Étude des mécanismes de la réponse interféron de type I précoce et du contrôle à long terme de la virémie dans le modèle d’infection du macaque cynomolgus par le SIV : implications dans la physiopathologie du VIH

Deciphering early type I interferon response and long-term control of viremia in cynomolgus macaque model of AIDS : contribution to HIV pathogenesis

• Auteur / Autrice : Timothée Bruel
• Direction : Bruno Vaslin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 29/05/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Innovation Thérapeutique : du Fondamental à l'Appliqué (Châtenay-Malabry, Haut-de-Seine ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Immunité Antivirale
• Jury : Président / Présidente : Olivier Lambotte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Vaslin, Olivier Lambotte, Lisa Chakrabarti, François Villinger, Sebastian Amigorena, Jean-Philippe Herbeuval
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lisa Chakrabarti, François Villinger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virus de l'immunodéficience simienne

Physiopathologie

Macaque crabier

Infections à VIH -- Patients

Mots clés libres

VIH

Interférons de type I

Cellules dendritiques plasmacytoïdes

Contrôleurs à long terme

Lymphocytes T CD8

HIV

Type I interferons

Plasmacytoides dendritiques cells

HIV-controller

CD8 T cells

Résumé

L’infection par le VIH induit une activation immunitaire chronique qui est suspectée d’être un des moteurs de la pathogénèse du SIDA. L’identification des mécanismes de contrôle de cette activation immunitaire, ainsi qu’une meilleure compréhension du contrôle spontané de l’infection chez certains patients, sont des étapes essentielles vers la conception de thérapies innovantes. Nous avons utilisé le modèle d’infection du macaque cynomolgus (Macaca fascicularis) par le virus de l’immunodéficience simienne (SIV) pour étudier ces deux points fondamentaux de la physiopathologie de l’infection.Il est proposé que l’induction précoce de l’activation immunitaire chronique soit une conséquence de la surexpression des gènes induits par les interférons (ISG) en réponse aux interférons de type I (IFN-I). Ces IFN-I ( et ) sont notamment produits par les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) en réponse aux virus. Notre premier objectif a été d’étudier la dynamique de production des IFN-I et celle des pDC durant l’infection, en parallèle de celle de l’activation immunitaire chronique et de la virémie. Nos résultats montrent que les pDC sont activées dans les tissus et qu’elles sont responsables de la production d’IFN-I observée transitoirement au cours de la primo-infection. La dynamique des pDC (apoptose, activation, renouvellement) entraîne un épuisement de la capacité des pDC à produire de l’IFN-I, qui pourrait rendre compte à la fois de l’altération fonctionnelle des pDC et de l’arrêt de la production d’IFN-I. De manière surprenante, ce contrôle de la production d’IFN-I n’est pas suivi d’un contrôle de la surexpression des ISG, ce qui suggère l’existence d’autres mécanismes inducteurs des ISG et souligne l’origine multifactorielle de l’activation immunitaire chronique.Dans une seconde étude, nous avons analysé l’impact d’une déplétion in vivo des lymphocytes exprimant le CD8 chez des animaux contrôlant spontanément la réplication virale sur le long terme. Quatre des cinq animaux de l’étude n’expriment pas de complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) précédemment associé au contrôle, et aucun d’entre eux ne présente de forte réponse LT CD8. La déplétion transitoire des cellules CD8 entraîne chez quatre des contrôleurs une augmentation transitoire de la virémie qui se stabilise ensuite à des valeurs similaires aux niveaux pré-déplétion lors du retour des cellules CD8+. Un de ces animaux contrôle sa virémie avant la restauration des LT CD8. Chez le cinquième animal, la déplétion des CD8 n’a pas été accompagnée d’une élévation de virémie. Globalement, le contrôle de la virémie après l’élévation transitoire n’a pas été accompagné d’une augmentation de leur fonction antivirale. En revanche, une expansion et une activation des LT CD4 consécutive à la déplétion des CD8 ont été remarquées et corrélées positivement avec la virémie plasmatique. Ces résultats suggèrent que les réponses LT CD8 ne sont pas les principales responsables du contrôle à long terme de la virémie chez ces animaux. Dans notre modèle, d’autres mécanismes, tels qu’un réservoir de virus limité ou un meilleur contrôle de l’activation immunitaire, semblent participer à ce phénotype de contrôle.En conclusion, ces résultats éclairent la contribution des pDC, des IFN-I et des LT CD8 dans la physiopathologie du VIH, et permettent de proposer un nouveau modèle d’étude des mécanismes immunologiques précoces mis en place chez les patients contrôleurs de la virémie à long terme.

HIV infection induces a chronic immune activation, which is suspected to be a driving force in the pathogenesis of AIDS. Identifying control mechanisms of this immune activation, and a better understanding of the spontaneous control observed in some patients, are essential steps towards the development of innovative therapies. We used the model of cynomolgus macaques (Macaca fascicularis) infected by the simian immunodeficiency virus (SIV) to study these two fundamental fields of HIV pathogenesis.It is proposed that early induction of chronic immune activation is a consequence of an interferon-induced genes (ISG) overexpression in response to type I interferons (IFN-I). These I IFN (α and β) are preferentially produced by plasmacytoid dendritic cells (pDC) in response to the virus. Our first objective was to study the dynamics of pDC and IFN-I production during infection, together with chronic immune activation and viremia analysis. Our results indicate that pDCs are activated in tissues and are responsible for the transient IFN-I production observed during primary infection. The dynamics of pDCs (apoptosis, activation, renewal) induces an impaired IFN-I production by pDC, which could account both the functional defect of pDCs and the arrest of IFN-I production. Surprisingly, control of IFN-I production is not followed by down-regulation of ISG, which suggests the existence of other mechanisms that induce ISG and emphasizes the multifactorial origin of chronic immune activation.In a second study, we analyzed the impact of a in vivo CD8 T cells depletion in animals which spontaneously control viral replication in the long term. Importantly, four of the five animals in the study do not express major histocompatibility complex (MHC) previously associated with control, and none of them display strong CD8 response. The transient depletion of CD8 cells results in four controllers in a transient increase in viremia, which then stabilizes at values similar to pre-depletion levels when CD8+ cells come back. One of these animals controls their viremia before the restoration of CD8. In the fifth animal, CD8 depletion was not followed by a rise in viremia. Overall, the control of viremia after the transient increase was not associated to an increase of the antiviral function of CD8 T cells. In contrast, CD4 T cells expansion and activation were noticed and positively correlated to plasma viremia. These results suggest that CD8 responses are not the main cause of long-term control of viremia in these animals. In our model, other mechanisms, such as smaller reservoir or better control of immune activation, seem to be involved in this controller phenotype.In conclusion, these results shed light on the contribution of pDCs, IFN-I and CD8 T cells in the pathogenesis of HIV, and allow us to propose a new model for studying early immunological mechanisms in HIV controllers.