Etude de deux stratégies d'échappement du VIH-1 : résistance des virus primaires à un inhibiteur de fusion et protection vis-à-vis d'un facteur de restriction cellulaire

par Armelle Angélique Goubard

Thèse de doctorat en Microbiologie. Virologie

Sous la direction de François Clavel.

Soutenue en 2007

à Paris 7 .


  • Résumé

    Le VIH-1 est soumis in vivo à différentes pressions de sélection. Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent deux stratégies d'échappement viral : (i) le développement d'une résistance des VIH-1 primaires à un inhibiteur ciblant le processus de fusion membranaire, l'Enfuvirtide (ENF), et (ii) une stratégie pour s'affranchir de la restriction imposée par les cytidines déaminases cellulaires de la famille APOBEC3, qui induisent des mutations dans le génome viral par un mécanisme d'édition. (i) Dans la première étude, nous avons examiné l'évolution de la susceptibilité à ENF de populations virales plasmatiques chez des patients suivis longitudinalement, dont le traitement avec cet inhibiteur de fusion, reçu au sein d'une thérapie de sauvetage, a échoué. Il s'avère que les mutations de résistance émergent dans des quasi-espèces de glycoprotéines d'enveloppe qui n'étaient pas majoritaires avant le traitement. De plus, l'apparition des mutations de résistance à ENF n'est pas systématiquement associée à une baisse de la capacité réplicative, contrairement à ce qui est observé avec les autres classes d'inhibiteurs. Ces résultats suggèrent que le contexte génétique peut jouer un rôle crucial dans la sélection des mutations de résistance et l'expression optimale de la résistance à ENF. Afin de valider cette hypothèse, nous avons poursuivi notre travail en générant des clones viraux à partir des populations plasmatiques virales présentes chez l'un des patients de l'étude précédente. L'introduction par mutagenèse dirigée de mutations de résistance dans des variants pré-thérapeutiques ne permet pas d'atteindre le niveau de résistance obtenue in vivo. Ceci justifie l'émergence des mutations de résistance à ENF dans des quasi-espèces d'enveloppe minoritaires avant le début du traitement, qui permettent une expression optimale de la résistance. Enfin, la capacité réplicative est très disparate entre les clones d'un même temps d'analyse. Ces travaux suggèrent que le paramètre viral majeur qui détermine la sélection des quasi-espèces d'enveloppe est le niveau de résistance atteint plutôt que la capacité réplicative. (ii) Les lentivirus utilisent deux séquences riches en purines (« polypurine tract », PPT) pour initier la synthèse du brin (+) de l'ADN viral. Nous avons examiné en quoi l'initiation au niveau du PPT central (PPTc) pouvait protéger le génome viral de l'édition par APOBEC3G et APOBEC3B. La présence d'un PPTc fonctionnel, mais pas d'un PPTc muté, réduisait l'édition, à la fois par APOBEC3G et APOBEC3B, au niveau de séquences localisées immédiatement en aval du PPTc, mais pas en amont. Cette deuxième étude élucide ainsi une nouvelle stratégie virale nécessaire à la protection contre des facteurs antiviraux cellulaires.

  • Titre traduit

    Two escape strategies of HIV-1 : resistance to ENF, an inhibitor of the fusion process and protection against restriction by APOBEC family members


  • Résumé

    In vivo, HIV-1 populations may exist as complex swarm of mutants termed quasi-species. In the face of strong selective pressure, HIV-1 must rapidly adapt to survive. We studied two viral escape strategies: (i) the development of résistance to Enfuvirtide (ENF), an inhibitor which targets the fusion process between the viral and cellular membranes, and (ii) the protection mediated by the viral central PPT element against restriction by APOBEC family members. (i) We have examined the evolution of ENF susceptibility of sequential plasma-derived virus populations in 6 patients failing ENF-based salvage therapy. Phylogenetic analysis of env sequences in sequential samples from two patients showed that the HR1 mutations had emerged in the context of env quasispecies that were different from those prevalent at baseline. Interestingly, in four patients the emergence of résistance mutations was not associated with reduced Env-associated virus replicative capacity. Thus, the envelope genetic context appears to play a critical role in the selection of HR1 mutations and the expression of ENF resistance. To test this hypothesis, individual env clones were generated from plasma HIV RNA from one of these patients. ENF résistance mutations were introduced by site-directed mutagenesis in a representative baseline clone, provoking an increase in ENF IC50. This increase, however, was well below that observed when these mutations emerged in vivo, in the context of a different env background. During ENF treatment in vivo, HR1 mutations are selected in unique env quasi-species, not prevalent at baseline, but that favour the expression of ENF resistance, Within each time point, Env replicative capacity is variable among clones. This disparity suggests that the viral property driving the selection of env quasi-species under ENF pressure is résistance rather than Env replicative capacity. (ii) Lentiviruses use two polypurine tracts for initiation of plus-strand viral DNA synthesis. We have examined whether plus-strand initiation at the central polypurine tract (cPPT) may protect the viral genome from editing by APOBEC3G and APOBEC3B. The presence of a functional cPPT, but not a mutated cPPT, largely reduced DNA editing by both APOBEC3G and APOBEC3B of sequences downstream, but not upstream, of the cPPT. A significant protection was observed as far as 400 nucleotides downstream. Thus, in addition to other functional properties, the cPPT protects lentiviruses against DNA editing by cytidine deaminases of the APOBEC family. This work elucidates an additional viral strategy for protection from cellular antiviral factors.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (206 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 500 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2007) 022
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