Ransy_Doris_2015_these - Papyrus : Université de Montréal

Université de Montréal
Étude de l’évolution du tropisme et de la pression sélective
exercée sur le gène de l’enveloppe du virus de
l’immunodéficience humaine de type 1 au cours de la
grossesse et à l’échelle de la population.
par
Doris Ransy
Département de microbiologie et immunologie
Faculté de médecine
Thèse présentée à la Faculté de Médecine
en vue de l’obtention du grade de Doctorat
en Microbiologie et Immunologie
Fevrier, 2015
© Doris Ransy, 2015

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Résumé
Introduction. Le VIH-1 évolue en fonction de la réponse immunitaire spécifique de l’hôte. La
pression sélective exercée par la réponse immunitaire VIH-spécifique de l’hôte entraine
l’évolution des gènes viraux et à terme détermine l’évolution de la maladie. Cette évolution du
virus à l’échelle d’un individu façonne également l’évolution du virus à l’échelle de la
population et détermine le devenir de l’épidémie. Le VIH utilise les corécepteurs d’entrée
CCR5 (virus R5) et CXCR4 (virus X4) afin d’infecter la cellule cible, et l’évolution du
tropisme du virus de R5 vers X4, appelé switch du tropisme, est associé à la progression de la
maladie. Les virus R5 sont rencontrés en début d’infection tandis que les virus X4
apparaissent en fin de maladie chez un certain de nombre de patients et sont considérés
comme plus virulents. La pression sélective immunitaire exercée sur le gène de l’enveloppe
(env) peut donc entrainer l’évolution du tropisme du VIH. La grossesse est un état immunitaire
particulier considéré comme étant principalement caractérisé par un biais Th2 nécessaire à
l’établissement de la tolérance materno-fétale. Le switch de tropisme de R5 vers X4 en
grossesse n’a jamais été documenté, de même que l’évolution des déterminants du tropisme à
l’échelle de la population.
Hypothèses. Les changements immunitaires associés à l’initiation et la progression de la
grossesse engendrent des changements dans la pression immunitaire exercée sur l’enveloppe
et peuvent favoriser le switch du tropisme. L’évolution du tropisme du VIH-1 peut être
observé à l’échelle de la population au même titre que l’évolution de l’enveloppe virale.
Objectifs. Analyser l’évolution du tropisme et décrire la pression sélective sur l’enveloppe des
femmes enceintes infectées par le VIH-1. Analyser l’évolution des déterminants du tropisme à
l’échelle de la population.
Méthodes. Nous avons dans un premier temps analysé l’évolution des déterminants du
tropisme et déterminé le génotype et phénotype du VIH-1 chez 19 femmes enceintes issues de
la cohorte du centre maternel et infantile sur le SIDA de l’hôpital Sainte-Justine (CMIS). Nous
avons ensuite caractérisé et comparé la pression sélective exercée sur env, par une méthode
bayésienne, chez 31 femmes enceinte et 29 femmes non-enceintes. Enfin, nous avons analysé

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et comparé des déterminants du tropisme entre des séquences d’enveloppe contemporaines et
anciennes, issues des bases de données du NCBI.
Résultats. Nos résultats montrent la présence de virus X4 chez la moitié de notre cohorte, et
un switch de tropisme de R5 vers X4 chez 5/19 sujets. Les séquences des femmes enceintes
présentaient des taux de substitutions plus élevées que celles des femmes non-enceintes. La
pression sélective dans la région C2 était plus faible chez les femmes enceintes que chez les
femmes non-enceintes, et différait dans 4 positions entre ces 2 groupes. Cette sélection
diminuait au cours de la grossesse chez les patientes traitées. Enfin, une accumulation de
mutations X4 a été observée dans les séquences R5 contemporaines par rapport aux séquences
R5 anciennes.
Conclusion. Les changements immunitaires associés à la grossesse semblent induire des
modifications subtiles dans la pression sélective exercée sur env, suffisant à influencer
l’évolution du tropisme de R5 vers X4. Un switch du tropisme à l’échelle de la population
impliquerait une épidémie évoluant vers une plus grande virulence du virus. Nos résultats sont
d’importance en ce qui concerne la prophylaxie antirétrovirale pour la santé de la mère et la
prévention de la transmission mère-enfant du VIH-1. Ils sont aussi importants concernant
l’avenir de la thérapie antirétrovirale dans le contexte d’une épidémie évoluant vers une plus
grande virulence
Mots-clés : VIH-1, tropisme, grossesse, pression sélective

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Abstract
Introduction. HIV-1 evolves as a function of the immune specific response of the host. The
selective pressure exerted by HIV-specific immune responses lead to the evolution of the viral
genes and ultimately determine the evolution of the disease. HIV evolution at the individual
level also shapes the evolution of the virus the population level and determines the future of
the epidemic. HIV enters the target cell via CCR5 (R5 viruses) or CXCR4 (X4 viruses)
coreceptors, and switch of tropism from R5 to X4, is associated with progression disease.
Indeed, R5 virus characterize earlier stages of infection while X4 emerge at later disease
stages in some patients and are considered more virulent. The immune pressures exerted on
the envelope gene (env) can therefore cause HIV coreceptor switch. Pregnancy is considered a
particular immune state mainly characterized by a Th2 bias necessary for the establishment of
materno-fetal tolerance. Tropism switch from R5 to X4 during pregnancy has never been
documented, and changes in the determinants of tropism during the HIV epidemic at the
population level have never been reported.
Hypotheses. Immune changes associated with initiation and progression of pregnancy
generate changes in the immune pressure exerted on env and may influence coreceptor tropism
switch. The evolution HIV-1 coreceptor tropism can be observed at the population level as
well as the evolution of the viral envelope.
Objectives. Analyze the evolution of tropism and describe the selective pressure on the
envelope of pregnant women infected with HIV-1. Analyze the evolution of the determinants
of tropism in at the population level.
Methods. We first analyzed the evolution of determinants of tropism and determined the
genotype and phenotype of HIV-1 in 19 pregnant women from centre maternel et infantile sur
le SIDA de l’hôpital Sainte-Justine (CMIS). We then characterized and compared the selective
pressure on env, using a Bayesian method, in 31 pregnant and 29 non-pregnant women.
Finally, we analyzed and compared the determinants of tropism between contemporary and
early envelope sequences retrieved from the NCBI databases.
Results. Our results show the presence of X4 virus in half of our cohort, and R5 to X4 tropism
switch in 5/19 subjects. Higher substitution rates were found in sequences from pregnant