Réponse immune cellulaire et thérapie de l`infection par le VIH

UNIVERSITÉ DE NANTES
FACULTÉ DES SCIENCES ET DES TECHNIQUES
ÉCOLE DOCTORALE BIOLOGIE-SANTÉ
Année 2010
Réponse immune cellulaire
et thérapie de l’infection par le VIH.
THESE DE DOCTORAT
Discipline: Science de la vie
Spécialité: Immunovirologie
Présentée et soutenue publiquement par
Yovana PACHECO NIEVA
Le 11 Octobre 2010, devant le jury ci-dessous
Rapporteurs : APPAY Victor, CR/ HDR, Paris
DESCAMPS Diane, PU-PH, Paris
Examinateurs : CHAKRABARTI Lisa, CR/ HDR, Paris
GERVOIS Nadine, PU, Nantes
Directeurs de thèse
FERRE Virginie, PU-PH, Nantes
MCILROY Dorian, MC/HDR, Nantes

Table des matières
1
I. INTRODUCTION ____________________________________________________________ 9
II. RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES ______________________________________________ 12
A. Histoire de la découverte du VIH _____________________________________________ 13
B. Épidémiologie du VIH ______________________________________________________ 15
C. VIH-Généralités ___________________________________________________________ 17
1. Structure ________________________________________________________________________ 17
2. Organisation génétique des VIH-1 ____________________________________________________ 18
3. Cycle de réplication virale dans la cellule hôte. _________________________________________ 24
4. Histoire Naturelle du VIH ___________________________________________________________ 32
D. Réponse Immune de l’hôte contre le VIH _______________________________________ 36
1. Réponse humorale spécifique _______________________________________________________ 36
2. Réponses cellulaires spécifiques _____________________________________________________ 37
E. Prise en charge thérapeutique du patient infecté ________________________________ 41
1. Les molécules antirétrovirales disponibles _____________________________________________ 41
2. Recommandations de prise en charge des personnes infectées par le VIH en 2010. ____________ 43
F. Échecs thérapeutiques ______________________________________________________ 48
1. Échec Virologique et résistance aux antirétroviraux ______________________________________ 48
2. Échec Immunologique. _____________________________________________________________ 56
III. REPONSE CYTOTOXIQUE CONTRE L'EPITOPE 181-189 DE LA TRANSCRIPTASE
INVERSE (RT) DU VIH CHEZ DES PATIENTS EN ECHEC VIROLOGIQUE SOUS 3TC _____ 66
A. Objectifs _________________________________________________________________ 67
B. Matériel et Méthodes ______________________________________________________ 69
1. Patients et Prélèvements ___________________________________________________________ 69
2. Phénotypage HLA-A2+ sur sang total _________________________________________________ 70
3. Phénotype des lymphocytes CD8+ et CD4+ sur cellules décongelées. ________________________ 70
4. Analyse des résultats de cytométrie en flux.____________________________________________ 71
5. Quantification de la réponse CTL par ELISpot IFN-γ. ______________________________________ 71
6. Clonage et Lignée CTL _____________________________________________________________ 74
7. Avidité Fonctionnelle. _____________________________________________________________ 75
8. Séquençage de la RT (VIH-1) ________________________________________________________ 75
9. Tests statistiques _________________________________________________________________ 76
C. Résultats _________________________________________________________________ 77
1. Comparaison des caractéristiques virologiques et immunologiques des patients . _____________ 77
2. Réponses IFN-γ à la stimulation par différents peptides : Comparaison Groupe 3TC/N __________ 81
3. La mutation M184V : Une mutation d’échappement aux CTL ? ____________________________ 85
4. Réponse ELISpot spécifiquement dirigée contre YV9V dans le groupe 3TC ____________________ 89
5. Modèle d’évolution de la réponse CTL contre YV9 au cours de l’infection ____________________ 90
6. Vérification du modèle établi: Études longitudinales. ____________________________________ 92
7. Rôle de la séquence virale environnante. ______________________________________________ 94
8. Analyse Multivariée _______________________________________________________________ 95
9. Réponse YV9 asymétrique? _________________________________________________________ 97
D. Discussion ______________________________________________________________ 103
1. Identification de l’épitope le plus fréquemment reconnu. ________________________________ 103
2. Facteurs impliqués dans la génération d’une réponse spécifique contre YV9 _________________ 104
3. Reconnaissance de l’épitope par le TCR. ______________________________________________ 106

Table des matières
2
E. Conclusion et perspectives _________________________________________________ 108
IV. EFFET DE L’IL-15 ET DE SON SUPER-AGONISTE (RLI) SUR LA PROLIFERATION DES
LYMPHOCYTES T CHEZ DES PATIENTS VIH+ COMPARAISON AVEC L’IL-2 ET L’IL-7 _ 109
A. Objectif _________________________________________________________________ 110
B. Patients et Méthodes _____________________________________________________ 112
1. Patients ________________________________________________________________________ 112
2. Préparation des PBMC ____________________________________________________________ 112
3. Culture cellulaire et stimulation par les cytokines ______________________________________ 113
4. Purification des lymphocytes T _____________________________________________________ 113
5. Analyse de l’apoptose ____________________________________________________________ 114
6. Analyse de la prolifération _________________________________________________________ 114
7. Marquage de la chaîne α du récepteur à L’IL-7 (CD127) __________________________________ 115
8. Analyse en cytométrie en flux ______________________________________________________ 115
9. Analyse Statistique. ______________________________________________________________ 116
C. Résultats ________________________________________________________________ 117
1. Effet anti-apoptotique des cytokines _________________________________________________ 117
2. Effet prolifératif des cytokines ______________________________________________________ 120
3. Comparaison de l’efficacité IL-15/RLI ________________________________________________ 124
4. Prolifération au sein des sous-populations T CD4+ ______________________________________ 129
5. Expression de la chaîne α du récepteur à l’IL-7, le CD127 ________________________________ 136
D. Discussion ______________________________________________________________ 141
1. Comparaison IL15/ RLI ____________________________________________________________ 141
2. Réponse fonctionnelle à l’IL7 et expression de la chaîne α de IL7R _________________________ 142
3. Il-15 et RLI : Candidats pour une thérapie de l’infection par le VIH ? _______________________ 144
E. Conclusions et perspectives ________________________________________________ 146
V. CONCLUSION ____________________________________________________________ 147
VI. BIBLIOGRAPHIE __________________________________________________________ 149
VII. ANNEXES ________________________________________________________________ 177

Liste des figures
3
Figure 1 : Évolution de la pandémie mondiale de l’infection par le VIH dans le monde en 2009 .......... 15
Figure 2: Structure du VIH ..................................................................................................................... 17
Figure 3: Génome, transcrits et protéines du VIH ................................................................................. 18
Figure 4: Cycle réplicatif du VIH ............................................................................................................. 24
Figure 5: Mécanisme d’entrée du VIH dans la cellule. ........................................................................... 25
Figure 6: Structure du précurseur protéique Pr55 gag ............................................................................ 29
Figure 7: Schéma de l’assemblage, le bourgeonnement et la maturation du VIH. ............................... 30
Figure 8: Histoire Naturelle du VIH ........................................................................................................ 32
Figure 9: Réponse immunologique humorale et cellulaire au cours de l’histoire naturelle du VIH. ...... 36
Figure 10: Charge virale et identification des virus mutés chez des patients traités par monothérapie
de Lamivudine (3TC). ............................................................................................................................. 53
Figure 11: Cercle vicieux établie durant la primo-infection du VIH dans la muqueuse gastro-intestinale
............................................................................................................................................................... 57
Figure 12: Relation entre le taux de CD4 des patients au moment de l'initiation du ART et les
événements SIDA ou le décès. ............................................................................................................... 58
Figure 13: Interleukines de la famille de la chaîne γ commune et leurs récepteurs .............................. 59
Figure 14: La transprésentation de l'IL-15 ............................................................................................. 63
Figure 15: Exemple d’un résultat de révélation d’une plaque ELISpot ................................................... 74
Figure 16: Comparaison de l’expression des marqueurs des lymphocytes CD8+ au sein des deux
groupes N et 3TC ................................................................................................................................... 80
Figure 17: Réponse IFN-γ mesurée par ELISpot des patients 3TC et N contre les épitopes de références
IV9 (RT) et SL9 (Gag) restreints HLA-A2+................................................................................................ 82
Figure 18 : Séquence en acides aminés de la région de la RT contenant les épitopes VL9 et YV9 ........ 83
Figure 19: Réponse IFN-γ mesurée par ELISpot des PBMC des patients N et 3TC contre les épitopes YV9
M et YV9 V restreints par HLA-A2+ ........................................................................................................ 84
Figure 20: Réponse IFN-γ mesurée par ELISpot contre YV9M et YV9V parmi les patients du groupe N 86
Figure 21: Corrélation entre l’intensité de la réponse ELISpot contre YV9M et autres épitopes de la
transcriptase inverse. ............................................................................................................................ 87
Figure 22: Avidité fonctionnelle du Clone 8D10 contre YV9M et YV9V ................................................. 88
Figure 23: Réponse IFN-γ mesurée par ELISpot contre YV9V et YV9M au sein du groupe 3TC. ............ 89
Figure 24: Évolution de la charge virale des patients en échec virologique .......................................... 90
Figure 25: Modèle d’évolution de la réponse CTL contre YV9 au cours de l’infection ........................... 91
Figure 26: Comparaison de la réponse IFN-γ contre les épitopes YV9M et YV9V avant et après
l’initiation du traitement ....................................................................................................................... 93
Figure 27: Proportions de réponses YV9 des patients porteur d’un virus 177E ou 177D/N de la RT .... 94
Figure 28: Modèle du contact TCR-acide aminé en position 4 de l’épitope YV9 (méthionine ou valine)97
Figure 29: Réponse IFN- γ mesurée par ELISpot des clones spécifiques de YV9M ou YV9V .................. 99
Figure 30: Avidités fonctionnelles du clone 8D10 et des lignées CTL, contre sept variantes de YV9 ayant
un acide aminé différent en position 4. ............................................................................................... 100
Figure 31: Structure du super agoniste de l'IL-15 (RLI) ........................................................................ 110
Figure 32: Mesure de l’apoptose spontanée par marquage à l’Annexine-V et analyse par cytomètrie en
flux ....................................................................................................................................................... 117
Figure 33: Effet anti-apoptotique d’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI sur les cellules T CD8+ ............................... 118
Figure 34: Effet anti-apoptotique d’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI sur les cellules T CD4+ ............................... 119
Figure 35: Mesure de la prolifération cellulaire par marquage par du CFSE et analyse par cytomètrie
en Flux ................................................................................................................................................. 121
Figure 36: Effet prolifératif d’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI sur les cellules T CD8+.......................................... 122
Figure 37: Effet prolifératif d’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI sur les cellules T CD4+.......................................... 123
Figure 38: Réponse proliférative de la lignée 32Dβ au RLI et à l’IL-15 ............................................... 125
Figure 39 : Réponse proliférative des lymphocytes CD8+ en fonction de la dose du RLI ou d’IL-15. ... 126
Figure 40 : Réponse proliférative des lymphcytes CD4+ en fonction de la dose du RLI ou de l’IL-15 .. 126
Figure 41: Marquage CD3 des PBMC avant et après tri magnétique des lymphocytes T ................... 127

Liste des figures
4
Figure 42 : Réponse proliférative à IL-7, IL-15 et RLI des cellules CD8+ et CD4+ ................................... 128
Figure 43: Analyse de la prolifération cellulaire induite par l’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI au sein des sous-
populations CD4+ ................................................................................................................................. 130
Figure 44: Effet prolifératif de l’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI sur les cellules T CD4+ Naïfs ............................. 132
Figure 45: Effet prolifératif de l’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI sur la sous-population T CD4+ mémoire effectrice
............................................................................................................................................................. 134
Figure 46: Effet prolifératif d’IL-2, IL-7, IL-15 et RLI sur la sous-population T CD4+ mémoire centrale 135
Figure 47: Stratégie d’analyse du niveau d’expression de la molécule CD127 .................................... 137
Figure 48: Expression de CD127 par les lymphocytes CD4+ totaux ...................................................... 138
Figure 49: Expression de CD127 au sein des sous-populations des lymphocytes CD4+ ....................... 138
Figure 50 : Corrélations entre la valeur absolue de lymphocytes T CD4+ et l’expression de CD127 .... 140