Infections virales & appareil génital masculin Nathalie Dejucq-Rainsford Groupe Virus & Reproduction, INSERM U625, Rennes

Virus détectés au niveau de l’appareil reproducteur chez l’homme

Virus & tractus génital masculin Papillomavirus (ADN) HSV (Ag) CMV (ADN + Ag) HHV-8 (VIH+ KS+) VIH EBV Prostate CMV (inclusions) Vésicules séminales Sperme Testicule Oreillons VIH EBV Parvovirus B19 HSV Adenovirus AAV Rétrovirus endogènes VIH HBV CMV Papillomavirus HSV HTLV-I HHV-8 (KS+) VHC VHG SEMEN

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle: VHB 350 M de porteurs chroniques dans le monde- Transmission sexuelle majoritaire dans zones de faible endémicité (Amérique du Nord, Europe occidentale) VIH 40 M- Transmission sexuelle majoritaire HSV-2 Prévalence depuis 30 ans Co-facteur infection sexuelle VIH (ulcérations génitales) CMV 50% de la population générale- 95% des homosexuels HPV ? 33% des sexuellement actives (USA)

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Contamination par insémination artificielle: VHB (Berry, 1987) VHC (McKee, 1996; Lesourd, 2000) VIH (Stewart, 1985, Chiasson, 1990, Araneta, 1995, Wortley, 1998, Matz, 1998) Origine du virus? Nécessité d’éliminer la fraction contaminée si spermato eux-mêmes ne sont pas infectés

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Cancers de l’appareil génital: Testicule - cancer de l’homme entre 20 et 35 ans (2d + imp après leucémie) - augmentation de l’incidence: cause environnementale? Recherche EBV : pas d’association convaincante à ce jour- Idem pour Parvovirus B19

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Cancers de l’appareil génital: Prostate + grande incidence chez sujets avec forte activité sexuelle? Papillomavirus: - pas d’association convaincante sur la base épidémiologique - lien quantité de virus présent et développement d’un sous-groupe de cancer? Nombre de copies HPV 16 dans 10/47 tumeurs prostate >> tissu hyperplasique (Serth, 1999, Cancer Research) 18 à 32% des cancers + 49 % des lésions bégnines + 9% des tissus normaux + Limite des études épidémiologiques basées sur détection Ac ou ADN: Nature des cellules infectées? État d’activation du virus?

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Cancers de l’appareil génital: Prostate HSV-2 & CMV: présence dans la prostate mais pas d’association convaincante avec cancer. EBV: 7 carcinomes +/19 (Grinstein, Cancer Research, 2002) Adénocarcinome (5-30% nx +). Prolifération pré-cancéreuse

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Cancers de l’appareil génital Stérilité: atteinte directe des cellules germinales ou des spermatozoïdes atteinte indirecte de la spermatogenèse via: - cellules de Sertoli - cellules de Leydig: testostérone (oreillons) - inflammation: infiltration leucocytes & réponse immunitaire anti-cellules germinales

Virus & Fertilité ?

HSV (type 1 ou 2) Présence dans le sperme significativement corrélée avec infertilité dans 3 études : 24 à 40% des hommes inféconds - ADN HSV dans 3 à 60% des cellules spermatiques (Csata & Kulcsar, 1991; El Borai, 1997, 1998; Kotronias & Kapranos, 1998). Faible prévalence dans le sperme d’hommes fertiles à risques ou HSV+ (3-5%) (Tabrizi, 2000; Wald, 1999) Traitement Acyclovir/Zovirax: éradication virus - induction qq grossesses nombre de cellules infectées et mobilité/nbre spermato (Kotronias & Kapranos, 1998)

Interaction avec spermatozoïdes? Mode d’action? Interaction avec spermatozoïdes? 14

Spermatozoïdes dans liquide séminal HSV-2 Pallier et al, Human Reproduction, 2002 Spermatozoïdes dans liquide séminal Spermatozoïdes seuls + HSV-2 1h - 37°C Attachement Mobilité Aucun effet (Effet inhibiteur du liquide séminal également rapporté par Sherman en 1989) Attachement (& entrée?) du virus au niveau de l’épididyme ou du testicule?

ADN HSV (1&2) détecté en hybridation in situ Spermatozoïdes ADN HSV (1&2) détecté en hybridation in situ (Kotronias & Kapranos, 1998) Pas de particules virales détectées en microscopie électronique (Sherman, 1989) ADN HSV-1 détecté dans testicule- Infection cellules testiculaires in vitro (Csata & Kulcsar, 1991) Isolement de particules infectieuses HSV-2 à partir de cultures d’organes prélevés sur cadavre (4/10) (DeTure, 1976) Testicule

Adeno-associated virus Rohde, Fertlity & Sterility, 1999 Erles, Human Reproduction, 2001 AAV se réplique en présence d’adénovirus, de HPV ou de HSV (mais réplication indépendante montrée dans kératinocytes en différenciation) Prévalence : 40% de la population >20 ans Non pathogène Association avec fausses-couches précoces (Tobiasch, 1994) ADN AAV détecté dans 38/100 spermes d’hommes oligo- ou asthénospermiques (détection virus dans 1/ 22 soit 4,6% des échantillons de sperme normaux). Pas d’association significative avec virus helpers. ADN dans fraction spermato (PCR) ADN dans 25% biopsies : 10/38 hommes azoospermiques et 2/8 orchidectomies « normales »

Questions… Infection spermato au niveau testiculaire? Réplication dans cellules germinales en différenciation? Réactivation infection latente par facteurs cliniques ou endocrines? Intégration de l’ADN viral dans la lignée germinale?

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Cancers de l’appareil génital Stérilité Transmission à l’ovocyte et à l’embryon, fausses-couches, anomalies embryonnaires: Intégration ADN exogène dans spermato crée altérations chromosomiques et arrêt du développement embryonnaire pré- implantatoire chez la souris (Szczygiel, Biol Reprod, 2003 )

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Cancers de l’appareil génital Stérilité Transmission à l’ovocyte et à l’embryon, avortements, anomalies embryonnaires Incorporation génome viral dans génome cellules germinales: cas des rétrovirus endogènes

Consequences d’une infection virale du tractus génital masculin ? Dissémination de maladies par voie sexuelle Cancers de l’appareil génital Stérilité Transmission à l’ovocyte et à l’embryon, avortements, anomalies embryonnaires Incorporation génome viral dans génome cellules germinales Réservoir viral non accessible aux anti-viraux : barrière hémato-testiculaire

Tractus génital masculin = réservoir pour le VIH ?

VIH & tractus génital masculin : un compartiment séparé La compartimentation entre le sang et le sperme est bien établie: Charge virale séminale  charge virale sanguine Séquences & phénotypes des souches sang  souches sperme Production locale de virus ?

VIH & tractus génital masculin : un compartiment séparé Réponse aux polychimiothérapies (comparaison sang/sperme):  profil d’apparition des souches résistantes aux drogues Virus quelquefois détecté dans le sperme de patients sous tri-thérapies en limite de détection dans le sang (Zhang, New England J Medicine, 1998; Lafeuillade, HIV clinical trials, 2002) Faible pénétration de certains inhibiteurs de protéases Transmission sexuelle de variants avec des marqueurs génotypiques de résistance

VIH & sperme Virus détecté au niveau de: fraction séminale mononucléaire (lymphocytes, macrophages) liquide séminal spermatozoïdes?? Pas d’infection productive mais capacité à fixer le virus?

Fixation VIH sur spermatozoïdes? CD4 non détecté à la surface mais… expression galactosylcéramide CXCR4 et CCR5 indétectables en cyto de flux (Kim et al., 1999) mais…ARNm CCR5, CCR4 & CCR1 détectés dans spermato & chimioattraction avec RANTES (Tetsuya, 2002). CX3CR1 exprimé dans queue spermato (Zhang, 2004) Identification dans spermatozoïdes d’une protéine de 160kDa qui fixe gp120 en Western-blot (Bandivdekar, 2003)

VIH & sperme Sous-population de virus dans le liquide séminal distincte de celle présente dans les cellules spermatiques (Paranjpe, 2002; controversé par Curran & Ball, 2002). Faible nombre de cellules infectées dans le sperme : pas toujours en adéquation avec forte concentration de particules virales pouvant être détectée

Origines du VIH dans le sperme Seminal Vesicles ? Prostate Cooper gland Testis + epididymis

TESTICULE = RESERVOIR VIRAL? “Sertoli cell only” /dégéneration cellules germinales (SIDA) ADN HIV-1 dans cellules germinales? (asymptomatiques/SIDA) Protéines virales (SIDA): macrophages & lymphocytes? Sertoli? cellules germinales? Orchite / hypogonadisme TESTIS & VIH-1 Diminution testosteronémie (SIDA) Augmentation testostérone (début infection)

Human Leydig cells are productively infected by some HIV-2 and SIV strains but not by HIV-1 S. Willey, V. Roulet, J.D. Reeves, M-L. Kergadallan, E. Thomas, A. Mc Knight, B. Jégou, N. Dejucq-Rainsford AIDS, 2003, 17:183-188 En cours: - infection in vitro d’explants de testicule, prostate et épididyme humains - analyse des organes génitaux de macaques infectés SIV/SHIV +/- polychimiothérapie

Peu d’études = peu de certitudes… Infections virales & conséquences sur l’appareil reproducteur masculin… Peu d’études = peu de certitudes…

Questions clés Origine des virus dans le sperme? Nature exacte des cellules infectées? Conséquences d’une infection virale sur la fertilité? Risques liés à la PMA chez couples séro-discordant? Tractus génital masculin = réservoir viral?