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En 1983, le virus du VIH est identifié. Cette découverte marque le début d’une recherche intensive autour de ce virus : quelles sont ses caractéristiques ? Quel est son mode d’action ? Quels sont les mécanismes, cellulaires, moléculaires en jeu ? Comment le système immunitaire est-il détruit ? La recherche fondamentale a été une discipline essentielle dans la quête de ces réponses. L’ANRS a soutenu dès le début cette recherche. Grâce à la mise en place de financement de la recherche sur projets (Appels à projets), l’ANRS a voulu une recherche indépendante attirant de jeunes équipes de chercheurs. Elle a également participé à la mise en  place de structures nécessaires à la recherche notamment avec l’équipement de centres de recherche en laboratoires de sécurité.

Intégrant les disciplines variées telles que la virologie, l’immunologie, la biologie cellulaire et structurale, la recherche fondamentale incluait également au début la recherche vaccinale. Cette recherche est dévolue aujourd’hui au VRI (Vaccine Research Institute) qui conduit le programme de recherche vaccinale de l’agence.

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Quelques études phares
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Variabilité du génome du VIH chez l’homme

 

Cultiver le VIH, c'est le perturber
Le VIH n'évolue pas de la même façon in vivo qu'in vitro. C'est le principal résultat de ces travaux qui ont étudié quatre isolats du VIH-1 obtenus sur une période de deux ans et demi à partir de lymphocytes et monocytes infectés d'un même patient. Les variations génétiques de la protéine virale Tat dans ces isolats cultivés in vitro ont été comparées à celles observées dans les cellules infectées sur lesquelles ont été prélevés ces isolats in vivo. Or les populations de virions du VIH – les quasi-espèces virales – diffèrent de façon significative entre les échantillons in vivo et in vitro. Ce résultat présageait des difficultés à venir pour définir la base moléculaire de l'infection par le VIH.

Meyerhans A, Cheynier R, Albert J et al. Temporal fluctuations in HIV quasispecies in vivo are not reflected by sequential HIV isolations. Cell 1989; 58(5):901–10.
doi:10.1016/0092-8674(89)90942-2


Découverte du rôle de l’apoptose dans la perte des cellules lymphocytaires : LT CD4+

 

L'hypothèse de la mort cellulaire programmée
Chez les patients infectés par le VIH, les lymphocytes T auxiliaires (ou CD4+) ne prolifèrent plus en réponse à certains stimuli et, en absence de traitement, leur nombre diminue progressivement. Cet article pionnier émet l'idée que la pathogénèse du SIDA dérèglerait indirectement les mécanismes d'apoptose par lesquels certaines de nos cellules s'autodétruisent. Selon cette hypothèse, l'activation des lymphocytes T auxiliaires aboutirait non plus à leur prolifération mais à leur autodestruction. À terme, le dérèglement de ces mécanismes de mort cellulaire programmée conduirait à une réduction progressive de la population de ces lymphocytes essentiels à la défense de notre organisme.

Ameisen JC et Capron A. Cell dysfunction and depletion in AIDS: the programmed cell death hypothesis. Immunology Today 1991; 12(4):102–5.
doi:10.1016/0167-5699(91)90092-8


Découverte de l’implication du facteur de virulence Nef dans la pathogénécité du VIH et de la formation de la synapse immunologique/virologique

 

La protéine Nef perturbe le CMH-I
Le complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CMH-I) correspond à un ensemble de protéines de surface des cellules qui permettent notamment l'activation des lymphocytes T et le déclenchement d'une réponse immune. Dans les cellules infectées par le VIH-1, l'expression du CMH-I est réduite par la protéine virale Nef. En présence de Nef, les protéines du CMH sont correctement synthétisées et transportées à la surface de la cellule mais sont ensuite rapidement internalisées et dégradées. Ce mécanisme d'endocytose du CMH-I, jusqu'alors inconnu, est donc une stratégie utilisée par le VIH pour échapper au système immunitaire.

Schwartz O, Maréchal V, Le Gall Sylvie et al. Endocytosis of major histocompatibility complex class I molecules is induced by the HIV-1 Nef protein. Nature Medicine 1996; 2(3):338–42. doi:10.1038/nm0396-33

Le VIH-1 altère les synapses immunologiques 
Le virus VIH-1 emploie diverses stratégies pour modifier le comportement des cellules du système immunitaire. Ainsi les lymphocytes infectés par le VIH-1 répondent incorrectement aux stimulations des cellules présentatrices d'antigènes (CPA), étape essentielle de l'initiation de la réponse immunitaire. Ce phénomène est en partie causé par l'altération de la formation des synapses immunologiques, ces points de contact qui se forment entre lymphocyte T et CPA lors de leur interaction. Cette altération est largement due à l'action de la protéine Nef qui bloque le transport intracellulaire de composants essentiels à la formation de ces synapses.

Thoulouze MI, Sol-Foulon N, Blanchet F et al. Human Immunodeficiency Virus Type-1 infection impairs the formation of the immunological synapse. Immunity 2006; 24(5):547–61.
doi: 10.1016/j.immuni.2006.02.016


Identification du ligand de CXCR4, la chémoquine SDF-1, et de sa capacité à bloquer l’infection par les variants du VIH-1

 

SDF-1, un ligand naturel de CXCR4 (prévient l'infection par le VIH-1)
Pour pénétrer dans une cellule du système immunitaire, le VIH se fixe à un récepteur membranaire de type CD4 puis à un co-récepteur tel que CXCR4 (alors appelé LESTR/fusin). Ces travaux ont montré que CXCR4 possède pour ligand naturel une chémokine humaine appelée SDF-1. Cette chémokine, dont le rôle est d'attirer les défenses de l'organisme vers les sites de l'inflammation, se révèle d'ailleurs un puissant inhibiteur de l'infection par des souches de VIH dites "T tropic" car elles ciblent les lymphocytes T. SDF-1 ou ses dérivés pourraient donc théoriquement bloquer l'entrée de ces souches du VIH dans leurs cellules cibles.

Oberlin E, Amara A, Bachelerie F et al. The CXC chemokine SDF-1 is the ligand for LESTR/fusin and prevents infection by T-cell-line-adapted HIV-1. Nature 1996; 382(6594):833–5.
doi:10.1038/382833a0


Découverte de la contribution des muqueuses dans l’entrée du virus et sa transmission

 

VIH : trente minutes pour infecter un épithélium
Le VIH est transmis principalement lors de rapports sexuels au niveau des muqueuses. Les fluides génitaux contiennent des particules virales, en grande partie défectives, mais aussi des leucocytes infectés par le VIH. En 1997, les travaux de Morgane Bomsel, de l'Institut Cochin de Génétique Moléculaire, ont montré que in vitro, les leucocytes infectés adhèrent spécifiquement à l'épithélium de recouvrement. Ce contact induit la production locale de virus infectieux qui pénètrent puis traversent l'épithélium très rapidement en 30 minutes, par un mécanisme appelé transcytose, mais sans infecter la cellule épithéliale. Une fois à l'intérieur du tissues muqueux, le VIH peut alors infecter des cellules immunes, lymphocytes ou macrophages et établir l'infection.

M Bomsel, Transcytosis of infectious human immunodeficiency virus across a tight human epithelial cell line barrier, Nature Medicine, Vol. 3, N. 1, Janvier 1997. 

Chez le macaque, les cellules du sperme facilitent l’infection par le SIV
Afin de mieux comprendre le rôle joué dans la transmission du SIDA par les cellules présentes dans les sécrétions génitales et rectales, des chercheurs du CEA, de l’Université Paris-Sud et de l’INSERM ont étudié en 2013 ce qu’il se passait chez le macaque. Leurs résultats ont montré que le sperme contenait deux des cibles majeures pour le virus SIV, les cellules immunitaires telles que les lymphocytes T CD4+ et les macrophages. Ces deux types cellulaires peuvent également être infectés à tous stades de l’infection et possèdent à leur surface des marqueurs facilitant la transmission de l’infection pendant l’acte sexuel.

Bernard-Stoecklin S, Gommet C, Corneau AB, Guenounou S, Torres C, et al. Semen CD4+ T Cells and Macrophages Are Productively Infected at All Stages of SIV infection in Macaques. PLoS Pathog 9(12): e1003810 (2013).
doi:10.1371/journal.ppat.1003810


Découverte du mécanisme d’importation nucléaire et d’intégration du génome viral au génome de l’hôte

 

L’ADN Flap, essentiel à l’import de l’ADN viral dans le noyau des cellules
Le virus VIH-1 et les autres lentivirus ont, parmi les rétrovirus, l’unique propriété d’être capable de se répliquer dans des cellules ne se divisant pas, grâce à un mécanisme d’import nucléaire actif. En 2000, des chercheurs de l’Institut Pasteur ont montré que cette capacité repose sur une structure ADN à trois brins, l’ADN Flap. L’ADN viral sauvage est en effet entièrement importé dans le noyau, alors que l’ADN viral mutant, dépourvu d’ADN Flap, s’accumule à la membrane du noyau, sans parvenir à s’intégrer à l’ADN de la cellule infectée. Ce mécanisme est universellement utilisé dans les vecteurs lentiviraux de transfert de gène.

V Zennou, C Petit, D Guetard et al, HIV-1 Genome Nuclear Import Is Mediated by a Central DNA Flap. Cell, Vol. 101, 173–185, April 14, 2000.


Découverte de la perte de cellules dendritiques myéloïdes lors de l’infection par le VIH

 

Dès le début de l’infection, les cellules dendritiques CD123+ et CD11c+ chutent
Pour contrôler l’infection par le VIH, deux populations de DC jouent un rôle clé : les CD11c+, productrices d’interleukine 12, orchestrateur des cellules tueuses, et les CD123+, productrices d'interferons de type 1, puissants antiviraux. En 2000, une équipe de chercheurs Inserm/CNRS/Institut Cochin a montré que 26 à 57 jours après l’infection, le nombre de ces cellules chute dans le sang, puis reste bas même après 6 à 12 mois de thérapie antirétrovirale. Pour les scientifiques, cette chute participerait au dysfonctionnement des lymphocytes T CD4+, et serait aussi responsable de la faible réponse en interferons 1 des cellules sanguines, deux phénomènes caractéristiques de l’infection par le VIH.  
J Pacanowski, S Kahi, M Baillet et al. Reduced blood CD123 (lymphoid) and CD11c (myeloid) dendritic cell numbers in primary HIV-1 infection. BLOOD, 15 NOVEMBER 2001, VOLUME 98, NUMBER 10

Découverte des facteurs qui différencient les modèles pathogènes et non pathogènes d’infection par le SIV

 

Les processus anti-inflammatoires protègent contre le sida chez le singe vert
Les singes verts d’Afrique infectés par le SIV, virus analogue au VIH, sont naturellement protégés contre le SIDA. En 2005, une équipe française en collaboration avec l’Institut Pasteur à Dakar et le CIRMF au Gabon a décrit la cascade de sécrétion des médiateurs de l’inflammation en réponse à l’infection par le SIV chez le singe vert. Ils ont découvert que ce qui distingue l’infection non-pathogène des infections pathogènes est l’absence d’inflammation en phase chronique de l’infection. Ces résultats ont été un des éléments clef pour orienter l’attention vers l’importance de l’inflammation chronique, considérée aujourd’hui être responsable de la morbidité et mortalité chez les patients.
 
C Kornfeld, M J-Y Ploquin, I Pandrea, A Faye et al. Anti-inflammatory profiles during primary SIV infection in African green monkeys are associated with protection against AIDS. J. Clin. Invest. 115:1082–1091 (2005).
doi:10.1172/JCI200523006.


Découverte du mécanisme de contrôle de l’infection par le système immunitaire : rôle des Lt CD8+ chez les patients contrôleurs du VIH

 

Des lymphocytes T CD8 particuliers contrôlent le VIH-1
Certaines personnes infectées par le VIH-1 “contrôlent” leur charge virale sans traitement antirétroviral. L’étude de 11 “contrôleurs du VIH” a permis de montrer que les lymphocytes T CD8 jouent probablement un rôle majeur dans ce contrôle. Les lymphocytes T CD8 de contrôleurs, contrairement aux cellules d’autres patients infectés par le VIH, sont capables de s’activer en présence des cellules T CD4 infectées et de les éliminer efficacement. Les lymphocytes T CD8 de contrôleurs expriment le marqueur d’activation HLA-DR, impliqué dans la reconnaissance des antigènes, mais pas CD38, un autre marqueur habituellement retrouvé sur les lymphocytes T CD8 des patients infectés par le VIH. 
Reste à savoir pourquoi ces lymphocytes CD8 capables de contrôler le VIH-1 ne sont pas induits chez tous les patients infectés par le VIH

Sáez-Cirión A. et al. HIV controllers exhibit potent CD8 T cell capacity to suppress HIV infection exvivo and peculiar cytotoxic T lymphocyte activation phenotype. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). 17 avril 2007; 104(16) : 6776-81. doi : 10.1073/pnas.0611244104

Origine de l’efficacité des lymphocytes T CD8
Les lymphocytes T CD8 permettent à certaines personnes infectées par VIH-1 de “contrôler” leur charge virale sans traitement antirétroviral. L’étude de ce phénomène chez des personnes présentant un profil génétique HLA-B27 a permis de cerner les mécanismes de cette efficacité antivirale. Ces lymphocytes T CD8 sont polyfonctionnels c’est-à-dire qu’ils sont capables de produire des taux élevés de facteurs solubles, des cytokines, variés. Par ailleurs, ils présentent une avidité fonctionnelle — une capacité à reconnaître l’antigène — supérieure. Enfin, ils s’auto-renouvellent de manière importante. L’identification de ces caractéristiques pourraient aider à développer des vaccins efficaces à bas de lymphocytes T.
(621 signes hors espaces)

Almeida J.R. et al. Superior control of HIV-1 replication
by CD8 T cells is reflected by their
avidity, polyfunctionality, and clonal turnover. J Exp Med. 1 octobre 2007 ; 204(10) : 2473-85. Doi : 10.1084/jem.20070784


Découverte et identification des facteurs de restriction : mise en évidence de SAMHD1

 

SAMHD1, un facteur qui limite l’infection des cellules dendritiques par le VIH-1
Les cellules dendritiques sont des sentinelles du système immunitaire. Après ingestion des virus, elles en présentent des fragments, les antigènes, à d’autres cellules immunitaires. Or, le VIH-1 n’infecte pas correctement les cellules dendritiques ce qui limite la réponse immunitaire, alors que le VIH-2 et le virus simien SIV infectent plus efficacement ces mêmes cellules. Il s’avère que contrairement aux deux derniers virus, le VIH-1 ne présente pas de protéine Vpx. Or, cette protéine virale inhibe SAMHD1, une protéine qui contrôle la multiplication du virus. Bilan : VIH-1 étant dépourvu de Vpx, SAMHD1 s’exprime et limite la multiplication du virus dans les cellules dendritiques qu’il infecte. 

Laguette N. et al. SAMHD1 is the dendritic- and myeloid-cell-specific HIV-1 restriction factor counteracted by Vpx. Nature. 25 mai 2011 ; 474(7353) : 654-7. doi : 10.1038/nature10117.

Comment SMAHD1 bloque la multiplication de VIH-1
Il a été montré que la limitation de l’infection précoce au VIH-1 des cellules dendritiques et d’autres cellules myéloïdes est due à l’expression d’un “facteur de restriction intracellulaire”, la protéine SAMHD1. Il s’avère que SAMHD1 est une enzyme, plus précisément une dNTP hydrolase, qui diminue le taux de désoxynucléotides triphosphates (dNTP) dans la cellule. Faute d’une concentration suffisante de dNTP, la synthèse de l’ADN viral par la reverse transcriptase virale n’est plus optimale. En outre, SAMHD1 présente une activité antivirale dans les cellules quiescentes qui n'ont pas besoin d'un taux élevé de dNTP pour survivre contrairement aux cellules en prolifération.

Lahouassa H. SAMHD1 restricts the replication of human immunodeficiency virus type 1 by depleting the intracellular pool of deoxynucleoside triphosphates. Nature Immunology. 12 février 2012 ; 13(3) : 223-8. doi : 10.1038/ni.2236


Découverte de la contribution des réservoirs dans la persistance de la pathologie

 

Suv39H1 et HP1gamma rendent le virus silencieux au sein des réservoirs
L’expression génique de VIH-1 est un facteur déterminant du taux de réplication virale et donc de la progression du SIDA chez les patients. Suivant l’infection, la plupart des cellules produisent des virus, mais une petite proportion devient infectée de façon latente, constituant le réservoir viral – lequel met à mal les espoirs de complète éradication virale. En 2006, des chercheurs ont montré que la méthyltransférase Suv39H1, la protéine HP1gamma et la triméthylation de l’histone H3Lys9 jouaient un rôle essentiel dans la répression de l’expression génique de HIV-1. La réactivation de HIV-1 peut-elle être obtenue après l’interférence entre RNA et HPIgamma ? 

I du Chéné, E Basyuk, Y-L Lin et al, Suv39H1 and HP1c are responsible for chromatinmediated HIV-1 transcriptional silencing and post-integration latency. The EMBO Journal (2007) 26, 424–435.
doi:10.1038/sj.emboj.7601517

Une combinaison de composés réactive le VIH-1 latent 
La persistance du virus VIH-1 sous forme latente dans les cellules de malades sous multithérapie est un obstacle majeur à son éradication. L’une des stratégies pour purger ces réservoirs consiste à réactiver le virus afin que les cellules des réservoirs soient reconnues puis détruites par le système immunitaire et deviennent accessibles aux multithérapies. Or, la combinaison de composés favorisant l’activation du facteur positif d’élongation de la transcription, P-TEFb, et d’agonistes de la protéine kinase C, PKC, a permis de réactiver les virus VIH-1 latents à un niveau encore jamais atteint. Cette efficacité a été démontrée dans des modèles cellulaires de latence post-intégrationnelle du VIH-1 et en présence de multithérapie anti-VIH dans des cellules de malades traités chez lesquels la charge virale est contrôlée. En outre, la réactivation a été détectée à peine 24 heures après le traitement combinatoire d’inducteurs du VIH. Ces résultats constituent  une preuve de principe du potentiel thérapeutique de la co-administration de deux types d’activateurs du HIV dans le but de réduire le pool des réservoirs cellulaires infectés de manière latente par le virus.

Darcis. G et al. An In-Depth Comparison of Latency-Reversing Agent Combinations in Various In Vitro and Ex Vivo HIV-1 Latency Models Identified Bryostatin-1+JQ1 and Ingenol-B+JQ1 to Potently Reactivate Viral Gene Expression. PLoS Pathog. 30 juillet 2015 ; 11(7):e1005063. doi : 10.1371/journal.ppat.1005063.