L'interféron  peut être produit soit par les lymphocytes TCD4+ soit par les lymphocytes TCD8+. Dans le premier cas IFN-  semble jouer un rôle dans les mécanismes de défense contre les agents pathogènes à développement intracellulaire (Mycobactéries en particulier) et contre les infections virales dans le second cas. L' IFN-  a in vitro un effet inhibiteur direct sur la multiplication du HIV en inhibant la production des protéines virales (effet antagonistes sur la transactivation du LTR). Il semble inhiber également la fusion entre les cellules infectées et les cellules CD4 non infectées. Comme pour l'IL-2, le HIV inhibe la production de l' IFN-  in vitro par les lymphocytes TCD4+. Ainsi les cellules TH1 jouerait un rôle bénéfique contre l'infection HIV mais inhibés par lui.

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines Certains clones T de cellules CD4 mémoire évoluent vers un profil de cytokines TH-2 ou il existe une production plus importante d' IL- 4 et d' IL-10 que d' IL2 chez les patients infectées par les HIV. Ces modifications de fonctions CD4+ auxiliaires pourrait rendre compte de divers aspects immunopathologiques du SIDA. En effet, une trés forte production d'IL-10 a été associée au lymphome du SIDA (ANRS 1994; 24) Certains chercheurs estiment qu'au cours de la progression vers la maladie, l'équilibre TH1/TH2 se modifie en faveur des TH2, suggérant qu'il existe là un marqueur de pronostic défavorable.

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines Monokines: Le HIV stimule la production de trois principales cytokines des monocytes (Monokine): l'IL- 1, IL-6, et le TNF- . Les monocytes provenant de patients séropositifs produisent des quantites élevées de ces trois monokines lorsqu'ils sont cultivés in vitro, ce qui reflète leur préactivation in vivo par le HIV. (EMILIE (D), GALANAUD (P) 1993; ROSENBERG (Z.F) 1990). Ces trois monokines stimulent la multiplication du HIV in vitro par des mécanismes différents. L'IL-1 et le TNF-  activent le facteur cellulaire NF-K  qui stimule l'expresion des gènes viraux au niveau du gène TAT au niveau du LTR. Le TNF- (  et  ), augmentent ainsi la réplication du HIV dans certaines lignées cellulaires T. L'IL-6 par contre stimule à la fois la production, d'ARN viral et prolonge sa demi- vie. De plus la production accrue d'IL-6 par les monocytes des patients aboutit à la synthèse anormales d'Ig (  globulines), de manifestations auto immune et de syndromes lymphoprolifératives B, et ceci par hyperactivation des lymphocytes B.

Immunopathologie du VIH anomalies de production de cytokines La production en excès de ces monokines pourrait être donc à l'origine de certaines manifestations cliniques de l'infection. L'IL-1, IL-6 et le TNF-  pourraient induire des lésions tissulaires accompagnant les infections opportunistes et l'encéphalopathie liée au virus. L'IL-6 pourrait stimuler la croissance des cellules tumorales au cours du sarcome de Kaposi et des lymphomes. Le TNF est l'une des causes majeures de cachexie chez les personnes infectés par le HIV.

Immunopathologie du VIH anomalies fonctionnelles des lymphocytes b L'altération fonctionnelle des lymphocytes B se traduit par une hyperactivité de cellules B et une activation polyclonale. Cette activation touche essentiellement les immunoglobulines, en fait on a une hypergammaglobulinémie qui touche les trois classes d'immunoglobulines (Ig): IgG, IgM et IgA mais parfois aussi les IgE et les IgD ainsi que la présence d'auto-anticorps et de complexes immuno circulants (CIC) qui est fréquente. Cette activation polyclonade est comparable à ce qui est observé au cours des maladies auto-immunes sévères. Il faut souligner l'association paradoxale de cette activation polyclonade des cellules B à un déficit de production d'AC spécifique vis à vis de néo-Ag et, un taux abaissé d'AC provenant d'immunisation anciennes.

Immunopathologie du vih autres anomalies immunologiques D'autres anomalies sont observées, temoignant de l'atteinte du S.I: - Déficit de la fonction bactéricide des neutrophiles - Les activités cytotoxiques des lymphocytes CD8+ dirigés contre d'autres Ag que ceux du HIV sont diminuées. - La fonction NK serait également diminuée. - Augmentation de la  2 microglobuline (B2M) qui est liée à l'accélération du taux de remplacement de certaines membranes cellulaire. - Augmentation des taux seriques et urinaires de néoptérine est décrite comme une conséquence directe de l'activation des macrophages et indirecte des cellules T par l'intermédiaire de l'IFN- . - Thrombopénie, neutropénie et anémie sont fréquentes au cours de l'infection. Un mécanisme immunologique peut être à l'origine de ces cytopénies

conclusion Le VIH détruit le système immunitaire en infectant les lymphocytes CD4+ et les cellules présentatrices d’antigène, cellules clés des mécanismes de défense. La réplication persistante des VIH est une source d’activation immune majeure induisant un déficit profond de l’immunité cellulaire d’apparition progressive, contrastant avec l’intensité des réponses immunes dirigées contre ce virus. le virus va donc persister dans l’ organisme, et l’infection évoluera jusqu’au sida.