Résistance au VIH1 chez les individus exposés non infectés : la

revue
Résistance au VIH1 chez les individus exposés
non infectés : la recherche des mécanismes
entre lumière et zones d’ombre
A. Saez-Cirion
D. Scott-Algara
G. Pancino
Unité de biologie des rétrovirus,
département de virologie, Institut Pasteur,
25 rue du Docteur-Roux, 75724 Paris
Cedex 15
<[e-mail]>
Résumé.Des individus, appelés ici « ENI » (exposés mais non infectés), ne
présentent aucun signe d’infection malgré des expositions répétées au VIH1.
Depuis plus de dix ans, de nombreuses équipes s’efforcent de comprendre les
mécanismes de résistance chez ces individus, et notamment d’identifier les
facteurs d’hôte qui contribuent à leur protection contre le VIH1. Deux principa-
les hypothèses, non exclusives, sont explorées : 1) les ENI sont résistants à
l’infection par le VIH1 grâce à des défenses antivirales innées, génétiques et/ou
immunitaires ; 2) les ENI sont protégés de l’infection par des réponses immuni-
taires spécifiques qui neutralisent ou éliminent le virus. Divers mécanismes ont
été associés à la résistance au VIH1 dans des études sur différentes populations
à haut risque, bien qu’aucun ne puisse à lui seul expliquer la résistance dans tous
les cas. La résistance à l’infection par le VIH1 apparaît liée à la contribution de
multiples facteurs dont le poids relatif peut varier selon l’origine ethnique,
l’environnement et le mode d’exposition des ENI.
Mots clés :VIH1, exposé non infecté, résistance, défense innée, réponse
immune spécifique
Abstract.Some individuals, dubbed here « EU » (exposed but uninfected), do
not show any sign of infection in spite of repeated exposures to HIV1. For more
than ten years a considerable research effort is made to uncover the mechanisms
of resistance to HIV1 in EUs including host factors of protection. Two main not
exclusive hypotheses are explored : 1) EUs are resistant to HIV1 infection ought
to antiviral innate defences, either genetic or immune ; 2) EUs are protected from
infection by immune specific responses that neutralise or eliminate the virus.
Various mechanisms have been associated to the resistance to HIV1 infection in
studies on different high-risk populations, although none of them can explain all
the cases. The resistance to HIV1 infection seems to be linked to the contribution
of multiple factors whose relative weight can differ according to EUs ethnic
origin, environment and way of exposure.
Key words:HIV1, exposed uninfected, resistance, innate defence, specific
immune response
Bien qu’exposés au VIH1 de façon répétée, des individus
restent sans signe apparent d’infection (individus exposés
mais non infectés, ENI) par les tests sérologiques standard
(Elisa et western-blot) utilisés pour détecter des immuno-
globulines G anti-VIH1 et par PCR sur les gènes viraux.
Des ENI ont été identifiés au sein de groupes à risque
d’infection par le VIH1, tels des prostituées ou des toxico-
manes par voie intravasculaire (TVI), de partenaires régu-
liers de sujets séropositifs ou d’hémophiles transfusés avec
des préparations de facteur VIII contaminées, en Europe et
aux États-Unis, mais aussi dans des pays d’Afrique ou
Tirés à part : G. Pancino
Virologie 2005, 9 : 55-63
Virologie, Vol. 9, n° 1, janvier-février 2005 55
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d’Asie où la prévalence de l’infection par le VIH1 est très
élevée [1-3]. Une évaluation quantitative du phénomène de
résistance au VIH1 est difficile car la majorité des études
sur les ENI sont transversales ou concernent des petits
groupes d’individus. Toutefois, une étude décennale sur
l’incidence de l’infection par leVIH1 au sein d’une cohorte
de 424 prostituées à Nairobi, Kenya, a documenté que
60 prostituées (14 %) sont restées séronégatives au VIH1
(dans les tests standard) malgré des pratiques à risque
pendant plus de trois ans [1]. Une étude épidémiologique
sur une population de 280 toxicomanes intravasculaires à
Hô Chi Minh Ville, Vietnam, a permis d’identifier 41 toxi-
comanes (14,6 %) demeurés séronégatifs malgré des com-
portements à haut risque pendant plus de 10 ans, révélés par
une séroprévalence entre 80 et 100 % d’autres infections
virales (HBV, HCV, HTLV) transmises par voie sanguine
[4]. De nombreuses études ont essayé d’identifier les méca-
nismes de la résistance au VIH1, mais l’interprétation des
résultats est compliquée par la difficulté à prouver que
l’absence de transmission du VIH1 chez les ENI est réelle-
ment due à une protection ou à une résistance à l’infection
et non à une exposition insuffisante ou à la chance. En effet,
si la probabilité de transmission duVIH1 par transfusion de
produits contaminés est proche de 100 %, la probabilité de
transmission par partage d’aiguilles est de l’ordre de 1 % et
celle par exposition sexuelle est plus faible et très variable.
La probabilité de transmission du VIH1 par contact hétéro-
sexuel a été évaluée entre 0,1 et 0,3 % selon les populations
étudiées et des paramètres tels que la charge virale du
partenaire et la présence ou non de maladies ulcératives [5].
Néanmoins, les études longitudinales qui ont réalisé un
suivi prolongé de groupes d’individus à haut risque d’infec-
tion indiquent l’existence d’une réelle résistance ou d’une
protection contre l’infection par le VIH1 chez les ENI [1,
3]. En outre, des réponses humorales (non détectables dans
les tests sérologiques standard) et/ou cellulaires spécifiques
du VIH1 ont été décelées dans des proportions significati-
ves d’ENI (voir ci-dessous), confirmant que ces sujets ont
été en contact avec le VIH1.
La sensibilité aux infections, y compris à l’infection par le
VIH1, dépend de facteurs génétiques, environnementaux et
immunologiques ; elle varie grandement d’un individu à
l’autre [6]. Il est probable que, au sein de groupes à risque,
les ENI qui sont exposés pendant de nombreuses années
soient sélectionnés soit pour leur résistance naturelle à
l’infection par le VIH, soit pour leur capacité à développer
des réponses protectrices capables de contrôler la réplica-
tion virale initiale et de résoudre une infection naissante.
Les ENI, par conséquent, représentent un sujet d’étude de
la plus grande importance, susceptible de révéler soit des
mécanismes innés de restriction de l’infection par le VIH1,
soit les paramètres d’une réponse immune efficace. En
effet, c’est en étudiant un groupe d’ENI qu’une mutation du
corécepteur CCR5 qui bloque l’entrée duVIH1 a été décou-
verte (voir ci-dessous) [7]. Nous passerons en revue les
résultats les plus significatifs de la littérature concernant les
facteurs de protection d’hôte innés ou acquis qui ont été
associés à la résistance auVIH1 ainsi que quelques données
de notre laboratoire. Le tableau 1 résume les mécanismes
potentiels qui ont été identifiés jusqu’à maintenant. Seules
quelques références représentatives parmi le très grand
nombre de publications sur le sujet sont mentionnées.
Mécanismes innés de protection contre
l’infection par le VIH1
Restriction cellulaire de l’infection
Une corrélation entre la résistance des ENI à contracter le
VIH1 et une résistance à l’infection in vitro a été recher-
chée, avec des résultats apparemment discordants. Alors
qu’une sensibilité réduite des cellules d’ENI à être infec-
tées in vitro par le VIH1 a été mise en évidence par diverses
études, d’autres n’ont pas trouvé de différences significati-
Tableau 1.Facteurs d’hôte impliqués dans la protection contre l’infection par le VIH1
Facteur ENI Références
Sensibilité réduite à l’infection in vitro : résistance T CD4+
(associée ou non à mutations du CCR5)
Partenaires de sujets VIH1+, toxicomanes i.v. [3, 8]
Sensibilité réduite à l’infection in vitro : inhibition par T
CD8+ (CAF, b-chimiokines, a-défensines ? autres ?)
Partenaires de sujets VIH1+, prostituées,
hémophiles, toxicomanes i.v.
[8, 9, 11-13, 33]
Types HLA Prostituées, partenaires de sujets VIH1+ [18, 20]
Activation NK Toxicomanes i.v. [24]
Anticorps anti-CD4, -CCR5, -HLA Partenaires de sujets VIH1+, toxicomanes i.v. [25-28]
Réponse spécifique humorale Partenaires de sujets VIH1+, prostituées,
toxicomanes i.v.
[34-36, 38, 40]
Réponse spécifique T CD4 Partenaires de sujets VIH+, prostituées,
toxicomanes i.v.
[34, 41, 42]
Réponse spécifique T CD8 Partenaires de sujets VIH1+, prostituées,
toxicomanes i.v.
[2, 21, 43, 53]
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ves entre ENI et témoins [8-10]. Notre équipe a montré
l’existence d’une réduction significative, en comparaison à
des témoins non exposés, de la sensibilité des cellules
mononucléées du sang (PBMC) à l’infection par le VIH1
chez des TVI ENI au Vietnam (figure 1) et chez des parte-
naires hétérosexuels ENI de patients infectés par le VIH1
en République centrafricaine [3, et E. Bégaud et
G. Pancino, résultats non publiés]. Dans nos études, ainsi
que dans d’autres, cette résistance à l’infection a été prin-
cipalement associée à deux types de mécanismes, l’un lié à
la sécrétion de facteurs inhibiteurs par les cellules T CD8+,
l’autre due à une résistance intrinsèque des cellules cibles,
les lymphocytes T CD4
+
(figure 2).
Les b-chimiokines peuvent inhiber l’entrée des souches R5
du VIH1 en se fixant sur leur récepteur CCR5. Une produc-
tion augmentée de b-chimiokines par les PBMC et/ou les
cellules T CD8+ des ENI a été décrite mais elle n’est pas
observée dans toutes les études [10-12]. Une augmentation
de la sécrétion d’un facteur suppressif de la réplication du
VIH1, produit par les cellules CD8+ (CD8 antiviral factor,
CAF) et non encore identifié, a également été observée chez
des ENI en comparaison avec des témoins non exposés
[13]. Quelle que soit la nature du (des) facteur(s) responsa-
ble(s) de l’inhibition du VIH1, les résultats de nombre
d’études, y compris les nôtres, suggèrent que la suppression
virale par les cellules T CD8+ joue un rôle considérable
dans la résistance à l’infection [3, 8, 13, 14].
Une restriction de la réplication virale dans les cellules T
CD4+ a également été associée à la résistance chez des
ENI. L’étude du polymorphisme génétique du CCR5 chez
des ENI dont les lymphocytes T CD4
+
étaient résistants à
l’infection par des virus R5, a permis l’identification d’une
délétion de 32 paires de bases de la région codante du gène
(CCR5D32) [7]. Cette mutation génère une molécule non
fonctionnelle et rend les cellules des individus homozygo-
tes résistantes à l’infection par des souches R5 du VIH1,
considérées comme responsables de la majorité des épiso-
des de transmission. Pourtant, cette mutation, à l’état ho-
mozygote, n’est décelée que chez environ 1 % des indivi-
dus d’origine caucasienne et est absente au sein des
populations asiatiques et africaines [15] ; elle ne peut donc
pas expliquer la résistance au VIH1 dans ces régions.
D’autres mutations rares du CCR5 ont été décrites dans des
cas isolés de résistance à l’infection chez des ENI cauca-
siens [16] et nous avons récemment décrit deux nouveaux
variants du CCR5, qui en affectent l’expression et la fonc-
tion, chez des ENI et des individus non infectés auVietnam
[17]. D’autres cas de restriction spécifique aux virus R5,
dont les mécanismes restent inconnus, ne sont expliqués ni
par des mutations du CCR5, ni par une diminution de
l’expression du corécepteur à la surface cellulaire [A. Saez-
Cirion et G. Pancino résultats non publiés]. Dans des cas
plus rares, la résistance des cellules T CD4+ à l’infection
par le VIH1 est indépendante du tropisme pour les corécep-
teurs et implique des mécanismes de restriction post-entrée
[3].
Autres facteurs génétiques de prédisposition
Types HLA
Les molécules HLA de classes I et II déterminent le réper-
toire des réponses immunitaires T. Par conséquent, de nom-
breuses études ont abordé la question du rapport entre la
sensibilité à l’infection par le VIH1 et le polymorphisme
des gènes du complexe HLA. Toutefois, dans la plupart de
50403020100
Résistants à l'infection in vitro %
3 virus
2 virus
Primaire
X4
R5
Témoins
ENI
Figure 1. Résistance des PBMC à l’infection in vitro par le
VIH1. Les PBMC provenant de toxicomanes intravasculaires ENI
vietnamiens ou de témoins non exposés ont été infectées en
parallèle avec des souches du VIH1 à tropisme CCR5 (R5) ou à
tropisme CXCR4 (X4) ou avec un isolat primaire. La résistance à
l’infection est définie comme une production virale (mesurée par le
niveau d’antigène p24 dans les surnageants de cellules infectées)
inférieure d’au moins un log à celle d’une culture de PBMC de
référence (au pic d’infection, 10-13 jours après infection). En
abscisse, les pourcentages des cas de résistance dans les popu-
lations étudiées (ENI = 45 ; témoins = 50). Les histogrammes
montrent les proportions d’ENI (barres grises) et de témoins
(barres blanches) résistants à l’infection par le virus R5, X4, ou à
l’isolat primaire, ainsi que les proportions des individus résistants à
2 des 3 virus utilisées ou aux 3 virus.
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ces études, le nombre d’individus étudiés est trop limité
pour permettre d’établir solidement la significativité de ces
associations [18, 19]. Une étude plus large sur une cohorte
de prostituées à Nairobi a montré une association entre des
haplotypes particuliers du HLA de classes I (supertype
HLA-A2/6802) et II (DRB1*01) et un risque réduit de
séroconversion [20]. Remarquablement, certains épitopes
CTL restreints par ces allèles HLA de classe I sont préfé-
rentiellement reconnus par les cellules des femmes ENI en
comparaison avec les femmes VIH-positives de cette co-
horte [20, 21]. Les auteurs suggèrent que la réponse cyto-
toxique dirigée contre ces épitopes pourrait être plus effi-
cace et capable par conséquent d’éliminer les cellules
infectées par le VIH. Une étude récente sur une cohorte
d’homosexuels américains n’a en revanche détecté aucune
association entre allèles HLA de classe II et résistance à
l’infection [22].
Réponses immunes innées
Cellules NK
Les cellules NK pourraient contribuer à la résistance à
l’infection par la sécrétion de b-chimiokines ou d’autres
molécules antivirales [23] ainsi que par leur activité cyto-
toxique. Toutefois, peu d’études ont abordé la fonction
putative des cellules NK dans la protection chez les ENI.
Dans une étude récente, nous avons mis en évidence une
augmentation des activités cytotoxique et sécrétoire NK
chez des TVI vietnamiens, en comparaison avec des té-
moins séronégatifs non exposés et également avec d’autres
toxicomanes qui ont séroconverti au cours de l’étude (fi-
gure 3) [24]. Nous avons détecté une activité cytotoxique et
une sécrétion de cytokines et de b-chimiokines par les
cellules NK des ENI, même en l’absence de stimulations
extrinsèques (figure 3,B), ce qui suggère la présence d’une
activation des cellules NK in vivo.
Anticorps naturels
D’autres facteurs immunitaires non spécifiques mais capa-
bles d’inhiber l’entrée du VIH1 ont été détectés chez des
ENI partenaires d’individus infectés par le VIH1. Il s’agit
d’auto-anticorps dirigés contre les molécules CD4 et CCR5
qui servent de récepteur et de co-récepteur au VIH1 [25,
26].
La présence d’anticorps dirigés contre les molécules HLA
de classe I a été également décrite chez des ENI, mais elle
n’a pas été confirmée dans toutes les études [27, 28]. Des
discordances de molécules HLA de classe II entre ENI et
leurs partenaires VIH-positifs a été également rapportée
[29]. Il a ainsi été proposé qu’une réponse allogénique
contre les molécules HLA incorporées dans les particules
du VIH1 puisse contribuer à la protection contre la trans-
mission [30].
1310
6
BA
p24 (ng/ml)
p24 (ng/ml)
100
10
1
0,1
0,01
Témoin
ENI Témoin
ENI
Jours p. i.
Days p. i. 0 2 10
Alu-LTR
20 000 300 100 30 10 3
Témoin
Cellules
ENI
1 000
100
10
1
CD4 CD4
CD4+CD8
1:1
CD4+CD8
1:0.33
CD4+CD8
1:0.1
CD4+CD8
1:1
CD4+CD8
1:0.33
CD4+CD8
1:0.1
Figure 2. Mécanismes de résistance à l’infection in vitro par le VIH1 chez des ENI. A. La résistance des PBMC est associée à une
restriction de la réplication du VIH1 dans les cellules T CD4, avant l’intégration de l’ADN viral dans le génome de l’hôte. En haut, la
cinétique de production virale (Ag p24) chez un témoin non exposé et chez l’ENI 276W après infection avec HIV1 BaL (R5). En bas,
évaluation des formes intégrées du VIH1 par PCR Alu-LTR. Aucun signal est détecté dans les premiers 2 jours après infection ; à 10 jours
post-infection le signal détecté dans les cellules de l’ENI est environ 100 fois inférieur que celui du témoin. B. La résistance des PBMC
est due à la coopération de deux mécanismes : une sensibilité réduite des cellules T CD4 à l’infection et une inhibition de l’infection des
cellules T CD4 par les cellules T CD8. La production virale est réduite de 90 % dans les cellules T CD4 de l’ENI 343W comparé au témoin
au pic de réplication virale (J 13 post-infection). La co-culture avec des cellules T CD8 homologues (rapport 1 :1) abolit la production virale
restante dans les cellules T CD4.
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Activation immunitaire
Des analyses des marqueurs lymphocytaires et des profils
des cytokines sécrétées ont révélé la présence d’une activa-
tion immunitaire chez des ENI exposés par voie sexuelle ou
par voie systémique. Ainsi, par exemple, des pourcentages
augmentés de lymphocytes T CD8+, l’augmentation de
l’expression des marqueurs d’activation CD38 ou
HLA-DR et des proportions diminuées des populations de
lymphocytes naïfs ont été observés chez les ENI en com-
paraison avec des témoins non exposés [31, 32 et Tran et
al.,résultats non publiés]. En outre, une étude a montré que
l’expression de nombreuses cytokines (IL6, TNFa, IFNc,
VIH−VIH+TEMENI
Sans activation Post-activation
6122550
% LYSE
ENI
TEM
VIH−
VIH+
K-562 Activité NK
60
50
40
30
20
10
0
Rapport Effecteur : Cible
Cellules NK positives (%)
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
VIH−VIH+TEMENI
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Production d'interféron γ par les cellules NK
Figure 3. Activités cytolytiques et sécrétoires des cellules NK des toxicomanes ENI vietnamiens. Les activités NK des ENI sont
comparées avec celles de témoins non exposés (TEM), ou celles de toxicomanes ayant séroconverti, dans des prélèvements effectués
avant séroconversion (VIH-) ou après séroconversion (VIH+). A. Activité cytolytique contre la lignée cible K562, à différents rapports
effecteur : cible (50 : 1, 25 : 1, 12 :1, 6 :1). En ordonné sont indiqués les pourcentages de cellules cibles lysées. Les graphes montrent les
moyennes et les écarts-type des résultats obtenus : les différences entre ENI et chacun des autres groupes sont hautement significatives
(< 0,001 au rapport 50 : 1). En bas : production d’IFNcpar les cellules NK (CD3
-
CD16+ CD56+), mesurée par marquage intracellulaire des
cellules NK avec un anticorps anti-IFNc. En ordonnée sont indiqués les pourcentages de cellules NK marquées. Les moyennes et les
écarts-types sont montrés dans les histogrammes. Dans l’histogramme à gauche sont présentés les résultats obtenus sans aucune
stimulation préalable des cellules (sans activation) ; à droite, les résultats obtenus avec des cellules préalablement activées par incubation
avec la lignée cellulaire K562 (post-activation). Les proportions de cellules marquées sont significativement plus élevées chez les ENI que
dans les autres groupes, et notamment chez les toxicomanes séroconvertis. La production de TNFaet de b-chimiokines est également
augmentée chez les ENI en comparaison avec les autres groupes (non montré).
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