Identification de nouveaux facteurs impliqués dans l’augmentation de l’infection et la dissémination du VIH-1 dans un contexte de Tuberculose

Identification of novel factors involved in the exacerbation of HIV-1 infection and spread among macrophages in the tuberculosis context

• Auteur / Autrice : Maeva Dupont
• Direction : Geanncarlo Lugo-Villarino, Christel Verollet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 06/12/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de pharmacologie et de biologie structurale (Toulouse ; 1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Macrophages

VIH (virus)

Tuberculose

Mots clés libres

Tuberculose

VIH-1

Macrophage

Co-infection

Mycobacterium tuberculosis

Tuberculosis

HIV-1

Macrophage

Co-infection

Mycobacterium tuberculosis

Résumé

Mycobacterium tuberculosis (Mtb), la bactérie responsable de la tuberculose (TB), et le virus de l'immunodéficience humaine (VIH-1), l'agent du syndrome de l'immunodéficience acquise (SIDA), accélèrent leurs progressions mutuelles chez les patients co-infectés. Alors que de nombreuses données cliniques rapportent une augmentation de la charge virale dans les sites anatomiques co-infectés, les mécanismes qui en sont responsables restent insuffisamment décrits. Mtb cible principalement les macrophages. Nous émettons l'hypothèse que l'infection des macrophages par Mtb créé un microenvironnement propice à la réplication du VIH-1 au niveau des sites co-infectés. Pour le montrer, j'ai utilisé un modèle in vitro précédemment établi par mes équipes (le cmMTB - pour " conditioned media of Mtb-infected macrophages "). Celui-ci permet de mimer un environnement tuberculeux, par la différenciation et l'activation des macrophages vers un profil " M(cmMTB) ", largement retrouvé dans les poumons lors d'une tuberculose active. En rejoignant le laboratoire, j'ai participé à l'étude des mécanismes responsables de l'augmentation de la réplication virale dans le contexte de co-infection, en utilisant ce modèle. Nous avons trouvé que les M(cmMTB) forment de nombreux nanotubes (ponts intercellulaires), leur permettant de transférer plus de virus d'un macrophage à l'autre, et conduit à une forte augmentation de la production virale. L'objectif principal de ma thèse a donc été d'identifier, dans un contexte tuberculeux, de nouveaux facteurs impliqués dans l'augmentation de la réplication du VIH-1 dans les macrophages. Pour cela, une analyse transcriptomique des M(cmMTB) a été réalisée, révélant deux facteurs essentiels : le récepteur Siglec-1 et les interférons de type I (IFN-I) via STAT1. Dans un premier temps, j'ai étudié le rôle de Siglec-1 dans la synergie entre Mtb et le VIH-1 dans les macrophages. D'abord, j'ai montré que son expression de surface était augmentée par le cmMTB, de façon dépendante des IFN-I. Ensuite, j'ai établi que l'abondance des macrophages alvéolaires exprimant Siglec-1 chez les primates non-humains co-infectés avec Mtb et le virus de l'immunodéficience simienne corrélait avec la sévérité de la pathologie, et était associée à la signalisation des IFN-I, via l'activation de STAT1. De plus, j'ai identifié une nouvelle localisation de Siglec-1 le long d'un sous-type de nanotubes.[...]

Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the bacteria causing tuberculosis (TB), and the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1), the etiological agent of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS), act in synergy to exacerbate the progression of each other in co-infected patients. While clinical evidence reveals a frequent increase of the viral load at co-infected anatomical sites, the mechanisms explaining how Mtb favours HIV-1 progression remain insufficiently understood. Macrophages are the main target for Mtb. Their infection by the bacilli likely shapes the microenvironment that favours HIV-1 infection and replication at sites of co-infection. To address this issue, I took advantage of an in vitro model mimicking the TB-associated microenvironment (cmMTB, "conditioned media of Mtb-infected macrophages") previously established in the laboratory; a model that renders macrophages susceptible to intracellular pathogens like Mtb. Upon joining the team, I participated in the study on how Mtb exacerbates HIV-1 replication in macrophages, using this model. We found that cmMTB-treated macrophages (M(cmMTB)) have an enhanced ability to form intercellular membrane bridges called tunneling nanotubes (TNT), which increase the capacity of the virus to transfer from one macrophage to another, leading to the exacerbation of HIV-1 production and spread. The principal objective of my PhD thesis was to identify novel factors that are involved in the exacerbation of HIV-1 replication in macrophages in the context of tuberculosis. To this end, a transcriptomic analysis of M(cmMTB) was conducted, and revealed two key factors: the Siglec-1 receptor and type I interferon (IFN-I)/STAT1 signaling. The first part of my PhD thesis dealt with the characterization of Siglec-1 as a novel factor involved in the synergy between Mtb and HIV-1 in macrophages. First, I demonstrated that its increased expression in M(cmMTB) was dependent on IFN-I. Second, in Mtb and simian immunodeficiency virus co-infected non-human primates, I established a positive correlation between the abundance of Siglec-1+ alveolar macrophages and the pathology, associated with the activation of the IFN-I/STAT-1 pathway. [...]