Virus et Muqueuses
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Virus et Réponses Immunitaires Muqueuses Jennifer Richardson UMR 1161 Virologie INRA AFSSA ENVA Les réponses immunitaires anti-virales: Pourquoi s’y intéresser ? Biologie fondamentale : Comprendre la co-évolution des espèces cellulaires & virales Biologie appliquée : Mise au point des vaccins anti-viraux Développement des vecteurs viraux pour le transfert de gène (codant un immunogène/ gène thérapeutique) Virus et Muqueuses Introduction Virus et Barrière Muqueuse Barrières Extrinsèques Barrières Intrinsèques Voies d’entrée in vivo Virus et Immunité Innée Immunité innée et acquise Spécificités des infections virales Phase d’induction Réponses impliquant les interférons Cellules NK Virus et Immunité Acquise Organisation du système immunitaire muqueux Phases d’induction et effectrice Anticorps de sécrétion Virus de l’Immunodéficience Humaine Virus et Muqueuses Introduction : Virus Virus nu Génome ADN ou ARN Protéines capsidales Membrane (Péplos) (lipides & protéines) ou Glycoprotéine d’enveloppe virale (acides nucléiques + protéines Virus enveloppé (acides nucléiques + protéines + membrane) Adapté de Bomsel M. & Alfsen A. 2003. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 4 : 57-68. Les Virus sont des micro-organismes acellulaires & des parasites intracellulaires obligatoires. Virus et Muqueuses Introduction : Virosphere La classification des virus repose sur leur structure. Virus et Muqueuses Introduction : Cycle viral Pour la plupart des virus, le cycle viral a lieu dans le cytoplasme. Par conséquent, la biosynthèse des acides nucléiques viraux implique des enzymes virales. Virus et Muqueuses Introduction : Transmission Peau *Muqueuse Surface 2 m2 400 m2 Interface Kératinocytes Cellules Epithéliales Epaisse Fine Caractéristiques * * Revêtement des organes creux comprenant : 1) une barrière épithéliale 2) un chorion conjonctif contenant des vaisseaux sanguins et lymphatiques (« lamina propria ») La grande majorité des virus entrent par voies muqueuses.. Les autres entrent par voie transcutanée. Virus et Muqueuses Introduction : Voie transcutanée Les virus transmis à l’homme par voie trans-cutanée appartiennent à différentes familles structurelles . Virus et Muqueuses Introduction : Voie transcutanée Piqure Transmis par les arthropodes (insectes et tiques) Arbovirus « arthropod-borne viruses) Flaviviridae : le virus du nil occidental Togaviridae : le virus du chikungunya Bunyaviridae : le virus de la fièvre de la vallée du Rift Réoviridae : virus de la fièvre catharale ARN sb polarité positif ARN sb polarité négatif ARN db Morsure Rhabdoviridae : virus de la rage ADN db Contact Poxviridae : virus de la variole Les virus transmis par voie trans-cutanée appartiennent à différentes familles structurelles. Virus et Muqueuses Introduction : Voies Muqueuses Les autres sont transmis par voies muqueuses ... Virus et Muqueuses Introduction : Voies muqueuses Transmis par voie respiratoire Orthomyxoviridae : Virus de la grippe Coronaviridae : SARS ARN sb polarité positif ARN sb polarité négatif Transmis par voie digestive Réoviridae : rotavirus Picoarnviridae : poliovirus ARN db ADN db Transmis par voie uro-génitale Rétroviridae : virus de l’immunodéficience humaine Papillomaviridae : papillomavirus Les virus transmis par voies muqueuses appartiennent à différentes familles structurelles. Virus et Barrières Muqueuses Barrières Extrinsèques Barrières Intrinsèques Voies d’entrée in vivo Virus et Barrières Muqueuses Diversité de Barrières Muqueuses Pluristratifié Langue Œsophage Vagin Herpes virus Papillomavirus VIH Pseudostratifié Pharynx Trachée Bronche Vessies Virus de la grippe Virus du Syndrome Respiratoire Aigu Sévère « SARS » Monostratifié Intestin Estomac Endocervix Rotavirus Poliovirus VIH Diversité de barrières muqueuses extrinsèques & intrinsèques. Virus et Barrières Muqueuses Barrières Extrinsèques I) Extrinsèques (limitent accès aux surfaces muqueuses) Protéases digestives (tube digestif) : dégradent des protéines virales Acidité (tube digestif, vagin) : dénature des protéines virales Péristaltisme (tube digestif) : limite le temps de contact Mucus : mucins (glycoprotéines) secrétés par des cellules mucipares ; créent une couche visqueuse qui réduit la diffusion vers la surface épithéliale Défensines : peptides anti-microbiens secrétés par des cellules de Paneth dans le tube digestif Virus et Barrières Muqueuses Barrières Intrinsèques (I) II) Intrinsèques (propres aux surfaces muqueuses) Microvilli : *espacés de 25 nm (intestin humain) *surface présente une charge négative *site d’invagination entre les microvillis quasi-inaccessible Glycocalyx : 400-500 nm couche *glycoprotéines transmembranaire *enzymes pancréatiques adsorbées (intestin) *enzymes hydrolytiques membranaires (intestin) *imperméables à la plupart des virus Virus et Barrières Muqueuses Barrières Intrinsèques (II) II) Intrinsèques (propres aux surfaces muqueuses) Jonctions serrées Concernent les épithéliums mono& pseudostratifiés *restriction de passage para-cellulaire *inaccessibilité de récepteurs ayant une distribution baso-latérale Virus et Barrières Muqueuses Voies d’entrée in vivo (I) Cellule M Epithélium associé aux follicules (FAE) Pauvre en enzymes digestifs Peu de cellules mucipares/ cellules de Paneth Absence de pIgR pauvre en SIgA/SIgM Présence de cellules M Cellules M Domaine apical : *Absence de bordure en brosse régulière *Grande surface pour endocytose *Absence de glycocalyx Domaine baso-latéral : *Invagination Rotavirus & Poliovirus Neutra MR at al. 2001 Nat ure Immunol. 2: 1004. Exploitation des voies de transport physiologiques : Transport transépithélial à travers des cellules épithéliales spécialisées. Virus et Barrières Muqueuses Voies d’entrée in vivo (II) Epithélium pluristratifié Epithélium simple Cellule de Langerhans Lumière Cellule dendritique sous-épithéliale Lamina propria Iwasaki A. & Medzhitov, R. 2004 Nature Immunol. 5: 987. Exploitation des voies de transport physiologiques : Capture par des cellules dendritiques Virus et Immunité Innée Immunité innée et acquise Spécificités des Infections Virales Induction (PRR) Réponses impliquant les Interférons Cellules NK Réponses innées dirigent l’induction de réponses acquises appropriées à l’agent pathogène Pulendran B & Ahmed R. 2006.Cell 124, 461-463. Virus et Immunité Innée Spécificités des infections virales Les virus dépendent des voies de biosynthèse des cellules hôtes : Leurs composants moléculaires ressemblent à ceux des cellules hôtes. Comment le système inné reconnaît–il les virus? Leur cycle de réplication est réalisé dans l’environnement intracellulaire. Les 2 systèmes immunitaires doivent combattre les virus à l’intérieur des cellules. Deux stratégies de défense sont déployées contre les pathogènes intracellulaires : 1) Modification des voies métaboliques de la cellule hôte pour prévenir l’assemblage de pathogène : Réponses impliquant des interférons. 2) Destruction des cellules infectées par des lymphocytes cytotoxiques (cellules « Natural killer » (NK) et cellules T exprimant CD8 (T CD8+), qui déclenchent l’apoptose. Virus et Immunité Innée Induction : Schéma général Reconnaissance des « PAMP » viraux par des « PRR » spécialisés Activation des facteurs de transcription latents NF-κ κB* Cytokines pro-inflammatoires * IRFs* Interférons de Type I Réponses Innée & Acquise : Etat intracellulaire « anti-viral » Recrutement des leukocytes Réponse Innée : cellules « Natural killer » Activation des cellules dendritiques Réponse Acquise : via la maturation des cellules dendritiques Nuclear factor κB Interferon regulatory factor Virus et Immunité Innée Induction : Quels PRR? Deux grandes classes de PRR impliqués dans les réponses anti-virales : Hélicases d’ARN Récepteurs « Toll-like » Distribution cellulaire Ubiquitaire Cellules « Sentinelles » Localisation sub-cellulaire Intracytoplasmique Endosomiale Forme de virus reconnue Endogène Exogène (virus ayant pénétré dans le cytoplasme : cellule infectée) (particules virales libres ou debris cellulaire des cellules voisinantes infectées : cellule elle-même pas forcément infectée) Virus et Immunité Innée Induction : Hélicases d’ARN RIG-I (Retinoic-acid-inducible protein I) MDA-5 (Melanoma differentiation associated gene 5) *CARD « caspase activation and recruitment domain » * Reconnaissance des « PAMP » viraux par RIG-I & MDA-5 Activation des facteurs de transcription latents, NF-k kB & IFR-3 Johnson C. L. & M. Gale Jr. 2006. TRENDS in Immunology 27: 1-4. Virus et Immunité Innée Hélicases d’ARN : Quels PAMP? PAMP viral = ARN viral Comment distinguer l’ARN d’origine virale & cellulaire? MDA-5 & RIG-1 reconnaissent différents virus : souris MDA-5 -/- sensible aux infections par des Picornavirus ; souris RIG-1 -/- sensible aux infections par des virus appartenant à Flavi-, Paramyxo-, Orthomyxo- et Rhabdoviridae), et différentes structures … Virus et Immunité Innée Hélicases d’ARN : Quels PAMP? Virus et Immunité Innée Hélicases d’ARN : RIG-1 Coiffe du messager Les transcrits de la polymérase d’ARN II possèdent une structure en extrémité 5’ terminale appelée « coiffe » du messager. Les génomes des virus à ARN (sauf rétrovirus) sont synthétisés par les polymérases d’ARN d’origine virale et n’ont pas de coiffe. RIG-1 reconnaît le terminus triphosphate 5’ des ARN sb (démuni de coiffe) présent sur de nombreux génomes viraux. Virus et Immunité Innée Induction : Schéma général Flagelline Interaction entre des « PAMP » et les LRR des TLR LRR Activation de différentes voies de signalisation Leucine-rich repeat MyD55* TRIF* Activation des facteurs de transcription latents NF-κ κB IRFs TIR (Toll/IL-1R) TLR5 * Molécules adaptatrices Myeloid differentiation factor 88 Toll-IL-1 receptor domain-containing adaptor inducing IFN-β Virus et Immunité Innée TLR : Reconnaissance d’une diversité de PAMP microbiens Ulevitch R J. et al. 2004. Vaccine. 22S : S25-S30. Virus et Immunité Innée Quels PAMP d’origine virale? Quels TLR? Cytokines Acides nucléiques IFN Pro-inflammatoires ARN db TLR3 + + ARN sb TLR7, hTLR8 + ++* ADN (motifs CpG non méthylés) TLR9 + ++* Glycoprotéines d’enveloppe Protéines d’enveloppe (RSV, MMTV) TLR4 + - Hémaglutinine (Rougeole) TLR2 + - *Cellules dendritiques plasmacytoïdes Virus et Immunité Innée TLR : Voies de signalisation Réponses Interférons Cytokines Proinflammatoires IRF7* Boehme K. W & Compton T. 2004. J. Virol. 78 : 7867-7873. TLR3, 7/8 & 9 reconnaissent acides nucléiques dans le compartiment endosome tardif/ lysosome, ce qui peut conférer une spécificité pour des acides nucléiques d’origine virale. Virus et Immunité Innée Résumé Des voies parallèles, dépendantes des hélicase d’ARN ou des TLR, sont impliquées dans la reconnaissance des virus. Ces voies mènent à l’activation des mêmes facteurs de transcription. Virus et Immunité Innée Le Système Interféron Rendre des cellules non infectées résistantes à l’infection virale Deux types majeurs : différents structures, récepteurs et voies de signalisation associées. IFN de Type I (viraux) : IFN-α (14 membres), β, τ, ω (produit par la plupart des cellules) IFN de Type II (immun) : IFN-γ (produit par NK, LT CD4+ (TH1), CD8+) Reconnaissance des PAMP viraux (ARN db, ARN sb …) par PRR (TLR3, TLR7/8, RIG-1 …). Transcription des gènes codant les IFN-α/β. Activation de la transcription des centaines de gènes (IFN-stimulated genes ou ISG). Etat intracellulaire « anti-viral » Réponses Innées (cellules « Natural killer ») Réponses Acquises (via la maturation des cellules dendritiques) Virus et Immunité Innée Le Système Interféron : Protéines anti-virales induites par les IFNα/β 2’-5’-Oligoadénylate Synthétase Activation par l’ARN db. Synthèse d’oligomères d’adénosine 2’-5’. Activation d’une endoribonucléase (RNaseL). Dégradation de l’ARN sb cellulaires & viraux Protéine kinase R (« PKR » pour « Protein kinase RNA regulated ») Activation par l’ARN db. Phosphorylation du facteur d’initiation de transduction « eIF-2 ». Inhibition de traduction d’ARN messagers cellulaires & viraux APOBEC3G Appartient à la famille des cytidine déaminases Hypermutation du génome du VIH La protéine virale Vif provoque sa dégradation Virus et Immunité Innée Cellules NK « Natural Killer » Généralités : Peuvent tuer les cellules tumorales sans sensibilisation préalable. Lymphocytes caractérisés par l’expression de multiples récepteurs spécifiques aux ligands du soi ou d’origine microbienne. Activation : 1) par des cytokines pro-inflammatoires, en particulier les IFNα/β & IL-12. 2) par la reconnaissance des cellules infectées par des récepteurs NK * Récepteurs : Récepteurs inhibiteurs reconnaissent les molécules du CMH I, dont l’expression à la surface est souvent diminuée par l’infection virale, vraisemblablement pour échapper à la réponse cytotoxique médiée par les LT CD8+. Théorie « Missing self ». Récepteurs activateurs reconnaissent différentes molécules induites par l’infection virale, d’origine cellulaire ou virale Virus et Immunité Innée Cellules NK « Natural Killer » Lodoen M B. & Lanier L. L. 2005 Nature Rev. Microbiol. 3 :59-69. Réponses des cellules NK dépendent de l’intégration des signaux des récepteurs inhibiteurs et activateurs et des cytokines. Virus et Immunité Innée Cellules NK « Natural Killer » Mécanismes effecteurs : Lyse directe des cellules infectées (par l’exocytose des granules intracellulaires contenant perforine & granzymes). Sécrétion des cytokines pro-inflammatoires et notamment IFNγγ (activation des macrophages et des lymphocytes T) & TNF-α. Rôle : Elimination des cellules infectées. Cellules sentinelles : avertir l’hôte de la présence d’un pathogène. Importance dans les infections virales : Déficience en nombre de cellules NK est associée à une susceptibilité aux infections virales. Existence de nombreuses stratégies virales d’évasion des réponses NK. Virus et Immunité Muqueuse Acquise Organisation du système immunitare muqueux Phases d’Induction & effectrice Anticorps secrétés Virus et Immunité Muqueuse Acquise Organisation du système immunitaire muqueuse Division en sites inducteurs et sites effecteurs .. Sites inducteurs : Où l’antigène issu des surfaces muqueuses activent les LT & LB naïfs : 1) Tissu lymphoïde organisé associé aux muqueuses (MALT « mucosal-associated lymphoid tissue » …) 2) nœuds lymphatiques drainants (nl mésentériques …) Sites effecteurs : Où les LT & LB activés, après extravasation & différenciation, expriment leurs fonctions effecteurs : Divers compartiments histologiques selon la muqueuse (Lamina propria & épithélium muqueux pour GALT (« Gut-associated lymphoid tissue ») Virus et Immunité Muqueuse Acquise Organisation du GALT Organisation semblable à celle des nœuds lymphatiques : Follicules de LB séparées par des zones de LT. Distinction importante : Le MALT ne possède pas de vaisseaux lymphatiques afférentes. Le MALT est en contact directe avec l’antigène ou cellules chargées d’antigène. Virus et Immunité Muqueuse Acquise Organisation des sites effecteurs dans le GALT Lamina propria Epithélium Lame basale Lymphocyte intraépithélial (surtout LT CD8+) Plasmocytes Brandtzaeg, P. & Pabst, R. 2004. Deux sites effecteurs dans la muqueuse digestive, le lamina propria (dominé par des plasmocytes) et l’épithélium, dominé par les LT CD8+. Virus et Immunité Muqueuse Acquise Phase d’Induction Brandtzaeg, P. & Pabst, R. 2004. Trends Immunol. 25 : 570. Détection des virus déclenche des réponses innées. La présentation d’antigène par les CD activées dans le MALT et/ou nœuds lymphatiques drainants déclenche des réponses acquises. Virus et Immunité Muqueuse Acquise Phase Effectrice Brandtzaeg, P. & Pabst, R. 2004. Trends Immunol. 25 : 570. Les LT CD4+ et CD8+ et LB effecteurs regagnent la muqueuse où ils ont rencontré l’antigène et s’installent dans les sites effecteurs appropriés. La maturation des LB en plasmocytes s’achève dans le lamina propria. Virus et Immunité Muqueuse Acquise Quels effecteurs anti-viraux? Schoenly KA & Weiner DB. 2008. J. Virol. 82,3166-3180 . Effecteurs solubles Effecteurs cellulaires Virus et Immunité Muqueuse Acquise Anticorps Quels anticorps? IgG pIgA Quels provenance? pIgM Ig sérique : diffusion passive (IgG) Ig local : produite par les plasmocytes du lamina propria Rojas, R. & Apodaca, G. 2002. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 3, 944. pIgA, pIgM : transportés du pôle basolatéral au pôle apical à travers les cellules épithéliales après interaction avec le récepteur aux Ig polymériques (pIgR) Virus et Immunité Muqueuse Acquise Sécrétion d’Ig (l’exemple de sIgA) Virus et Immunité Muqueuse Acquise sIgA (IgA de sécrétion) Résistance aux protéases digestives. Important dans le tube digestif Association avec le mucus. Virus et Immunité Muqueuse Acquise sIgA : Fonctions anti-virales Neutralisation Extracellulaire Neutralisation Intracellulaire Excrétion Immune Rojas, R. & Apodaca, G. 2002. . Virus et Immunité Muqueuse Acquise Antigènes Quels antigènes viraux? Externes : glycoprotéines d’enveloppe (virus enveloppés) Grippe : HA Neutralisation extracellulaire protéines capsidales (virus nus) Rotavirus : VP4, VP7 Internes (IgA & IgM) : Rotavirus : VP6 Neutralisation intracellulaire Le temps de réponses Production de l’IFN-α α/β β, duTNF-α α, et de l’IL-12 Destruction des cellules infectées par les cellules NK Destruction des cellules infectées par les cellules T CD8+ Titre viral Temps après infection (jours) Les Infections par le Virus de l’Immunodéficience humaine Les Infections par le VIH La pandémie en 2005 42.000.000 personnes infectées En 2005, environ 40,3 millions de personnes étaient infectées par le VIH, dont environ 4-6,000,000 personnes infectées an 4,9 millions nouvelles infections dans/ l’année. 2,5-3,5.000.000 décès / an UNAIDS. AIDS Epidemic Update Les Infections par le VIH Le VIH appartient à la famille Retroviridae, qui fait partie du groupe des virus ayant un génome composé de l’ARN simple brin et exprimant une transcriptase inverse. Les Infections par le VIH Le virus Famille Rétroviridae Groupe Lentivirus Génome : ARN+ sb (diploïde) Capside Capside : Protéines structurelles virales = nucléocapside, capside & matrice Péplos : d’origine cellulaire & glycoprotéines d’enveloppe virales Matrice Les Infections par le VIH Le cycle viral (8) Transmission (7) Bourgeonnement (1) Entrée cytoplasme (6) Assemblage et encapsidation Complexe de rétrotranscription (CRT) (2) Transcription Inverse et Migration du CRT Gag Gag ARN génomique ARN épissés (5) Synthèse des protéines virales ADNc Env NOYAU Récepteurs : CD4 CCR5 (& CXCR4) (4)Transcription (3) Intégration Provirus LTR LTR RER Les Infections par le VIH Transmission Sur l’échelle globale, le VIH est transmis de manière prédominante par voie muqueuse, et principalement par muqueux génital. L’infection des femmes par voie vaginale représente 60% des nouvelles infections en Afrique. Méthodes d’étude de la transmission par voie vaginale : 1. In vivo : modèles animaux (macaque/ SIV) 2. Ex vivo : biopsies (muqueuse vaginale) Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIS Courbe de croissance virale (VIS) dans du tissu cervicovaginal (macaque) Lors des étapes d ’adsorption et pénétration, seul une petite proportion des virions présents dans l’inoculum atteignent les cellules cibles dans le lamina propria. # virions La barrière muqueuse (mucus, pH basse, H2O2, molécules anti-virales, l’épithélium …) est efficace. jours post contamination Haase A.T. 2005 Nature Reviews Immunology 5, 783. Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIS Franchissement : Par rupture de l’intégrité de la barrière épithéliale, transport par des CD, transcytose dans les cellules épithéliales ? Cibles principales : LT CD4+ EM « au repos » Produisent moins de virions que des LT CD4+ activés, mais … Plus nombreux que les LT CD4+ activés, les CD, ou les macrophages Sous forme de foyers Haase A.T. 2005. Les Infections par le VIH Evenements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 Epithélium séparé de lamina propria par la pose des petites ventouses (A, B, C, G) ou par traitement par l’EDTA (D, H). Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 GFP-VIH CD4 Co-localisation Les Infections par le VIH VIH-1 s’attache aux LT CD4+. L’attachement dépend des récepteurs CCR5 & CD4. Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 GFP-VIH CD4 Co-localisation VIH-1 est internalisé par les LT CD4+. Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 GFP-VIH CD1a Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. VIH-1 s’attache aux cellules de Langerhans. L’attachement dépend de plusieurs récepteurs. Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. Virions intacts (enveloppés) ne sont pas détectés dans les LT CD4+. Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. Virions intacts (enveloppés) sont détectés dans les endosomes des cellules de Langerhans. Les Infections par le VIH Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. Des LT CD4+ qui émigrent de l’épithélium sont infectées de manière productive. Une infection productive n’a pas été détectée dans les cellules de Langerhans . Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 Des LT CD4+ et les cellules de Langerhans semblent jouer des rôles différents dans la dissémination de l’infection. Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. Les Infections par le VIH Evénements précoces dans l’infection de l’épithélium vaginal par le VIH-1 Résumé : 1. VIH-1 entre dans les LT CD4+ et les cellules de Langerhans dans l’épithélium vaginal. 2. Entrée dans les LT CD4+ se fait de manière quasi-exclusive par la fusion directe entre membranes virale & plasmatique et dépend des récepteurs CD4 & CCR5. 3. Entrée dans les cellules de Langerhans se fait principalement par l’endocytose, et dépend de multiples récepteurs. 4. Entrée dans les LT CD4+ conduit à une infection productive. 5. Après l’entrée dans les les cellules de Langerhans, les virions restent intacts dans le cytoplasme pendant plusieurs jours. 6. LT CD4+ infectés et les cellules de Langerhans portant des virions intacts migrent depuis l’épithélium. Hladik et al. 2007. Immunity 26, 257. Les Infections par le VIH Infection aiguë par le VIS Infection initiale d’un petit nombre de cellules (LT CD4+ CCR5+ « au repos ») Dissémination initiale très locale (foyers d’infection). Dissémination jusqu’aux nœuds lymphatiques drainants. Dissémination systémique. Multiplication explosive dans les tissus extra lymphoïdes. Haase A.T. 2005. Nature Reviews Immunol 5, 783. Les Infections par le VIH Infection aiguë LT CD4+ CCR5+ sont les cibles cellulaires majeures de VIH et SIV. LT CD4+ CCR5+ sont majoritairement les LT de type « effector memory », ou « EM ». LT CD4+EM sont en stade de différenciation ultime : exercent fonctions effectrices sont différenciation supplémentaire et ont une faible capacité proliférative. Présents dans la plupart des sites effecteurs extra lymphoïdes (muqueuses, foie, peau), immédiatement en dessous de la couche épithéliale des muqueuses génitales et digestives. Picker L.J. 2006 Current Opinion Immunol. 18, 399. Les Infections par le VIH Infection aiguë Dans le modèle VIS/ macaque, LT CD4+EM sont massivement infectées (30-60%) dans tous les tissus au pic d’infection (j10) : la plupart (~80%) des cellules infectées disparaissent dans les 4j qui suivent.* Entre j10 & j14, ~50% des LT CD4+EM disparaissent ! Déplétion sélective des LT CD4+ CD4+EM, la sous-population majoritaire dans les muqueuses! LT CD4+ du sang périphériques, qui sont majoritairement CCR5- et du phénotype naïves (LT CD4+N) ou « central memory » (LT CD4+CM) sont « épargnés ». J.J. et al. 2005 * Mattapillil Nature 434, 1093. Li, Q. et al. 2005 Nature 434, 1081. Les Infections par le VIH Infection aiguë Picker L.J. 2006 Current Opinion Immunol. 18, 399. L’infection aiguë par le VIH et le VIS conduit à la perte sélective des LT CD4+EM, une fraction mineure des LT CD4+ dans le sang et les organes lymphoïdes secondaires, mais une fraction majeure des LT CD4+ dans les tissus extra lymphoïdes … Les Infections par le VIH Infection aiguë & chronique Sang périphérique Global Brenchley et al. 2006 Nature Immunology 7, 235. Durée d’infection (années) L’impression d’une diminution lente des LT CD4+, provenant des analyses effectuées sur le sang périphériques ou les organes lymphoïdes secondaires, est … fausse! Les Infections par le VIH Infection chronique La réplication virale massive en phase aiguë conduit à deux immunopathologies majeures : 1) Perte de plus que 50% des LT CD4+EM dès la troisième semaine …. Comment l’hôte survit-il? Comment la réplication virale est-elle maintenu? Les LT CD4+N et CD4+CM sont épargnés. Leur activité proliférative augmentent au pic de déplétion, augmentant la population des LT CD4+EM. Ceci entretient l’immunité mais crée de nouvelles cibles cellulaires. 2) Etat de hyperactivation immunitaire systémique (LT CD4+ & CD8+ , LB, NK) Changement de cellule cible: désormais l’infection des LT CD4+ activés, qui produisent plus de virus que les LT CD4+EM « au repos », entretiennent la réplication virale. Les Infections par le VIH Infection chronique Après réduction de la population de cellules cibles, la prolifération homéostatique et l’activation immunitaire généralisée fournissent de nouveaux cellules cibles. Les Infections par le VIH Infection chronique : Pathogénèse & Activation Immunitaire Paradoxe : LT activés sont à la fois les effecteurs dans la réponse immunitaire contre le VIH et les cibles cellulaires Le niveau d’activation lymphocytaire est un meilleur marqueur de l’évolution du SIDA que la charge virale! Dans les infections non pathologiques par le SIV (singe vert/SIVagm), la charge virale est élevée mais le niveau d’activation lymphocytaire est basse. L’intensité et la persistance de l’activation immunitaire généralisée dans les infections par le VIH et les infections pathogènes par le VIS suggèrent que la réplication virale n’est pas la seule cause … Les Infections par le VIH Infection chronique : Pathogénèse & Activation Immunitaire CD4 Perte quasi totale des LT CD4+ du lamina propria de l’intestin lors de la primo-infection. Li, Q. et al. 2005. Nature 434, 1081. Les Infections par le VIH Infection chronique : Pathogénèse & Activation Immunitaire Translocation microbienne La déplétion des LT CD4+EM dans la muqueuse intestinale, porte-t-elle atteint à l’étanchéité de la barrière muqueuse? Si oui, une translocation microbienne augmentée, conduit-elle à un état d’activation immunitaire généralisée? Fibrose des NL Brenchley et al. 2006 HIV disease : fallout from a mucosal catastrophe? Nature Immunology 7, 235. Les Infections par le VIH Infection chronique : Pathogénèse & Activation Immunitaire Le niveau de lipopolysaccharide (LPS) circulante (marqueur de translocation microbienne) est augmenté chez les sujets chroniquement infectés. Le niveau de LPS circulant est corrélé avec la présence de marqueurs d’activation des systèmes immunitaires inné & acquis. Le niveau de LPS circulant est augmenté dans les infections pathogènes par le VIS (chez le macaque) mais n’est pas augmenté dans les infections non pathogènes par le VIS (chez le mangabey). Brenchley et al. 2006 Microbial translocation is a cause of systemic immune activation in chronic HIV infection. Nature Medecine 12, 1365. Produits microbiens circulants sont à l’origine de l’activation immunitaire systémique dans les infections par le VIH. Les Infections par le VIH Thérapie anti-virale & muqueuse Etude de Mehandru et al. * *Mehandru et al. 2006 Lack of mucosal immune reconstitution during prolonged treatment of acute and early HIV-1 infection. PLoS Med. 3(12): e484. Etude longitudinale (18 patients ; 3 ans) et transversale (22) des patients sous thérapie anti-virale initiée à des temps précoces. Phénotypage des LT, analyse des marqueurs de l’activation immunitaire & mesure de la réplication virale réalisés dans le sang & dans les biopsies du colon. Résultats : Chez 70% des sujets : 50-60% déplétion des lymphocytes dans le lamina propria après 17 années de traitement LT CCR5+ et CCR5+/CXCR4+ déplétés de manière persistante et préférentielle Chez ces patients, le niveau d’activation des LT mémoires est retourné à la normale dans le sang, mais est resté élevé dans la muqueuse gastrointestinale. Le système immunitaire des muqueuses n’est pas reconstitué dans la majorité des patients après traitement anti-viral prolongé, en dépit d’une reconstitution immunitaire dans le sang. Les Infections par le VIH Conclusions Les muqueuses sont au centre des infections par le VIH : Le VIH est transmis principalement par voie muqueuse (génitale) . La muqueuse (intestinale) est le premier site de déplétion lymphocytaire. L’atteint à l’étanchéité de la barrière intestinale pourrait contribuer à l’activation immunitaire généralisée. Et doivent être prises en compte dans le développement des stratégies prophylactique et thérapeutique : Les stratégies qui visent la diminution de la transmission, telles que l’application locale des microbicides ou des molécules qui inhibent l’attachement au CCR5, semblent prometteuses. Les vaccins devraient induire des réponses muqueuses, pour limiter la dissémination initiale. La biodistribution intestinale des molécules anti-virales est capitale. L’activation immunitaire chronique, surtout au niveau de l’intestin, devrait être visée.
