Recherche clinique — Persistance du VIH et réservoirs viraux

Cet article a été publié dans Transcriptases n°144 Spécial Vienne 2010, réalisé en partenariat avec l’ANRS.

Grâce aux antirétroviraux, les patients infectés par le VIHVIH Virus de l’immunodéficience humaine. En anglais : HIV (Human Immunodeficiency Virus). Isolé en 1983 à l’institut pasteur de paris; découverte récemment (2008) récompensée par le prix Nobel de médecine décerné à Luc montagnier et à Françoise Barré-Sinoussi. maintiennent leur charge viraleCharge virale La charge virale plasmatique est le nombre de particules virales contenues dans un échantillon de sang ou autre contenant (salive, LCR, sperme..). Pour le VIH, la charge virale est utilisée comme marqueur afin de suivre la progression de la maladie et mesurer l’efficacité des traitements. Le niveau de charge virale, mais plus encore le taux de CD4, participent à la décision de traitement par les antirétroviraux. au-dessous du seuil de détection. Cepen­dant, malgré leur efficacité, même les antirétroviraux les plus puissants ne peuvent éliminer complètement le virus, car il reste à l’état latent dans certaines cellules : c’est le réservoir viral. On en sait désormais un peu plus sur son rôle.

Le réservoir viral a été longtemps considéré comme un frein à l’éradication de l’infection par le VIH-1, mais les dernières avancées en recherche fondamentale ont bousculé cette idée (voir la revue récente effectuée par Trono et coll.¹Trono D et al., « HIV persistence and the prospect of long-term drug-free remissions for HIV-infected individuals », Science, 2010, 329, 174-180). Notamment, les cellules qui constituent le réservoir viral ont été mieux définies et, de nouvelles molécules antirétrovirales et stratégies thérapeutiques ont été développées. Récemment, un patient infecté ayant reçu une greffe de moelle d’un donneur CCR5D32 homozygote, semble avoir éliminé complètement le virus²Hutter G et al., « Long-term control of HIV by CCR5 Delta32/Delta32 stem-cell transplantation », NEJM, 2009, 360, 692-8. Enfin, quelques cas de patients contrôlant spontanément et durablement l’infection après interruption d’un traitement efficace initié très tôt lors de l’infection aigüe³Hocqueloux L et al., « Long-term immunovirologic control following antiretroviral therapy interruption in patients treated at the time of primary HIV-1 infection », AIDS, 2010, 24, 1598-601 ont été décrits. Un meilleur contrôle, ou même l’éradication du réservoir semblerait donc plausible.

Pour cette raison, le réservoir du VIH a été au coeur des discussions scientifiques lors de la dernière conférence internationale sur le sidaSida Syndrome d’immunodéficience acquise. En anglais, AIDS, acquired immuno-deficiency syndrome. à Vienne et le sujet a fait même l’objet d’un atelier scientifique («Vers la guérison» : réservoirs viraux et stratégies pour les contrôler) organisé par l’IAS les deux jours précédant la conférence générale et qui a réuni 200 des plus importants spécialistes internationaux⁴www.iasociety.org/Default.aspx?pageId=349. Plusieurs questions ont été abordées lors des présentations : quels sont les principaux composants du réservoir VIH ? Quel est l’impact d’une intensification de la thérapie antirétrovirale sur le réservoir ? Comment le réservoir a-t-il été établi ? Est-il possible de réactiver le réservoir pour éliminer le virus latent ?

Les cellules qui constituent le réservoir

Les cellules T CD4+ en repos constituent un des principaux réservoirs du VIH. En analysant les différentes sous-populations purifiées de cellules T CD4+ en repos, Nicolas Chomont et coll.⁵Chomont N et al., « HIV reservoir size and persistence are driven by T cell survival and homeostatic proliferation », Nature Med, 2009, 15, 893-900 ont récemment montré que chez les patients sous ART, il y a une distribution hiérarchique du virus parmi ces cellules, les cellules mémoire centrale et mémoire transitionnelle étant les majeurs réservoirs du VIH. Benjamin Descours (UPMC, Paris VI) a présenté⁶IAS reservoir S3.4, WEAA0102 des données obtenues après avoir réalisé une analyse similaire chez un groupe de patients asymptomatiques à long-terme. Chez les patients qui contrôlent spontanément le virus (HIV controllers) il existe une protection des cellules à vie longue (naïve et mémoire) mais pas des cellules effectrices (qui ont une vie plus courte). De plus, Descours et coll. ont trouvé que chez les patients qui portent des allèles HLA B*₂₇ ou B*₅₇ (des allèles dits «protecteurs» associés à une réponse cellulaire spécifique efficace contre le VIH), il y a un niveau plus faible d’infection et une préservation de la sous-population centrale mémoire. Cette donnée est particulièrement intéressante car il a été récemment montré par l’équipe de Guido Silvestri que la protection de la sous-population de cellules T CD4+ centrale mémoire pourrait contribuer à la non-pathogénie de l’infection par le SIV chez des singes africains⁷Silvestri G, « Pathogenic vs Nonpathogenic Retrovirus Infections », in CROICROI «Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections», la Conférence sur les rétrovirus et les infections opportunistes annuelle où sont présentés les dernières et plus importantes décision scientifiques dans le champs de la recherche sur le VIH. 2010. La préservation du pool de cellules centrales mémoires chez les patients qui portent l’allèle B₂₇ ou B₅₇ est associée à la magnitude de la réponse Gag-CD8, ce qui suggère qu’une réponse T CD8+ efficace peut avoir un impact important sur le réservoir viral.

D’autre part, deux rapports du groupe de Petronela Ancuta (Inserm U743 et Université de Montréal, Canada)⁸WEAA0205 et THLBA103 signalent l’importance des cellules CCR6+⁹Gosselin A et al., « Peripheral blood CCR4+CCR6+ and CXCR3+CCR6+CD4+ T cells are highly permissive to HIV-1 infection », J Immunol, 2010, 184, 1604-1616. En effet, les cellules centrales mémoire CCR6+ sont plus sensibles à l’infection par le VIH que les cellules CCR6-. Chez des patients qui ne sont pas sous ART, les cellules CCR6+ contiennent de fortes quantités de virus intégré et chez les patients traités la fréquence de cellules CCR6+ reste faible malgré une reconstitution du pool de cellules CD4. Ces cellules CCR6+ ont la capacité de migrer dans les ganglions et l’intestin, et pourraient ainsi contribuer à booster l’infection dans ces sites privilégiés de réplication virale. De plus, CCR6 est un marqueur caractéristique des cellules Th₁₇, qui sont d’importants médiateurs de la défense immunitaire, ce qui pourrait expliquer leur diminution chez les patients chroniquement infectés par le VIH.

L’intestin pour cible…

La fréquence des cellules T CD4+ infectées dans l’intestin est 10 fois celle des cellules infectées dans le sang. Cependant, le niveau d’infection n’est pas homogène le long de l’intestin. Yukl et Wong (San Francisco VA Medical Center et UCSF, Etats-Unis)¹⁰IAS reservoir S1.1, THAA0101 ont montré que le niveau d’infection est plus important au niveau de l’ilium que du rectum, et qu’après intensification de la thérapie antirétrovirale avec le raltégravir, il y a une reconstitution totale des cellules T CD4+ au niveau du rectum mais pas au niveau de l’ilium, et en particulier au niveau de la lamina propria, ce qui suggère que les mécanismes de persistance du VIH peuvent varier selon les sites d’infection. En analysant différents facteurs tels que la densité des cellules T CD4+, leur niveau d’activation ou leur état de différentiation, Yukl et coll. suggèrent qu’une distribution phénotypique anormale des cellules T (diminution du nombre des cellules effectrices et mémoire transitionnelle) pourrait être à l’origine de la forte charge virale ADN au niveau de l’ilium.

… et le cerveau

Enfin, Ronald Swanstrom (UNC Center For AIDS Research, Etats-Unis) a montré¹¹IAS reservoirs S1.5 que chez des sujets qui ont une démence associée au VIH il y a une compartimentation du virus au niveau du système nerveux central (SNC) tandis que chez les sujets asymptomatiques, les analyses phylogénétiques montrent un équilibre du virus entre le sang et le SNC. Ces résultats suggèrent une réplication virale indépendante au niveau du SNC chez les sujets atteints de démence. Très souvent le virus trouvé au niveau du SNC chez ces sujets est à tropisme macrophagique et est produit par des cellules à vie longue. En conséquence, l’élimination de ces virus est très lente après initiation de la thérapie. Certaines des cellules responsables de la réplication de ces virus pourraient bien être les astrocytes. Melissa Churchill (Burnet Institute, Australie) a réévalué la contribution des astrocytes à l’infection par le VIH et au développement de la démence associée au VIH en analysant des cellules individuelles avec une technique de «capture par microdissection au laser» (laser capture microdissection) sur des autopsies de cerveaux de patients VIH décédés avec ou sans démence¹²IAS reservoir S1.4, TUPE0005. Le niveau d’infection des astrocytes est très important chez les patients VIH atteints de démence (jusqu’au 20% des astrocytes de la matière blanche profonde chez ces sujets ont des copies intégrées du VIH), et la fréquence d’infection est corrélée à la sévérité de la maladie. Ainsi, les astrocytes pourraient constituer un réservoir très important où persiste le virus.

En résumé, la compartimentation du virus et les différents composants du réservoir peuvent requérir des stratégies différentes / complémentaires pour éradiquer le virus des différents sites anatomiques de réplication.

Comment le réservoir est-il constitué ?

La compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans l’établissement et le maintien de la latence du VIH, ainsi que dans la réactivation du virus, peut permettre le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Une fois le virus intégré, la transcription efficace du génome viral requiert le recrutement par la protéine virale Tat du facteur d’élongation P-TEFb à la région LTR du virus. Bijan Sobhian (Institute of human genetics, Montpellier, France) a présenté des résultats¹³IAS reservoir S2.3, THLBA104 qui montrent que Tat forme deux complexes moléculaires avec des caractéristiques fonctionnelles et biochimiques différentes. Le premier complexe, Tatcom1, contient différents facteurs d’élongation, dont P-TEFb1, et est nécessaire pour la trans-activation du virus par Tat. Le complexe existe en absence de Tat, mais Tat augmente l’assemblage et la stabilité du complexe et même son activité cytidine kinase. D’autre part, Olivier Rohr (Université de Strasbourg, France) a continué ses recherches sur le rôle du facteur cellulaire CTIP2 dans la latence du virus¹⁴IAS reservoir S2.2, TUPE0004. Ce facteur, qui fait partie des complexes p-TEFb, contribue à l’établissement de la latence par le recrutement des histones désacetylases HDAC1 et HDAC2 au niveau du promoteur du VIH. CTIP2 peut être recruté par Tat et inhiber l’activité cdk9 kinase, inhiber également l’expression du facteur p21, impliqué dans des processus de prolifération cellulaire, et empêcher ainsi la réactivation du virus. CTIP2 contribue donc à la latence du virus par l’établissement d’un environnement hétérochromatique et par l’inhibition des événements de réactivation.

Le facteur cellulaire p21 peut jouer un rôle déterminant dans l’infection par le VIH. Cette molécule a été montrée capable d’inhiber la réplication du VIH dans des cellules souches hématopoïétiques¹⁵Zhang J et al., « Primitive hematopoietic cells resist HIV-1 infection via p21 », J Clin Invest, 2007, 117, 473-81 et notre groupe a récemment montré qu’elle est aussi capable de bloquer la transcription inverse et l’intégration du VIH et d’autres lentivirus dans les macrophages humains¹⁶Bergamaschi A et al., « The CDK inhibitor p21Cip1/WAF1 is induced by FcgammaR activation and restricts the replication of HIV-1 and related primate lentiviruses in human macrophages », J Virol, 2009, 83, 12253-65. Mathias Lichterfeld (Massachussets General Hospital, Etats-Unis) a montré¹⁷THLBA101 que les cellules T CD4+ des patients qui contrôlent spontanément leur charge virale (HIV controllers) expriment des forts niveaux de p21 et que de ce fait ces cellules sont moins susceptibles à l’infection par le VIH. Ces résultats coïncident en grande partie avec nos propres observations réalisées sur un groupe de HIV controllers de la cohorte ANRS (résultats non publiés), et suggèrent qu’une forte expression de p21 peut contribuer au contrôle de la charge virale chez ces patients.

Le déclenchement des mécanismes conduisant à la latence du VIH dans les cellules T CD4+ en repos pourrait être une conséquence des interactions de ces cellules avec des cellules voisines. Vanessa Evans (Monash University, Victoria, Australie) a montré des données qui suggèrent un rôle possible des cellules dendritiques myéloïdes dans l’établissement de la latence¹⁸IAS reservoir S3.3, TUPE0026. Evans et ses collègues ont trié des cellules T CD4+ en repos qui avaient été préalablement cultivées en présence ou en absence de cellules dendritiques et infectées par un virus VIH portant un gène rapporteur. La présence de cellules dendritiques myéloïdes, mais pas les plasmacytoïdes, provoquait une augmentation du nombre de cellules T CD4+ en repos avec une infection latente. Ce phénomène serait dû à la sécrétion de facteurs solubles par les cellules dendritiques, qui envoient des signaux aux cellules T CD4+ en repos, provoquant des modifications de l’expression de certains gènes (en bonne partie impliqués dans la régulation du cycle cellulaire) et induisant le blocage du VIH après intégration.

Sandrina Da Fonseca (Vaccine and Gene Therapy Institute, Port St Lucie, Etats-Unis) s’est interrogée à son tour sur le rôle du récepteur inhibiteur PD-1 dans l’établissement de la latence du VIH¹⁹IAS reservoir S5.4. Ce récepteur est induit dans les cellules T CD4+ par l’infection VIH. Chez les patients infectés par le VIH, les cellules qui expriment fortement PD-1 contiennent des niveaux plus élevés de virus intégré que les cellules qui n’expriment pas ce récepteur et, d’ailleurs, le niveau d’expression de PD-1 corrèle avec la taille du réservoir. D’autre part, ils ont pu montrer dans des études in vitro que le déclenchement du signal négatif de PD-1 suite à l’interaction avec son ligand PD-1L inhibe la réplication virale. En revanche, le blocage de la voie de signalisation PD-1 induit la production spontanée du virus dans les cellules T CD4+. Ainsi, ces résultats suggèrent que les cellules qui expriment fortement PD-1 sont un réservoir privilégié du VIH, et que la voie PD-1/PD-1L contribue significativement à la latence du virus.

Nouvelles approches thérapeutiques ciblant le réservoir

Le travail de Fonseca mentionné ci-dessus suggère que le blocage de la voie PD-1 pourrait être utilisé pour éliminer le réservoir du VIH. Cette possibilité rejoint la discussion sur la convenance de coupler la thérapie antirétrovirale standard à des approches qui visent à réactiver le virus latent pour pouvoir diminuer ou éliminer le réservoir viral. Les candidats privilégiés à l’heure actuelle comme molécules anti-latence sont les inhibiteurs de HDAC et l’IL-7. Dans le cas de l’IL-7, Vicente Planelles (University of Utah, Etats-Unis) a montré²⁰IAS reservoirs S3.1, WEPDA105 que cette cytokine peut réactiver le virus mais provoque en même temps la prolifération homéostatique des cellules avec une infection latente, confirmant les observations de Nicolas Chomont²¹Chomont N et al., « HIV reservoir size and persistence are driven by T cell survival and homeostatic proliferation », Nature Med, 2009, 15, 893-900. Ceci pourrait finalement épandre le réservoir viral. Par contre, Daria Hazuda (Merck Research Labs, Etats-Unis) a montré des résultats préliminaires prometteurs avec une diminution du niveau d’ADN viral tissulaire quand des singes sous ART avec une infection par SHIV ont reçu l’inhibiteur de HDAC Vorinostat en combinaison avec un activateur de la protéine kinase C²²IAS reservoirs Closing Session. Cependant, ceci n’a pas eu d’impact sur le rebond du virus quand la thérapie antirétrovirale a été interrompue.

Des données récentes suggèrent qu’une intensification de la thérapie antirétrovirale pourrait aussi avoir un effet sur la réplication résiduelle du VIH. Récemment, l’équipe de Javier Martinez-Picado a montré que l’ajout de l’inhibiteur d’intégration raltégravir à une trithérapie standard n’avait pas d’effet sur la charge virale mais augmentait le nombre de copies de virus non intégré chez une fraction de patients sous HAART²³Buzon MJ et al., «HIV-1 replication and immune dynamics are affected by raltegravir intensification of HAART-suppressed subjects», Nature Med, 2010, 16, 460-5. Carolina Garrido (Hôpital Carlos III, Madrid, Espagne) a montré que la substitution d’une trithérapie par raltégravir chez un groupe de patients sous ART avec charge virale indétectable provoquait une augmentation significative des cellules T CD4+²⁴IAS reservoir S5.1, THPDA105.  

Satya Dandekar (University of California, Etats-Unis) a présenté des données²⁵IAS reservoirs, S1.overview montrant que l’initiation de la thérapie pendant la phase aiguë de l’infection SIV chez le singe permet la restauration des cellules T CD4+ dans la muqueuse de l’intestin. Elle permet aussi le rétablissement de la structure et de la fonction de cette muqueuse, la suppression efficace de la charge virale, la préservation des réponses T anti-SIV fonctionnelles et une réduction des niveaux d’activation immunitaire. Ces restaurations ne sont que partielles si la thérapie est initiée en phase chronique de l’infection. Ces données sont complémentaires avec l’observation selon laquelle l’initiation de la thérapie antirétrovirale en primo-infectionPrimo-infection Premier contact d’un agent infectieux avec un organisme vivant. La primo-infection est un moment clé du diagnostic et de la prévention car les charges virales VIH observées durant cette période sont extrêmement élevées. C’est une période où la personne infectée par le VIH est très contaminante. Historiquement il a été démontré que ce qui a contribué, dans les années 80, à l’épidémie VIH dans certaines grandes villes américaines comme San Francisco, c’est non seulement les pratiques à risques mais aussi le fait que de nombreuses personnes se trouvaient au même moment au stade de primo-infection. permet à certains patients de diminuer drastiquement leur réservoir et de contrôler le virus après interruption du traitement²⁶Hutter G et al., «Long-term control of HIV by CCR5 Delta32/Delta32 stem-cell transplantation», NEJM, 2009, 360, 692-8,²⁷résultats non publiés de l’étude Visconti de l’ANRS. Au vu de ces données, il est tentant de penser que les effets de l’intensification thérapeutique pourraient être plus nets si la thérapie était initiée précocement. Cette question est au coeur de l’essai clinique Optiprim de l’ANRS.