B.A. 05.03

Pr Brigitte Autran et Dr A Bourgarit , Hôpital Pitié-Salpétrière, Université Paris -VI

Caractérisation immunologique

du Syndrome de Restauration Immunitaire (IRS)

chez les patients co-infectés VIH et tuberculose

The two phases of CD4 T cell reconstitution with HAART

B.A.05

Early Memory T cell Redistribution from lymphoid tissues (Autran 97, Pakker 98, Bucy 99) and

Rapid de-activation of the immune system (Autran 97, Lederman 98…)

Naive T cell regeneration ensures long term CD4 T cell expansion (Autran 97, Pakker 98, Li 98, Lederman 98) and

Re-diversification of T cell repertoires (Gorochov 98)

Months3 6 9 12 18

Total CD4 counts

Memory CD4+ cells

Naive CD4+ cells

50

100

0

150

Cel

ls/µ

l

Vir

us

Imm

un

e

act

iva

tio

n

Quantitative and functional CD4 cell reconstitution with HAART

300 patients treated with HAART, viral loads <200 copies/ml

CD4 counts

0

200

400

600

800

0 8 16 24 32Months

Cel

ls/m

m3

Rapid CD4 counts restoration at all disease stages with parralelism in the kinetics of CD4

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 3 6 9 12%

po

sit

ive

res

po

ns

es

CMV

Tuberculin

Months

Restoration of proliferative

CD4 responses to CMV

(Autran 97, Li 98, Lederman 98, Rinaldo 99…………., BA 05

Reduction in morbidity / mortality (Hogg, 97, Pallella,98…

Discontinuation of prophylaxis against Opportunistic

Infections: PCC. Pneumoniae, CMV retinitis (Furrer,99, Jouan 2001…)

at all stages of the disease : illustrating the lack of definitive immune alterations

Induces the Immune Restoration Syndrome (IRS, IRIS..)M French , 98, Monsuez 99…….

- during opportunistic infections concommitantly treated with HAART

- reactivation of pathogen-associated symptoms +/- systemic inflamatory

syndrome without microbiological relapse, or of auto-immune diseases

- particularly frequent during mycobacterial infections (MAI, TB : 40%)B.Autran, BA, 01

Rapid restoration of protective memory responses against opportunistic pathogens with HAART

BA 05

Immune Restoration Syndrome (IRS)

Définition : Réapparition ou aggravation de manifestations inflammatoires sous traitement spécifique lors de la restauration immunitaire sous HAART.

Pathologies sous-jacentes:« infectieuse »: virale (HHV8, JCVirus, CMV?, HSV1…), mycobactéries, parasites (cryptocoque, toxoplasmose, pneumocystose)…« dysimmunitaire»: sarcoïdose, Lupus, thyroïdite auto-immune, cryo-globulinémie..

TB-IRSFréquence 35%-45%Gravité liée à localisationFacteurs favorisants? 

•HAART•CD4 < 200 ?•TB disséminée•Susceptibilité génétique?

A Bourgarit

Clinical Manifestations ofTB-IRS

• Fever, biological inflammatory syndrome

• Augmentation of seric IL-6 Morlese JF, 2003; Stone S, 2002

• Monocytic Activation (CCR3, CCR5) Price P, 2001

• Genetic Susceptibility (IL6, TNFa) Price P 2003

• Augmentation of lymph node volume and fistulisation

• Apparition of a typical granuloma

– (giganto-cellulaire +/- nécrosis) del Giudice P, 1999

– With Hypercalcémia = functional granulome Lawn SD, 2004

• Reapparition of a phlycténular HSR to tuberculin Orlovic D, 2001

= Exacerbation of a Th1 response

= Rôle of inflammatory cytokines ?A. Bourgarit 05

Mécanismes d’échappement de MtbProduction de molécules

anti microbiales : RNI, ROI

Activation macrophage

Activation CD4 Th1

IFNIL12

IFN

CD4 CD4-/8-CD8 TgdTNF

Lysedes minfectés

Interférence BK présent° cl II

ECHAPPEMENT !

fusion phagosomes/lysosomes

Interférence BK présent° cl I

ECHAPPEMENT !

Inhibition par BKECHAPPEMENT !

IL10? <blocage IFNg signalisation dans macro

Latence

A Bourgarit

TB et VIH

Activation macrophage

Activation CD4 Th1

IFNIL12

IFN

CD4 CD4-/8-CD8 TgdTNF

Disparition des réponses Ag spécifiques,Anergie tuberculinique Granulomes  peu organisés, sans caseum, peu fonctionnels

Tuberculoses « bacillaires » disseminées pauci-symptomatiques

Diminution des Tγδ2

Diminution nb macrophages actifs (CD68) Diminution de lyse microbienne intra-cellulaire

Production de molécules anti microbiales : RNI, ROI

A Bourgarit

Sous HAART

Restauration progressive de immunité PPD-spécifique

– Prolifération, max à 6-9 mois Li TS, 1998

– Production IFN-γ dès M3, mémoires effectrices co-productrices IL-2 Hengel RL, 2002

– Fréquence et Intensité (8 à 33% cellules IFN-γ+ à J90)

Hengel RL, 2002

A Bourgarit

IRS: Hypothèses

Activation macrophage

Activation CD4 Th1

IFNIL12

IFN

CD4 CD4-/8-CD8 TgdTNF

Restoration rapide d’une réponse Ag- spécifique

Amplification +++ d’une boucle Th1 Syndrome inflammatoire « orage cytokinique »

A Bourgarit

Hypothèses IRS survenant lors du traitement concomitant de la tuberculose et de

l’infection à VIH serait l’expression de la restauration rapide (trop?)

d’une réponse immunitaire dirigée contre l’agent pathogène présent?

• Mécanismes

– Réponse de type Th1? Cytokines

– Cellules impliquées?

– Spécificité antigénique particulière du fait de la chronologie?

– Mécanismes régulateurs dépassés?

• Facteurs associés?

– Différence de « charge bactérienne »?

– Virulence de la souche?

– Susceptibilité génétique?

A Bourgarit

VIH+ <200CD4 naïfsIndication à HAARTTuberculose

Patients

TBK M0ART M1ART

M3

M6M12BK

Confirmationd’inclusion

IRS+

TIRSTIRS+20j

IRS-

BK+

IRS

IRS: Fièvre, syndrome inflammatoire biologique Majoration de symptomatologie initiale Nouvelles manifestations évocatrices  Pas autre cause: rechute ou résistance de tuberculose Granulome à cultures négatives Réponse sous HAART: ΔCV -1 log

ØIRS

PARADOX-TB ANRS-EP21

A Bourgarit

Inclusions

IRS = 46% des patients analysables

35 inclusions

11 sortis d’étude

11 IRS+ 13 IRS-

4 TB non confirmée4 « Déménagements »2 PDV1 transfert en réa

IRS+

Patient

Age yr

MF

Origin TB localisation CD4/mm3

VL log

Time to HAART dy

HAART CD4 MIRS-

M0

VLMIRS-M0

IRSClinical manifestations

BAB 30 F Cameroon Pleuritis 26 4.7 36 3TC TFV EFV 44 -5.2 Peritonitis, tubal granuloma

CAK 41 M Cameroon Lung, liver, lymph nodes

9 5.7 15 AZT 3TC T20 84 -5.7 Fever, hepatitis

ELF 43 M Congo Lung 16 5.0 14 AZT 3TC EFV -1 ND Pericarditis

INP 32 F Indonesia Lung, bone marrow, lymph nodes, liver

15 6.5 63 3TC D4T NFV 54 -6.4 Fever, abdlymph node swelling

MOJ 35 M Congo Lung, lymph nodes 115 5.8 40 AZT 3TC EFV 53 -5.8 Fever, peritonitis, abd lymph node swelling

TRK 32 F Guinea Lung 24 5.7 27 FTC TFV EFV 161 -5.7 Fever, alveolar pneumonitis, lymph node swelling

BAS 49 M Congo Miliary, perihepatic lymph nodes

6 5.6 10 TFV FTC LPV/rtv

140 -5.6 Fever, abdominal pain, lymph node swelling

ITP 35 F Congo Cutaneous, abdominal lymph nodes

90 5.1 77 AZT 3TC LPV/rtv

39 -4.5 Cutaneous granuloma

SAC 45 F Cameroon Mediastinal lymph nodes

77 5.7 71 FTC TFV LPV/rtv

92 -5.7 Fever, pericarditis

BEL 38 M Cote d’ivoire

Lung, lymph nodes, spleen

8 5.6 20 AZT 3TC NFV 38 -5.7 Fever, cholostasis,lymph node swelling

FOP 56 M Cameroon Lymph nodes 145 5.7 65 TFV FTC EFV 393 -5.9 Fever, lymph node swelling

IRS-

Patient Age yr

MF

Origin TB localisation CD4/mm3

VL log

Time to HAART

dy

HAART CD4 M1/-M0

VLM1-M0

IRS

TSK 36 M Congo Lymph nodes 15 4.96 39 AZT 3TC ABC ND -4.9 None

GOJ 38 M Cape verde Liver, lymph nodes, lung

22 5.7 27 AZT 3TC EFV 124 -5.7 None

KOB 37 M Mali Lung 32 5.4 14 AZT 3TC EFV 37 -5.4 None

CIR 30 F Zambia Lung, liver, spleen 43 4.8 61 AZT 3TC ABC -26 -4.9 None

KEA 26 F Cameroon Abdominal lymph nodes, iliitis

47 5.0 76 AZT 3TC LPV/rtv

-4 -5.4 None

DRA 34 M Senegal Abdominal lymph nodes

131 5.1 50 TFV 3TC RTV ATZ

73 -4.7 None

MET 31 M Guinea Lung 198 5.9 24 AZT 3TC EFV -50 -5.9 None

BAJ 61 M Cameroon Lung, lymph node 166 5.5 111 3TC DDI EFV None

BAK 52 M Mali Lung, liver, spleen 219 4.7 53 3TC ABC TFV DDI

250 -4.8 None

LOS 35 M Congo Lung 267 5.2 23 AZT 3TC ABC 167 -4.8 None

CHS 63 M Algeria Lymph nodes, lung, genitourinary

60 5.7 89 AZT 3TC EFV 190 -5.7 None

CHA 56 M Algeria Lung 54 8 50 TFV FTC EFV 79 -5.8 None

CHD F Thailand Cervical lymph node 56 4.3 40 TFV 3TC EFV 77 -4.3 None

IRS+ IRS- pn 11 13M/F 6/5 9/4 NS

Age 38 (30-56) 37 (26-63) NS

Tuberculose pulmonaire 2/11 4/13 NS

disséminée 9/11 9/13 NS

BAAR+ 3/8 4/13 NS

Infection VIH CD4 (/mm3) 26 (6-145) 54 (15-267) NS

CV (Log) 6 (4.8-6.5) 5.2 (4.3-8) NS

M0HAART Délai /TBK (j) 36 (7-77) 50 (14-111) NS

IRS Délai / M0 (j) 23 (7-85)CD4 108 (59-430) 163 (9-580)(M1) NS

CD4 /M0 (/mm3) +54 (-1;+393) +77 (-50;+250) NS

M3 CD4 117 (58-399) 132 (49-410) NS

CD4 /M0 (/mm3) +86 (-74;+367) +73 (-88;+354) NS

CV <200 7/10 8/11 NS

Caractéristiques cliniques

TB-IRS: Acute Exacerbation of a Th1 response to tuberculin but not to live TB (ELISpot IFN-γ) (Bourgarit, AIDS 2006)

IRS+n=11

IRS-n=13

PPD : p =0.005

CMV = NS

T BK M 0 M1 M 3 M6 M120

1000

2000

3000

4000

T BK M 0 T IRS M 3 M 6 M120

1000

2000

3000

4000 PPD CMV

SFC

/10

6 PB

MC

• N IFN-g producing T cells to PPD significantly stronger in IRS +• No or weak response to to live TB-associated antigens: ESAT-6, CFP-10, 85B• Mediated by CD4 T cells: up to 35% of circulating CD4 T cells

100

101

102

103

104

TIRS+ n= 5

Réponse Th1 PPD-spécifique médiée par des CD4 mémoires effectrices activées (ICS)

jusqu’à 35% CD4+IFNγ+/CD4+(frais)

58

41.1

0.8

0.1

100 101 102 103 104

92.5% IFN-γ+TNF-α+

1.3 3.7

94.6 0.3

100 101 102 103 104

CD45RA

CD

27

19

79 1

2

100 101 102 103 104

HL

A-D

R

79 1.3

19 0

TN

F-α

IFN-γ

CD

4

IRS-n=1

IFN

-γ pg

/ml

IRS+n=1

IL-2

an

d I

P-1

0 p

g/m

lAssociée à un « orage cyto-chemokinique » (Luminex multiplex®)Pas de réponse Th2

PPDCMVMedium alone

IFN-γIP10

IL-2

TN

F-

α a

nd

IL

-1β

pg

/ml

IL-6

pg

/ml

-10 0 10 20 30 40 500

1000

2000

3000

4000

0

10000

20000

30000

40000

50000

TNF-α

IL-6IL-1B

-10 0 10 20 30 40 500

1000

2000

3000

4000

0

10000

20000

30000

40000

50000

-10 0 10 20 30 40 500

100

200

300

wks

0

200

400

600

1200

1400

1600

-10 0 10 20 30 40 500

100

200

300

wks

0

200

400

600

120014001600

Conclusion : Physiopathologie de l’IRS associée à la Tuberculose, chez des patients co-infectés

• IRS est la conséquence de l’exacerbation aigue d’une réponse immunitaire « normale » contre l’agent pathogène opportuniste présent associée à un syndrome inflammatoire diffus, intense non contrôlé

– Réponse CD4 Th1 mémoire effectrice , • Autorisée par la reconstitution immunitaire rapide sous traitement ARV

• permettant la reconstitution des lésions granulomateuses

• Responsable de l’augmentation de volume des lésions

• Représentant jusqu ’à 35% des CD4 circulants

– Réponse CD4 spécifique • d’antigènes mycobactériens de dormance contenus dans la tuberculine

• Mais non des antigènes associés à la virulence (ESAT-6, CFP10..)

• Associée au contrôle médicamenteux du BK

– Inductrice d’un syndrome inflammatoire aigu, responsable des manifestations locales et systémiques

Conclusion : Physiopathologie de l’IRS associée à la Tuberculose, chez des patients co-infectés

• IRS est la conséquence de l’exacerbation aigue d’une réponse

immunitaire « normale » contre l’agent pathogène opportuniste présent

associée à un syndrome inflammatoire diffus, intense non contrôlé

• Facteurs favorisants?

– Intensité du déficit immunitaire sous-jacent?

– Modification de la balance «  cellules inhibitrices » / cellules activées ?

– Role de la cinétique de restoration des CD4 ?

• Homéostasie: deséquestration, desactivation

• IRS- cellules senescentes?

• Lié au traitement?

– Facteurs génétiques prédispsants?

Université Pierre et Marie CuriePitié-Salpétrière, Hospital, Paris, France

Immunology : A Bourgarit, G. Carcelain, V Martinez, A. Samri, B. Autran

ANRS and SIDACTION PARADOX TB Study group :Baakili A, Béglé A-M, Besse F, Bollens D, Bouchaud O, Bursachi P, Cadranel J, Camuset J, Chakvetadze C, Delgado J,Diemer M , Dupont B, Elmarsafy S, Fain O, Fonquernie L, Furco A, Girard P-M,Grillot-Courvalin C, Guignet A, Guilleminot MC, Herrmann J-L, Jeantils V, Grivois JF, Joly V, Jouis V, Klutse P, Lacombe K, Lahoulou R, Lavolé A, Lefebvre B, Lefort A, Letellier E, Lortholary O, Metro A TrumeauM, Meynard J-L, Meyohas M-C, Molina J-M, Obenga G , Parrinello M, Pelet O, Pintado C, Ponscarme D, Rami A, Rozenbaum W, Sahli H, Sellier P, Slama L, Courtial S, Tubiana R, Stirnemann J, Tassi S , Taulera O, Touitou H , Vacher I,., Vincent F, Yeni P

Hôpital Saint Louis, Paris FranceInternal Medicine : A Bourgarit, C. Lascoux, D SereniBactériologie: P LagrangeStatistics: V Delcey

Institut Pasteur: B Gicquel and C Leclerc