Projets et candidats lauréats

Activités anti-VIH des 12 sous-types d’interféron alpha

Les études de l’inhibition de la réplication du VIH par l’interféron alpha sont généralement limitées à l’utilisation d’un seul sous-type (alpha 2). Cependant, le génome humain code pour 12 sous-types, qui lient le même récepteur, mais avec des affinités différentes, et sont capables d’induire l’expression de séries de gènes communs et d’autres spécifiques à chaque sous-type. En conséquence, leur efficacité antivirale est différente à la fois sur un virus donné et sur des virus appartenant à des familles différentes.

Concernant le VIH, des publications relativement récentes ont démontré que certains sous-types sont plus efficaces que d’autres.  Nous avons entrepris une étude systématique de l’effet anti-VIH des 12 sous-types d’IFN alpha. Nous avons initialement confirmé une hiérarchie de l’effet antivirale sur la réplication du virus. Ensuite, de façon originale, nous avons mis en évidence des spécificités dans leur puissance d’inhibition sur des étapes précises du cycle viral.  Pour identifier des facteurs potentiellement responsables des différences d’inhibition observées, nous avons conduit une analyse de l’expression des ARN (RNAseq) par des cellules exposées à chaque sous-type ; analyse que nous avons réalisée par séquençage profond, à génome entier. Cette analyse a permis d’identifier un nombre restreint de gènes induits spécifiquement par certains sous-types. Notre but est d’identifier, parmi ces gènes, ceux qui sont responsables de l’inhibition observée à chaque étape du cycle viral. Le caractère non-biaisé de notre approche (RNAseq) nous permettra d’explorer l’implication de facteurs inattendus. En effet, notre analyse a mis en évidence l’induction de l’expression de gènes jusqu’alors non associés à la réponse interféron.

Cette étude nous permettra de définir le potentiel anti-VIH des IFN-alpha, qui se révèle bien plus vaste qu’initialement imaginé.  L’identification de nouveaux facteurs capables de cibler des étapes précises du cycle viral pourra inspirer des approches antivirales novatrices.

Les lymphocytes T CD4 + sont les principales cibles de l’infection par le VIH-1. Le virus est reconnu par les senseurs du système immunitaire inné dès son entrée dans les cellules cibles, conduisant à la production de cytokines antivirales et pro-inflammatoires. Cependant, l’infection des lymphocytes T CD4 + par le VIH-1 conduit à une production extrêmement faible d’IFN qui ne permet pas une activation suffisante de la réponse antivirale, suggérant que le virus est capable de bloquer cette réponse qui serait délétère pour sa réplication.

L’autophagie est une voie catabolique majeure impliquée dans plusieurs fonctions cellulaires importantes. Notamment, c’est un mécanisme d’immunité intrinsèque car il permet la dégradation des agents pathogènes après leur entrée dans les cellules cibles. De plus, l’autophagie permet la dégradation de plusieurs médiateurs de l’immunité innée permettant un retour à un état basal du système immunitaire après son activation suite à une infection. Par conséquent, les agents pathogènes ont développé des mécanismes leur permettant de bloquer l’autophagie ou de l’utiliser à leur propre profit afin de favoriser leur réplication. En particulier, de plus en plus d’études montrent que les virus utilisent l’autophagie pour bloquer la réponse IFN. Dans ce contexte, les mitochondries et les peroxisomes sont deux organelles cellulaires impliquées dans la réponse immunitaire innée et qui sont ciblées par l’autophagie au cours d’infections virales.

Nous avons montré que les protéines d’enveloppe du VIH-1 (Env) induisent l’autophagie dès la phase d’entrée du VIH-1 dans les LT CD4+ mais ce processus est rapidement bloqué et inhibé dans ces cellules lorsque l’infection devient productive, suggérant que le VIH-1 a développé des stratégies pour le contrôler. De façon intéressante, nos résultats préliminaires indiquent que l’autophagie, induite transitoirement à l’entrée du virus dans les LT CD4+, favorise sa réplication. Récemment, nous avons montré que les peroxysomes sont des cibles de l’autophagie induite par Env (mécanisme appelé « pexophagie »). De plus, nos résultats (non publiés) suggèrent que les mitochondries pourraient être ciblées par l’autophagie induite dans les phases précoces de l’infection des LT CD4+ par le VIH-1 (processus appelé « mitophagie »). Ces deux organelles, mitochondries et peroxysomes, sont d’important médiateurs de la réponse au stress oxydatif.

Notre projet a pour objectif de caractériser plus en avant les processus de mitophagie et de pexophagie induits dans les étapes précoces de l’infection par le VIH-1 et de définir leurs conséquences sur la réponse immunitaire contre ce virus. Il se décline en 3 grandes étapes :

– Etude de la dynamique de dégradation des mitochondries et des peroxysomes dans les premières étapes de l’infection par le VIH-1.

– Recherche des mécanismes d’autophagie sélective impliqués dans la dégradation des mitochondries et des peroxysomes.

– Effet de la dégradation des mitochondries et des peroxysomes sur l’état oxydatif de la cellule infectée et conséquences sur l’homéostasie cellulaire, la réponse immunitaire innée et l’inflammasome.

Plusieurs travaux font état du rôle de l’autophagie au cours de l’infection par le VIH-1 dans différents contextes cellulaires mais aucune étude n’a mis en évidence son rôle dans les 1ères étapes du cycle de réplication du virus dans les LT CD4+. Il est donc important de progresser dans cette compréhension afin de pouvoir proposer, à plus long terme, de nouvelles stratégies thérapeutiques basées sur la réponse cellulaire.

Les interférons (IFN) de type I limitent la réplication et la dissémination du VIH-1 par l’induction de gènes appelés gènes stimulés par l’IFN (ISG de l’anglais interferon-stimulated genes). Les IFN sont impliqués dans la suractivation du système immunitaire pendant la phase chronique de l’infection par le VIH-1 et impactent aussi la formation des réservoirs du VIH-1. Les cellules dendritiques (CD) sont fortement résistantes à l’infection par le VIH-1 du fait de l’expression de facteurs de restriction comme SAMHD1. La protéine Vpx (codée par le VIH-2 et introduite expérimentalement dans les CD) induit la dégradation de SAMHD1 et permet une infection robuste de CD en augmentant la transcription inverse ce qui permet aux CD de détecter l’infection grâce à la protéine cGAS. cGAS induit alors la production d’IFN par l’intermédiaire d’une voie biologique impliquant les protéines STING, TBK1 et IRF3. Nous avons récemment découvert les réseaux transriptionnels induit par le VIH-1 dans les CD en utilisant l’inférence de réseaux de facteurs de transcription (FT) (Johnson et al, Cell Report, 2020). Parmi les FT prédit comme impactant la maturation des CD en réponse à l’infection par le VIH-1, circadian locomotor output cycles kaput (CLOCK) est parmi les plus importants. CLOCK peut, avec BMAL1, former un complexe régulateur du cycle circadien cellulaire. CLOCK est aussi connu pour réguler le métabolisme énergétique. Comme notre modèle a montré une activité différente de CLOCK dans les CD infectées matures par rapport aux immatures, nous nous demandons si diminuer l’expression de ce gène peut changer la réponse des CD à l’infection par le VIH-1. Nos résultats préliminaires montrent que la diminution d’expression de CLOCK par shARN dans les CD dérivées de monocytes (moCD), induit une réduction drastique de l’induction d’IFN et des ISG par le VIH-1. Nous proposons : 1) de regarder si CLOCK impacte l’activation de la voie cGAS par le VIH-1 ; 2) de tester expérimentalement si le rôle de CLOCK nécessite son activité régulatrice du rythme circadien ; 3) d’étudier les liens entre CLOCK, la production d’IFN et le métabolisme cellulaire dans le contexte de l’infection des moCD par le VIH-1. Une meilleure compréhension des interconnexions entre CLOCK, le VIH-1, la sécrétion d’IFN et le métabolisme cellulaire pourrait aider à développer de nouvelles stratégies pour booster la réponse immunitaire innée dirigée contre le VIH-1 (pour limiter la propagation et/ou l’établissement des réservoirs du VIH-1) et/ou à contrôler l’inflammation chronique induite par le VIH-1.

Contexte : L’Afrique de l’Ouest est fortement frappée par l’hépatite B, l’infection VIH et la syphilis, dont la co-infection aggrave le risque de transmission mère-enfant (TME) et ses complications néonatales. La morbi-mortalité liée à la TME de ces infections est préoccupante dans cette région, où l’implémentation d’interventions pour la prévention de la TME (PTME) a pris un retard considérable. Pourtant la TME du VIH, de la syphilis et du VHB peut être évitée grâce à des interventions simples et efficaces dont l’intégration dans un modèle de « triple élimination », récemment proposé par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et soutenue par l’ANRS, pourrait permettre d’accélérer le contrôle et l’élimination de ces infections.

Le projet de recherche proposé ici (TRI-MOM, Phase 2) s’inscrit dans la continuité du projet TRI-MOM Phase 1, financé par Expertise France (2022-2025) dont l’objectif principal est d’implémenter une stratégie simplifiée, intégrée et coordonnée de triple élimination de la TME VIH/Syphilis/VHB dans 8 structures de santé maternelle et infantile du Burkina Faso et de la Gambie. La stratégie proposée comprend également un volet de renforcement des capacités des femmes à partir d’une approche communautaire et participative. Une telle stratégie n’a jamais été expérimentée jusqu’à présent en Afrique subsaharienne (ASS).

Objectifs : L’objectif principal du projet TRI-MOM phase 2 est d’évaluer l’efficacité de la stratégie de triple élimination implémentée au cours de la grossesse dans le projet TRI-MOM Phase 1 sur la réduction du risque de TME du VHB chez les enfants nés de mères dépistées positives pour le VHB durant la Phase 1. Les objectifs secondaires comprennent l’analyse i) du risque de TME du VIH et de la syphilis chez les enfants exposés nés des mères ayant bénéficié de la stratégie ; ii) des facteurs d’échec de la PTME des infections ; iii) de la morbi-mortalité maternelle et infantile ; iv) de la rétention dans les soins ; v) de la sévérité de la maladie hépatique et du traitement antiviral VHB au long cours ; vi) des bénéfices psychosociaux du programme de renforcement des capacités des femmes ; et vii) du coût-efficacité de la stratégie dans les deux pays.

Méthodes : Il s’agit d’une étude de cohorte des couples mères-enfants dont les mères ont été testées positives à l’une (ou plusieurs) des 3 infections ciblées durant leur grossesse et inclus dans le projet TRI-MOM Phase 1. Les couples mères-enfants (n=1891; n=479 au Burkina Faso et n=1,412 en Gambie) seront inclus dans la cohorte à partir de l’accouchement et suivis jusqu’à 6 mois (pour les infections VHB et syphilis) ou 18 mois (pour l’infection VIH) après l’accouchement dans les 8 structures de santé, urbaines ou rurales, participant au projet TRI-MOM Phase 1.

Un recueil de données biocliniques sera réalisé à chacune des visites de suivi (J7, M2, M3, M4, M6, ainsi que M9 et M18 pour les couples mères-enfant VIH) et des données socio-économiques et comportementales seront collectées à partir de questionnaires administrés en face-à-face à J7, M3 et M6. Enfin, des entretiens qualitatifs seront conduits avec environ 15 femmes et 15 soignants dans chacun des pays.

Le critère de jugement principal de l’étude sera la proportion d’enfants testés positifs pour l’antigène HBs à l’âge de 6 mois, qui sera comparé à des données historiques mesurant le taux de TME en l’absence de traitement prophylactique maternel pendant la grossesse. La présence d’une syphilis congénitale sera évaluée à la naissance et le statut sérologique des enfants pour le VIH sera évaluée à  M18.

Retombées attendues : Le projet évaluera l’impact d’une stratégie innovante et simplifiée de triple élimination de la TME du VIH/Syphilis/VHB en ASS. Ainsi, notre étude fournira des données nouvelles qui pourront guider les programmes nationaux de lutte conte le VIH et les hépatites virales ainsi que les prochaines recommandations de l’OMS pour la prévention de la TME du VHB.

L’initiation d’une multithérapie antirétrovirale chez le nourrisson infecté par le VIH dans les premiers mois de vie entraine dans la plupart des cas le contrôle de la réplication virale, limite la dissémination et la taille des réservoirs, préserve la réponse immunitaire humorale et cellulaire et réduit drastiquement la mortalité. Ainsi, avec la diffusion large des antirétroviraux, l’observation dans les files actives d’enfants infectés par le VIH avec des sérologies négatives n’est plus un phénomène exceptionnel : ils représentent 26% des enfants de l’étude ANRS 12225-Pediacam. Cette situation est un véritable défi en clinique dans la mesure où les mécanismes impliqués dans sa survenue ne sont pas élucidés. Plusieurs pistes explorées dans le contexte des pays du Nord et dans de rares pays du Sud mettent en avant la précocité du TARV chez l’enfant qui contrôlerait très rapidement la réplication virale entrainant une absence d’antigène pour stimuler le système immunitaire et les déterminants génétiques associés à un meilleur contrôle immunitaire. L’identification de ces mécanismes pourrait contribuer de façon déterminante à la compréhension du contrôle de la réplication virale du VIH post traitement antirétroviral qui aujourd’hui constitue un défi très important dans le champ de la recherche sur l’infection VIH pédiatrique. En même temps, elle fournira aux cliniciens des éléments pour mieux gérer cette situation. La cohorte ANRS – Pediacam nous offre une opportunité d’explorer en Afrique sub-Saharienne cette question de part sa conception comportant un groupe d’enfants infectés par le VIH traités précocement et deux groupes témoins d’enfants non infectés nés de mères séropositives ou négatives pour le VIH, sa durée de suivi (démarrage en 2007) et la constitution d’une biothèque bien documentée. Pour ce faire, nous privilégierons trois orientations majeures dans cette étude physiopathologique : l’exploration du statut immunitaire lors de l’exposition au VIH en primo-infection, la description plus fine du réservoir (mesure du réservoir viral (ADN VIH total et ADN VIH intégré sur PBMC), de l’activité du réservoir VIH  (ARN messagers du VIH associés aux cellules), et virémie résiduelle (Charge virale ultrasensible)), et l’exploration des déterminants génétiques (HLA et KIR).

Cette étude nichée dans la cohorte ANRS 12225 – Pediacam III comportera deux phases dans sa mise en place : une étude cas-témoins (phase rétrospective) dans laquelle les cas seront constitués d’enfants infectés par le VIH ayant eu au cours de leur suivi médical au moins une sérologie VIH négative faite par ELISA. A côté, seront constitués quatre groupes témoins d’enfants ayant toujours eu une sérologie positive au cours du suivi avec bon contrôle virologique, avec mauvais contrôle virologique, d’enfants non infectés nés de mères séropositives, d’enfants nés de mères séronégatives pour le VIH. Les cas et les témoins seront stratifiés sur l’âge gestationnel (<37 et ≥37 semaines) et l’année de naissance (2007-2008 et 2009-2010). Pour tous les enfants inclus dans cette phase, les analyses porteront sur les données mesurées à partir de la biothèque déjà disponible durant la phase de primo-infection avant l’initiation des HAART, à 6 mois après la fin de la première série des vaccins du PEV, et à 2 ans. Une étude transversale (phase prospective) sera proposée à tous les enfants inclus et toujours suivis dans la cohorte, permettant de constituer une biothèque ad hoc lors de deux visites successives, afin de mesurer des paramètres non mesurables sur la biothèque constituée dans la petite enfance. Aujourd’hui ces enfants ont entre 8 et 12 ans, et il très important de constituer une biothèque avant leur entrée dans l’adolescence.

Au delà des avancées dans la compréhension des mécanismes expliquant le phénomène de séronégativation, les résultats pourraient permettre de prédire la taille du réservoir viral et la reconstitution des lymphocytes T CD4 chez les sujets compliants. De plus, ces résultats associés à la banque d’échantillons sanguins générée permettront d’envisager des futures études et faciliter le renforcement du transfert de technologie.