The study of susceptibility and resistance of HIV integrases to integrase strand transfer inhibitors and the development of novel single domain antibody targeting HIV integrase

par Xiaoju Ni

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Jean-François Mouscadet.

Le jury était composé de Xu-Guang Xi, Olivier Delelis, Kai-Cheng Qian.

Les rapporteurs étaient Karen Moreau, Vincent Parissi.

  • Titre traduit

    La détermination de la susceptibilité et de la résistance des intégrases (INs) du virus de l’immunodéficience humaine aux inhibiteurs de transfert de brins de l'IN et le développement d’anticorps simple-chaîne ciblant l’IN


  • Résumé

    Ce mémoire de thèse présente mes travaux sur la détermination de la susceptibilité et de la résistance des intégrases (INs) du virus de l’immunodéficience humaine (VIH) aux inhibiteurs de transfert de brins de l'IN (INSTIs) ainsi que le développement de fragments d’anticorps simple-chaîne (sdAbs) ciblant l’IN du VIH. Tout d’abord, car les études antérieures ont suggéré que les variations significatives de l’IN de souche CRF02_AG pourrait avoir des effets consécutifs sur l'interaction entre l'inhibiteur et l’IN, la susceptibilité de l’IN de souche CRF02_AG du VIH-1 aux dernières INSTIs a été déterminée. Accord avec l'étude in silico, nous avons mis en évidence que l’activité de 3’-processing et de transfert de brin des INs de souche B et de souche CRF02_AG sont comparables. La susceptibilité des INs recombinantes de souche CRF02_AG aux INSTIs utilisés (Raltégravir-RAL, Elevitégravir-EVG et L-731, 988) est similaire à celle de l’IN de souche B, malgré les variations naturelles qui se produisent dans les INs de souche CRF02_AG. Le polymorphisme de l’IN de CRF02_AG n’a pas d’effet significatif sur la susceptibilité aux INSTIs. Dans un second temps, la résistance de l’IN du VIH-2 au RAL, l’unique INSTI approuvé, a été confirmée in vitro avec des enzymes mutées portant des mutations de résistance. Les mutations aux positions 155 et 148 jouent un rôle similaire pour les VIH-1 et VIH-2, en rendant l'IN résistante au RAL. La mutation G140S confère peu de résistance, mais compense le défaut catalytique dû à la mutation Q148R. À l'inverse, Y143C seule ne confère pas de résistance au RAL excepté si la mutation E92Q est également présente. De plus, l'introduction de la mutation Y143C dans le mutant résistant N155H baisse le niveau de résistance de l’enzyme contenant la mutation N155H, ce qui pourrait expliquer l'absence de détection de ces deux mutations ensemble dans un seul génome. Enfin, des anti-VIH sdAbs avec nombreuses propriétés intéressantes ont été sélectionnés pour développer des agents antirétroviraux. Après la sélection de sdAb ciblant l’IN du VIH, nous avons obtenu des qui sdAbs qui reconnaissent spécifiquement une vaste gamme d’INs in vitro, y compris le mutant G140S/Q148R résistant aux INSTIs. Néanmoins, l'activité inhibitrice des sdAbs n'a pas été observée. Les sdAbs ciblant l’IN du VIH peuvent être utilisés pour d'autres applications, telles que des réactifs ciblant des nanocapteurs. À l'avenir, en raison des avantages uniques des sdAbs, le développement de sdAbs anti-IN du VIH qui bloquent la réplication du VIH reste attractive pour l'obtenir des inhibiteurs efficaces de l’IN.


  • Résumé

    This thesis presents the determination of susceptibility and resistance of HIV integrases (INs) to IN strand transfer inhibitors (INSTIs) and the development of single domain antibody (sdAb) targeting HIV IN. Firstly, the susceptibility of HIV-1 subtype CRF02_AG INs to the latest INSTIs was determined, since previous studies suggested that the significant variations of CRF02_AG IN may have consequential effects on the interaction between the inhibitor and IN. Consistent with in silico study, we found that 3’-processing and strand transfer activity of both HIV-1 subtype B IN and subtype CRF02_AG IN are comparable. The susceptibility of recombinant CRF02_AG INs to employed INSTIs (Raltegravir-RAL, Elevitegravir-EVG and L-731, 988) is similar to that of HIV-1 B IN. Hence, the polymorphism of CRF02_AG IN cannot significantly effect on the susceptibility to INSTIs. Secondly, the resistance of HIV-2 IN to RAL, the unique approved INSTI, has been confirmed in vitro with mutated enzymes harboring resistance mutations. Mutations at positions 155 and 148 played a similar role in HIV-1 and HIV-2, rendering the IN resistant to RAL. The G140S mutation conferred little resistance, but compensated for the catalytic defect due to the Q148R mutation. Conversely, Y143C alone did not confer resistance to RAL unless E92Q is also present. Furthermore, the introduction of the Y143C mutation into the N155H resistant background decreased the resistance level of enzyme containing the N155H mutation, possibly accounting for the lack of detection of these two mutations together in a single genome. Finally, anti-HIV IN sdAb that is endowed with many attractive properties was selected for developing antiretroviral agents. After the selections, we have obtained some sdAbs that specifically recognize a broad range of INs in vitro, including INSTI-resistance mutant G140S/Q148R. However, the inhibition activity of anti-HIV IN sdAbs has not been observed yet. Anti-HIV IN sdAbs can be applied for other application, such as targeting reagents for nanosensor. In future, development of anti-HIV IN sdAbs which are able to block HIV replication remains attractive for obtaining efficient inhibitor of IN.

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