Stratégies vaccinales Anti-VIH-1/ SIDA : Implication de la

Stratégies vaccinales Anti-VIH-1/ SIDA : Implication de la sous unité gp41 de
la protéine d’enveloppe du virus
Amadou KONE
GIMAP : Groupe Immunité des Muqueuses et Agents Pathogènes
– Faculté de Médecine Jacques Lisfranc
15, rue Ambroise Paré
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Keywords : VIH-1/SIDA, Enveloppe, gp41, Immunogène, Vaccination
Introduction
Le virus d’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) est l’agent responsable du syndrome
d’immunodéficience acquise (SIDA) qui est une maladie qui a fait des ravages à travers le monde
depuis son apparition. Les traitements utilisés pour le SIDA sont pour l’instant essentiellement les
antiprotéases (AP), les inhibiteurs de la transcriptase inverse (ITI) ou l’association de ces deux types
de traitement donnant naissance, depuis 1996, à la notion de trithérapie (avec généralement
l’association d’une AP et de deux ITI) ou de multithérapie (la combinaison de plusieurs médicaments
anti VIH). Ces approches tri ou multithérapeutiques sont coûteuses et ne s’appliquent pas à toutes les
souches virales qui développent constamment des résistances à ces médicaments ; en plus, ces
traitements ne permettent pas d’agir en amont, c'est-à-dire empêcher l’entrée du virus dans les cellules.
La nécessité de développer d’autres types d’antirétroviraux est cruciale, notamment des inhibiteurs de
fusion.
Le VIH-1 est un virus enveloppé à ARN ayant une protéine d’enveloppe, la gp160, qui est
formée de 2 sous-unités, la gp120 (glycoprotéine 120) qui est responsable de l’attachement au
récepteur CD4 de la cellule cible, et la gp41 qui est responsable de la fusion entre les enveloppes virale
et cellulaire. La gp41 a également deux sous unités : HR1 (Hetad Repeat 1) de son côté N-Terminal
qui s’encre dans la membrane de la cellule cible après le premier contact du virus, et HR2 du côté CTerminal de la gp41 qui est proche de la région transmembranaire du virus. Lors de l’infection des
cellules cibles par le virus, ces deux régions interagissent pour constituer un intermédiaire de fusion en
formant un complexe HR1/HR2. La formation de ce complexe HR1/HR2 est une étape essentielle
pour rapprocher les membranes virale et cellulaire qui finissent par fusionner. Il a été démontré que
des peptides inhibant la formation de ce complexe sont de puissants antiviraux. Parmi ces peptides, un
de 36 acides aminés, appelé T20 ou Enfuvirtide ou Fuzéon, représentant une partie de la région HR2,
est utilisé comme antiviral chez les patients infectés par le VIH et a prouvé son efficacité. En effet, les
séropositifs sous traitement avec le T20 voient leur charge virale baisser considérablement. Une
nouvelle classe de médicaments appelée inhibiteurs de fusion est alors née, dont le T20 cité dessus est
le premier membre. D’autres molécules de même type que le T20 sont en cours de développement. Le
mécanisme d’action du T20 n’est pas encore totalement compris, mais est important à connaître car
ces régions sont une cible potentielle pour le développement d’un vaccin.
L’utilisation de tous ces traitements ci-dessus cités suppose que les sujets sont déjà infectés. Il a donc
été nécessaire de lutter contre le virus en amont, c'est-à-dire avant l’infection, en essayant de
développer des immunogènes (molécules vaccinales) capables d’engendrer des anticorps neutralisants
pour empêcher la primo-infection par le virus. L’enveloppe du virus s’impose comme cible naturelle
pour cette fin. La partie de l’enveloppe du virus qui varie peu est la sous-unité gp41 de la protéine
d’enveloppe. Elle devrait permettre la mise au point d’un vaccin anti-VIH. C’est le but de ces travaux
consistant à étudier la formation du complexe de fusion HR1/HR2 en utilisant des protéines
recombinantes exprimant les régions HR1 et HR2. Plusieurs souches virales ont été utilisées pour
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mieux étudier la formation du complexe de fusion. Des vecteurs ont été utilisés pour cloner et
exprimer les régions codantes de HR1 et HR2. Ces vecteurs leur accolent des étiquettes facilitant leur
purification et leur détection par différentes techniques de biologie moléculaire. Ces protéines
recombinantes sont ensuite utilisées pour voir leur aptitude à former le complexe de fusion HR1/HR2,
à interférer avec la formation du complexe endogène, à inhiber l’infection par le VIH et enfin à induire
une réponse immunitaire capable d’engendrer des anticorps neutralisants. Pour y parvenir, nous
disposons des modèles cellulaire et animal pour les différents besoins. Ces modèles sont choisis sur la
base de leur fidélité par rapport à ce qui se passe in vivo et par rapport à la possible extrapolation des
expériences à l’humain.
Matériels et Méthodes
Nous disposons de différentes souches du VIH présentant quelques variabilités génétiques.
Les régions codantes incluant les parties HR1 et HR2 de la sous unité gp41 de la protéine d’enveloppe
ont été clonées dans des vecteurs de clonage et d’expression qui leur greffent des étiquettes de
polyhistidine et de MBP (Maltose Binding Protein) pour faciliter leur purification et leur détection.
Les protéines sont purifiées sur des résines par chromatographie. Elles sont ensuite caractérisées par
des expériences de western Blot et la formation du complexe HR1/HR2 est étudiée en ELISA
(Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay) et par resonance plasmonique de surface en BIAcore
(Biospecific Interaction Assay). Quelques complexes HR1/HR2 sont sélectionnés sur la base de leur
stabilité pour immuniser des modèles murins.
L’aptitude des anticorps produits à inhiber l’infection des cellules cibles par le VIH est étudiée en
culture cellulaire (en utilisant de modèles cellulaires HeLa-CD4 et CHO-wt qui miment
respectivement le comportement de la cellule cible et du virus) et dans le laboratoire L3 en utilisant
certaines souches du virus sur des cellules cibles de la lignée X4 ou R5.
Résultats
En utilisant 10 souches du VIH-1 (5 souches de laboratoire et 5 souches d’isolats primaires)
pour étudier le complexe HR1/HR2, nous avons obtenu plusieurs complexes avec des intensités
variables dont certains ont montré une forte stabilité. A l’issu de cette étude sur 100 complexes
HR1/HR2 (les 10 HR1 en réagissant chacun avec les 10 HR2), nous nous sommes rendus compte qu’il
y a 27 qui donnent une stabilité remarquable.
Des résultats préliminaires ont montré que ces complexes sont fortement reconnus par les IgG
(Immunoglobuline de type G) de sérum de patients séropositifs. Les tests avec les IgA sont en cours de
validation.
Les complexes sont également reconnus par un anticorps bien décrit dans la littérature ce qui les
validerait davantage. Ils sont utilisés pour immuniser des lapins puis des souris pour développer des
anticorps neutralisants. Les tests de neutralisation du virus dans le laboratoire L3 sont en cours.
Perspectives
La stabilité de quelques complexes sélectionnés sera étudiée plus finement par des méthodes
physiques en utilisant la technologie BIAcore (Biomolecule Interaction Analysis). Les complexes
sélectionnés seront utilisés pour immuniser des souris transgéniques produisant des anticorps
monoclonaux humanisés. L’aptitude de ces anticorps à inhiber l’infection par le VIH sera étudiée dans
le laboratoire P3. Cela permettra d’élaborer une stratégie vaccinale avec le complexe immunogène
assujetti agissant à large spectre en s’adressant au maximum de souches du virus dans le monde.
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