Human Immunodeficiency Virus Type I subverts T cell extracellular matrix to shelter cell-associated infectivity in a viral biofilm

par Catherine Inizan

Thèse de doctorat en Virologie

Sous la direction de Maria-Isabel Thoulouze.

Soutenue le 07-07-2015

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale physiologie, physiopathologie et thérapeutique , en partenariat avec Institut Pasteur [Paris] (laboratoire) .

Le jury était composé de Nolwenn Jouvenet, Jean-Christophe Paillart, Vincent Maréchal, Uriel Hazan, Frank Kirchhoff, Arnaud Moris.

  • Titre traduit

    Le virus de l'immunodéficience humaine de type I détourne la matrice


  • Résumé

    La dissémination du VIH-1 par contacts cellulaires est plus efficace que sa transmission par particules virales libres. Cependant, la nature du matériel infectieux transféré à la jonction reste très mal connue. Nos travaux révèlent que l'infectivité du VIH-1 associée aux lymphocytes T est majoritairement portée à la surface cellulaire dans un biofilm viral. Initialement décrit pour le rétrovirus lymphotrope HTLV-1 (Human T-cell Leukemia Virus type-1), le biofilm viral est une colonie extracellulaire de particules virales infectieuses enchâssées dans un cocon de matrice extracellulaire (MEC). Par un panel de techniques de microscopie, nous décrivons la présence de biofilms viraux à la surface de lymphocytes T infectés par le VIH-1 (lignées chroniquement infectées, lymphocytes CD4+ primaires infectés in vitro par des souches de laboratoire et des isolats primaires, lymphocytes de patients). Nous identifions certains éléments de la MEC enrichis dans le biofilm du VIH-1 et démontrons que certains de ces composants, modulés par l'infection, favorisent la transmission du VIH-1. En effet, le biofilm viral joue un rôle clé dans la transmission directe (entre lymphocytes T) et indirecte (trans-infection) du VIH-1. De plus, le biofilm du VIH-1 confère une infectivité accrue aux particules virales, avantage préservé en présence d'antirétroviraux et d'anticorps neutralisants.L'ensemble de notre travail identifie une nouvelle entité infectieuse cruciale pour la dissémination du VIH-1 par contacts cellulaires. Ce nouveau mécanisme de transmission, potentiellement généralisable à d'autres virus, sera désormais à prendre en compte dans l'élaboration de nouvelles stratégies thérapeutiques.


  • Résumé

    HIV-1 cell-to-cell spread is thousands fold more efficient than cell-free infection; yet the nature of the infectious material transferred at the junction remains poorly documented. We found that HIV-1 T cell-associated infectivity mostly resides at the cell surface in a viral biofilm. Initially described for HTLV-1, a viral biofilm is defined as extracellular viral particles aggregated within a scaffold of extracellular matrix (ECM) components exposed at the surface of infected cells. Using a combination of microscopy techniques, we report the presence of HIV-1 biofilms at the surface of HIV-1 infected T cells (chronically infected T cells lines as well as primary CD4+ T cells infected in vitro with HIV-1 laboratory strains as well as primary isolates). Importantly, we show that CD4+ T cells isolated from HIV-1 patients produce a viral biofilm as well. We partially characterize the composition of HIV-1 biofilm in ECM components and unravel their contribution to HIV-1 transmission. We show that HIV-1 biofilm is transferred both between T cells and during dendritic-cell (DC)-mediated trans-infection and confers viral particles with an increased infectivity as compared to their cell-free counterparts. This increased infectivity is preserved in the presence of antiretroviral treatment and neutralizing antibodies. Our findings hence identify HIV-1 biofilm as a new infectious entity central for the efficiency of HIV-1 cell-to-cell transmission. This new mechanism of intercellular transmission might be shared by other viruses and will require appraisal in the design of future therapeutical strategies.

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