Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) Histoire naturelle immunologique 4A, FCB Module Infectiologie 02/09

Prix Nobel Médecine 2008

Historique / Epidémiologie Voir cours Dr Goffard Structure VIH Cycle VIH

I. Les récepteurs du VIH et le mode d’entrée 1. récepteur du VIH = CD4 (dès 1984) présent sur LT CD4+, monocytes/macrophages, cellules dendritiques reconnu par la protéine gp120 pas suffisant pour infection

2. La découverte du chaînon manquant (Fin 1995, printemps 1996) Quel est la nature du facteur soluble anti-VIH produit par les LT CD8+? Pourquoi des cellules non-immunitaires transfectées avec CD4 ne sont pas permissives pour le VIH? 3 chimiokines de type CC: RANTES (CCL5), MIP-1a (CCL3), MIP-1b (CCL4) identification du premier co-recepteur : CXCR4 second co-récepteur découvert : CCR5 => les récepteurs aux chimiokines = co-récepteurs NH2 COOH mb - Récepteurs facilitant la propagation = DC-SIGN D’autres récepteurs aux chimiokines peuvent être impliqués (CCR2, CCR3, CCR8…) 3. D’autres récepteurs

3. cinétique d’entrée du virus: 1. reconnaissance spécifique et forte entre gp120 et CD4 2. changement conformationnel de la gp120 et reconnaissance du co-récepteur CCR5 ou CXCR4 3. Fusion de l’enveloppe virale avec la membrane de la cellule cible grâce à la gp41

L’entrée du VIH

P. Lusso, Embo J, 2006

Nouvelle classification des virus basée sur la capacité à utiliser les co-récepteurs virus R5 => utilisation de CCR5 (récepteur précoce) virus X4 => utilisation de CXCR4 (récepteur tardif) virus R5X4 => utilisation de CCR5 et de CXCR4

II. Histoire naturelle de l’infection II. A. Les réservoirs cellulaires Les lymphocytes T CD4+ cellules quiescentes (G0): réfractaires à la multiplication virale cellules actives: réplication virale rapide et efficace Les macrophages LT infectés 10 à 100 x > à macrophages infectés mais forte production virale par le macrophage assemblage de virus dans des vésicules intra-cytoplasmiques =>échappement du SI Les cellules dendritiques 2 modes d’infection possible infection directe via CD4 et co-récepteur capture de virions et transfert aux LT CD4+ via DC-SIGN

La cellule dendritique = le cheval de Troie

La cellule dendritique = le cheval de Troie Nature review of Immunology, 2003, 3, p697

II. B. La cinétique de l’infection par VIH primoinfection souvent asymptomatique séroconversion production d’anticorps (3-4 semaines) phase de latence asymptomatique durée variable (1 à 12 ans) phase symptomatique (SIDA) LT CD4+ < 200 /mm3 de sang développement d’infections opportunistes

Essential Immunology, 10th edition, Roitt Delves Ed

Séquestration dans les organes lymphoïdes Essential Immunology, 10th edition, Roitt Delves Ed

II. C. Dynamique de la réplication du VIH dans l’organisme Durée de vie dans le plasma courte 1/2 vie = 10 min Taux de production élevé 1010 particules par jour Taux de mutation élevé 1 base mutée /1000 à 10000 dû à la trancriptase inverse virale et l’ARN polymérase cellulaire Taux de d’infectivité 1 particule infectieuse / 1000 2 souches de VIH ne sont jamais semblables Notion de quasi-espèce (microvariants)

II. D. Influence des facteurs génétiques sur la progression virale Exposés - non infectés: patients séronégatifs malgré contacts à haut risque répétés Non-progresseurs à long terme: patients infectés qui maintiennent un tx normal de CD4+ et une virémie basse en absence de thérapie Polymorphisme des récepteurs au chimiokines CCR5D32, 9 groupes de gènes CCR5, CCR2-V64I, Polymorphisme des chimiokines SDF-1 (CXCL12) (surexpression du ligand de CXCR4) RANTES 28G, 403A => progression VIH retardée Human leucocyte antigens (HLA) Association avec non-progresseurs: allèles B27, B14, C8, B27, BW4, B5701 Association avec progresseurs rapides: allèles B3501, Cw4 Polymorphisme des récepteurs KIR sur les cellules NK

III. Rôle central du lymphocyte T auxiliaire (T helper) immunité adaptative immunité naturelle Activation des LT cytotoxique Activation natural killer (NK) maturation des lymphocytes B LTh lymphocytes T gd reconnaissance Ag présentés par macrophage ou cellules dendritiques Activation macrophages production de cytokines production de chimiokines

Les raisons de la disparition des cellules T CD4? 109 lymphocytes T CD4 produits et détruits chaque jour Le virus (mécanisme direct) effet cytopathogène, formation de syncytium => disparition LT non infectés 99% des virus produits par les LT CD4+ => demi-vie courte Les lymphocytes T cytotoxiques abondance LT CD8+ cytotoxiques dans les organes lymphoïdes L’apoptose conséquence de l’activation chronique du SI expression importante de FasL à la surface des lymphocytes infectés protéines impliquées (Nef, Tat, Vpu...)

IV. Autres dysfonctionnements immunitaires Anomalies des macrophages et des cellules dendritiques réservoir de virus capacités fonctionnelles altérées (phagocytose, présentation d’antigènes) Déséquilibre de production de cytokines hyperproduction de cytokines pro-inflammatoire (TNF, IL-1a, IL-1b, IL-6) hyperproduction de cytokines anti-inflammatoire (aggravation de l’immunodéf.) Activation des lymphocytes B hypergammaglobulinémie Autres cellules altérées NK (diminution des récepteurs de cytotoxicité, conservation des CMH I à la surface des cellules infectées) Neutrophiles

V. Traitement : chimiothérapie anti-retrovirale Inhibiteur de fusion V. Traitement : chimiothérapie anti-retrovirale Inhibiteur protéase Adhésion virus-cellule bourgeonnement du virus assemblage internalisation de la nucléocapside Inhibiteur de transcriptase inverse ARNsb protéines virales transcriptase inverse ARNsb traduction ARNm viraux ADNdb noyau Inhibiteur d’intégrase ARNm intégration dans le génome de l’hôte activation cellulaire transcription des gènes viraux provirus

VI. Impact de la trithérapie sur le système immunitaire VI. A. Reconstitution des cellules T CD4 après trithérapie 200 taux de CD4 CD4 mémoires CD4 naifs 6 3 12 9 15 18 24 mois -6 -3 -9 -12 traitement Efficacité des cellules T CD4+ ?

VI. B. Inversion de l’hyperactivation chronique après trithérapie charge virale % cellules 60 5 40 4 CD8+ activés 20 CD4+ activés 3 -12 -9 -6 -3 3 6 9 12 15 18 24 mois traitement HAART et ses limites…...

VII. Vers de nouvelles cibles thérapeutiques? 10 ans après la découverte des co-récepteurs CCR5 et CXCR4: 23 molécules testées pour bloquer l’entrée via les co-récepteurs dont 6 développement terminé dont 11 en pré-cliniques Les antagonistes de CCR5 Les dérivés de CCL5 Dérivés N-terminaux de RANTES nonakine (dérivé de RANTES ne contenant pas d’AA naturels) AC monoclonal humanisé anti-CCR5 PRO 140 petite molécules synthétiques TAK-779, TAK-220, SCH-D, UK-427,857…. Les antagonistes de CXCR4 Antagonistes peptidiques et protéiques (T22, 18-mer; T140 14-mer; ALX40-4C…) petite molécules synthétiques (AMD3100, KRH-1636….) Emergence de mutants utilisant d’autres co-récepteurs? Association avec transcriptase inverse et anti protéase,

Suspension phase III (hépatotoxicité) Effets secondaires Aplaviroc (cible CCR5) (GlaxoSmithKline) Maraviroc (cible CCR5) (Pfizer) Suspension phase III (hépatotoxicité) Vicriviroc (cible CCR5) (Schering-Plough)

VIII. Vers une immunothérapie du VIH ? Les anticorps neutralisants prophylactique La vaccination thérapeutique

VIII. Vers une immunothérapie du VIH ? Les anticorps neutralisants 5 anticorps monoclonaux sont capables de neutraliser le VIH-1 anti site de fixation au CD4 (b12) anti résidus de mannose (2G12) anti site de fixation au co-récepteur (X5, Fab) anti GP41 (2F5 et 4E10)) épitope sur la GP120

VIII. Vers une immunothérapie du VIH ? Les vaccins prophylactiques Depuis 1987, > 80 essais cliniques (phase I et II) ….. Actuellement, une vingtaine de vaccin en essais cliniques Protéines cibles : Gp120, Gag, Pol, Nef, 1 seul vaccin en phase III: Vaccin Gp 120 (AIDSVAX ) randomisé, double-aveugle, contre placebo, sur 36 mois, 7 injections Étude américaine 5108 homosexuels masculins + 309 femmes à risque Pas de protection sauf dans quelques groupes ethniques (noirs) groupe placebo => 105 infectés groupe vaccin => 106 infectés Étude thaïlandaise 2546 toxicomanes volontaires Un vaccin contre le VIH est-il possible?

Les problèmes pour le développement de vaccin pas de modèle animal d’infection à VIH variabilité du virus élevé risque de stimulation de réplication du virus par activation des cellules immunitaires ….. Obtenir un vaccin produisant des Ac neutralisants Induire une réponse cellulaire CD8+ efficace et à long terme couplage ADN puis épitopes T (prime-boost) utilisation d’adjuvant et cytokines (IL-2) Multiplier les phases III dans les pays en voie de développement combinaison des données internationales 3 challenges à relever pour envisager un vaccin:

Le vaccin thérapeutique, un nouveau concept. Une nouvelle efficacité ? Vaccin préventif (prophylactique) Prévenir une infection Rééducation du système immunitaire Vaccin thérapeutique (vaccinothérapie) Action possible sur les patients infectés Stratégie: vaccination pour lever la pression thérapeutique

Préparation vaccinale (Alvac vCP1433 et Lipo-6T) = virus canarypox portant les gènes nef, et pol Essais de vaccin thérapeutique anti VIH chez l’homme 118 patients dont charge virale indétectable sous traitement (< 200 copies/ml) 4 injections (à 1 mois d’interval) Etude 1: (48 patients) réponse CD4 spécifique (61%) et CD8 (55%) Pb dans 80% des cas reprise du traitement après 6-7 semaines. Etude 2: (70 patients) vaccin + IL-2 24% des patients vaccinés sans traitement 3 mois après la fin du traitement

Thérapie génique? Autres vaccins thérapeutiques testés Remune = préparation de virus tués P24 VPL = particule de type viral produit chez la levure VaxSyn = préparation d’antigènes Derma Vir = plasmides exprimant des protéines virales Autres stratégies thérapeutiques envisageables Thérapie génique? ARN anti-sens, gènes viraux mutés...