Service de Microbiologie CHU Saint Louis Paris Les antirétroviraux Service de Microbiologie VIROLOGIE CHU saint Louis – Paris 10 Mars 2008

6 classes d’antirétroviraux 5 cibles virales & 6 classes d’antirétroviraux 21

Classes d’antiretroviraux INTIs INNTIs

Inhibiteur de corécepteur Inhibiteurs d’intégrase Inhibiteur de fusion de TI INTI INNTI Inhibiteurs d’intégrase Inhibiteur de fusion Inhibiteurs de protéase

- I - RÉPLICATION VIRALE Inhibiteurs nucléosidiques Inhibiteurs non-nucléosidiques 21

Classes d’antiretroviraux INTIs INNTIs

Inhibiteurs de la transcriptase inverse Nucléosidiques et nucléotidique (NRTI) Zidovudine, AZT (Retrovir®, 1987) Didanosine, ddI (Videx®, 1991) Zalcitabine, ddC (Hivid®, 1992) Stavudine, d4T (Zerit®, 1994) Lamivudine, 3TC (Epivir®, 1995) AZT+3TC, CBV (Combivir®, 1997) Abacavir, ABC (Ziagen®, 1998) AZT+3TC+ABC (Trizivir®, 2000) Tenofovir, TDF (Viread®, 2001) Emtricitabine, FTC (Emtriva®, 2004) ABC + 3TC (Kivexa®, 2005) TDF + FTC (Truvada®, 2006) Non-Nucléosidiques (NNRTI) Nevirapine, NVP (Viramune®, 1996) Delavirdine, DLV (Rescriptor®, 1997) Efavirenz, EFV (Sustiva®, 1998) Etravirine (TMC 125, ETV, 2008)

Structure et mode d’action des INTIs Les INTIs sont des pro-médicaments, à la différence des INNTIs et IPs Les INTIs agissent après avoir été transformés dans la cellule en composés triphosphorylés par des kinases cellulaires Les INTIs ressemblent aux dNTPs naturels Compétition pour liaison avec la RT et incorporation dans l’ADN viral Absence de groupement 3′-hydroxyl nécessaire à la polymérisation Terminaison de l’élongation du brin d’ADN viral AZT dTTP ddI dATP ddC dCTP

OH Schéma de l’addition d’un nucléotide sur un brin d’ADN en cours de synthèse Mécanismes d’inhibition de la synthèse de l’ADN viral : compétition et terminaison 24

Mécanisme d’action des INTIs Incorporation d’un ddNTP monophosphate dans la chaîne d’ADN en cours de formation Absence de groupement 3’OH empêche l’addition du dNTP suivant P P Site actif RT Base P DNA P Acid H P P P H P OH PO P P AZT H A T AZT A T AZT RNA C A U A C A U A P P P P P P P P Zidovudine (mime dTTP) Incorporation INTI Terminaison de l’élongation du DNA

Efficacité d’un nucléoside Dépendra de son aptitude à être facilement phosphorylé dans la cellule Étape limitante de la 1° phosphorylation Ténofovir (PMPA) analogue de nucléotide (adénosine) De l’affinité du nucléoside triphosphorylé vis à vis de la transcriptase inverse (affinité 100 fois plus grande pour la TI) qui devra être plus grande que pour les polymérases cellulaires Risque de toxicité si incorporation par des polymérases cellulaires (toxicité mitochondriale)

Inhibiteurs non-nucléosidiques : blocage non-compétitif du site actif de l’enzyme

Résistance croisée quasi constante entre EFV et NVP C. DELAUGERRE et al, Journal of Medical Virology, 2001; 65: 445-448

Etravirine : INNTI de seconde génération 13 mutations issues de DUET V90I A98G L100I K101E/P V106I V179D/F Y181C/I/V G190A/S Présence de ≥ 3 ETR mutations associée à une RV similaire au bras placebo + OBR 14 % des patients : >= 3 ETR RAMs à J0 Algorithme ANRS 2007 Résistance >= 4 Résistance possible: 3 100 90 80 70 Patients With HIV-1 RNA < 50 copies/mL (%) 60 50 40 30 20 10 1 2 3 4 5 No. of BL ETR Mutations Patients (%) 40 30 16 8 5 1 14 % Katlama C, et al. IAS 2007. Abstract WESS204.2.

Inhibiteurs de protéase III Inhibiteurs de protéase 27

Classes d’antiretroviraux IPs

Inhibition action de la protease

Inhibiteurs de protéase Saquinavir-HGC, SQV-HGC (Invirase®, 1995) Ritonavir, RTV (Norvir®, 1996) Indinavir, IDV (Crixivan®, 1996) Nelfinavir, NFV (Viracept®, 1997) Saquinavir-SGC, SQV-SGC (Fortovase®, 1997) Amprenavir, APV (Agenerase®, 1999) Lopinavir/r, LPV/r (Kaletra®, 2000) Atazanavir, ATV (Reyataz®, 2004) Fosamprénavir, fosAPV (Telzir®, 2004) Tipranavir, TPV (Haptivus®, 2005) Darunavir, DRV (Prezista®, 2007)

Les inhibiteurs miment le substrat naturel de l ’enzyme volet site actif Les inhibiteurs miment le substrat naturel de l ’enzyme Liaison compétitive sur le site actif de l’enzyme 4-7

Augmentation de la concentration de l’IP Le Darunavir (TMC114, Prezista) Efficacité antivirale+++, peu de résistance Temps (jours) Augmentation de la concentration de l’IP 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 700 900 1100 DRV (R41T, K70E) RTV (G16E, M46I, V82F, I84V) SQV (G48V, A71V, G73S, I84V, L90M) NFV (L10F, D30N, R41K, K45I, M46I, V77I, I84V, N88D) APV (L10F, V32I, L33F, M46I, I47V, I50V) LPV (L10F, L23I, M46I, I50V, I54V, L63P, V82A) TPV (L33V, M46L, V82T) ATV (L10F, V32I, M46I, I62V, A71V, I84V, N88S) Key points It is difficult to generate resistant viruses to TMC114 in vitro and this suggests that TMC114 has a high genetic barrier to the development of resistance. Unlike resistant viruses selected by current PIs, those selected by TMC114 (harboring the mutations R41T and K70E) replicate more slowly, do not replicate at high concentrations of TMC114 and do not harbour typical PI-resistance-associated mutations in the protease gene. In vitro passage experiments show that resistance to TMC114 occurs more slowly than with existing PIs. This suggests that TMC114 has a high genetic barrier to the development of resistance. Reference De Meyer S, et al. Antimicrob Agents Chemother. 2005;49:2314–21. De Meyer S, et al. XV IHDRW, 2006, Poster 19. Abbreviations APV, amprenavir LPV, lopinavir NFV, nelfinavir RTV, ritonavir SQV, saquinavir TPV, tipranavir ATV, atazanavir (5) De Meyer S, et al. Antimicrob Agents Chemother. 2005;49: 2314-21. (6) De Meyer S, et al. 15th IHDRW, Sitgès 2006, Poster 19

- - ATTACHEMENT Inhibiteur de fusion Anti-CCR5

Inhibiteurs d’entrée Ac Monoclonaux antiCD4 Inhibiteurs CoR Inhibiteur de fusion

T20-Fuzeon (2003) Composé peptidique de 36 acides aminés qui inhibe le processus de fusion en bloquant l’interaction de la gp 41 avec la membrane des cellules cibles AA36-43 12

Co-récepteurs et VIH CD4 Lignées T Lymphocytes primaires CXCR4 CCR5 CD4 Lignées T Lymphocytes primaires Monocyte/macrophages R5 (NSI) X4 (SI) Maraviroc (Celsentri, 2008) Vicriviroc Le VIH peut-être classifié en 2 catégories selon l’utilisation du co-récepteur: ceux qui utilisent CCR5 et ceux qui utilisent CXCR4. Les virus qui induisent des syncitia en culture (SI) utilisent principalement CXCR4 et sont appelés virus X4. Les virus qui n’induisent pas de syncitia, utilisent CCR5 et sont appelés virus R5. Les lymphocytes primaires peuvent être infectés par les 2 type de virus, alors que les monocytes qui expriment seulement CCR5 ne peuvent pas être infectés par des virus X4. La plupart des lignées cellulaires T ont perdu leur capacité à exprimer CCR5 et ne sont donc infectées que par des virus X4. In vivo, un patient peut être infecté par des virus R5 ou X4 ou une mixture R5 et X4. Il est également possible qu’un patient soit infecté par des virus capable d’utiliser les deux co-récepteurs, il s’agit alors de virus dual-tropic. La plupart des patients sont infectés d’abord par des virus R5, qui évoluent au cours du temps vers des formes X4. Les virus X4 ont tendance à émerger à des stades tardifs de l’infection.

Maraviroc : mode d’action 77 Maraviroc : mode d’action Le maraviroc est un inhibiteur allostérique du récepteur CCR5 Puissante activité antivirale in vitro et in vivo sur les virus CCR5 tropiques, y compris ceux multi-résistants aux autres classes d’ARV, mais pas sur les virus CXCR4 ou de tropisme dual/mixte Site de liaison du gp120 sur le CCR5 Site de liaison bloqué par MVC MVC (•) lié au CCR5 gp120 Récepteur libre Très faible affinité Haute affinité Blocage entrée du virus Dorr P, Antimicrob Agents Chemother 2005;49 :4721-32; Mosley M, CROI 2006, Abst. 598

Antagonistes du CCR5 : site d’action 78 Antagonistes du CCR5 : site d’action Surface cellule gp120 Poche de fixation Région transmembranaire Boucles extra-cellulaires (ECL) Antagoniste Partie N-terminale Fixation de l’antagoniste dans la région transmembranaire  Modification conformationnelle de la partie N-terminale et des boucles extracellulaires du CCR5 gênant la fixation de la gp120 Représentation de la molécule CCR5 au niveau de la membrane cellulaire. La gp120 du VIH se fixe aux domaines extracellulaires (notamment à la seconde boucle extra-cellulaire, ECL2). Les antagonistes du CCR5 sont des inhibiteurs allostériques : ils ne bloquent pas directement l’interaction CCR5-gp120, ils se lient à une poche dans la région transmembranaire du CCR5. Ceci va entraîner une modification conformationnelle du CCR5, modifiant la conformation des domaines extracellulaires sur lesquels la gp120 ne peut dès lors plus se fixer. Westby M, Antiviral Therapy, 2004,9,S10 ; CROI 2005, Abs. 96

Inhibiteurs de CCR5 Détermination du tropisme virale (R5/X4) par phénotype (Monogram) Mise en place de test génotypique Séquence C2V3 (gp120) Algorithme de prédiction du tropisme G/A S H I P A F Y E R G D Q C T N K Extrémité Tige Base * 

Inhibiteurs d’intégrase IV Inhibiteurs d’intégrase 27

Classes d’antiretroviraux Anti-intégrase

Clivage ADN et intégration Intégration dans l’ADN cellulaire : ôle de l’intégrase virale (gène pol) Synthèse ADN viral Etape 1: Assemblage du PIC Etape 2: Transformation des extrémités 3’ par le PIC Membrane nucléaire Entrée nucléaire Réparation Provirus mature Etape 3a: Liaison ADN Etape 3b: Clivage ADN et intégration ADN hôte Transfert de brin Une fois que le double brin d’ADN viral est synthétisé lors de la TI, il est assemblé avec des protéines virales et cellulaires dans un complexe de pré-intégration (PIC, ronds rouges). Puis, il y a transformation de l’extrémité 3’ de de ce double brin d’ADN ouvert pour former des extrémités à bouts cohésifs. Le complexe est alors importé dans le noyau de la cellule, où il s’accroche à l’ADN chromosomique. L’intégrase catalyse la réaction de transfert de brin, qui aboutit à la liaison covalente de l’ADN viral à l’ADN chromosomique. C’est cette étape qui est ciblée par les inhibiteurs d’intégrase. Pour finir, les trous sont comblés par des enzymes cellulaires pour former l’ADN proviral intégré au génome cellulaire. Les inhibiteurs d’intégrase bloquent la liaison entre le double brin d’ADN viral et l’ADN chromosomique.

Inhibiteurs de l’intégration mode d’action INBI A. 3’ processing B. Blocage du Transfert de brin INSTI MK-0518 GS-9137 C. Réparation

Anti-Intégrases en Développement Raltegravir (MK 0518, Isentress) Essai de Phase II Essais de Phase III chez les patients naïfs et prétraités Essai chez naïfs versus EFV (très efficace, pas de data de resistance) BENCHMRK-1 and -2: patients prétraités (bonne efficacité, faible barrière génétique chez les pts qui échappent) AMM jan 2008 Elvitegravir (GS 9137) Essai de Phase II chez les patients prétraités The 2 integrase inhibitors that are the furthest in clinical trial development are raltegravir (formerly MK-0518) and elvitegravir (formerly GS9137). Currently, phase III trials of raltegravir in treatment‑naive and treatment-experienced patients are under way. Elvitegravir is in phase II development for treatment‑experienced patients.

Modélisation de la cinétique de décroissance de la charge virale plasmatique chez un patient qui débute un traitement antirétroviral efficace 1ère phase (T1/2 : 1 jour) 2ème phase (T1/2 : 14 jours) Réplication virale résiduelle Charge virale en ARN plasmatique Seuil de détection Virus issus du « réservoir » lymphocytaire Eradication ? Durée du traitement antirétroviral efficace (jours)

4-9

Revue d’efficacité d’études de trithérapies chez le patient naïf de traitement % de patients ayant un ARN VIH indétectable < 50 copies/ml, résultats à 48 semaines (ITT) d4T + 3TC + LPV/RTV (M98-863) Essais d4T + 3TC + EFV (GS-903) TDF + 3TC + EFV (GS-903) AZT + 3TC + EFV (AI424-034) AZT + 3TC + IDV (DMP-006) AZT + 3TC + ABC (CNA3005) d4T + ddI + IDV (START II) AZT + 3TC + IDV (AVANTI 2) AZT + ddI + NVP (INCAS) AZT + 3TC + NFV (AVANTI 3) AZT + 3TC + IDV (CNA3005) AZT + 3TC + IDV (START I) d4T + ddI + 3TC (Atlantic) d4T + 3TC + IDV (START I) d4T + ddI + NVP (Atlantic) 2 NRTIs + SQV-SGC (NV-15355) AZT + 3TC + ABC (CNAB3003) d4T + ddI + IDV (Atlantic) AZT + 3TC + EFV (DMP-006) d4T + 3TC + NFV (M98-863) AZT + 3TC + ATV (AI424-034) AZT + 3TC + EFV (EPV20001) AZT + 3TC + IDV (START II) d4T + 3TC + EFV (DMP-043) 96 semaines  10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 D ’après Bartlett et al. Overview of the effectiveness of triple combination therapy in antiretroviral-naive HIV-1 infected adults, AIDS 2001, 15:1369-1377

Associations à utiliser de préférence

Indications du traitement antirétroviral Rapport d’expert, Yeni 2006 Infection symptomatique Traitement indiqué ou CD4<200/mm3 Infection asymptomatique Traitement recommandé et CD4<350/mm3 Infection asymptomatique Pas de traitement et CD4>350/mm3 (sauf si cv>100000 c/ml)