version 2006 dr laurent andréoletti (mcu-ph) laboratoire de virologie, chu reims et ea-3798...
TRANSCRIPT
Version 2006
Dr Laurent Andréoletti (MCU-PH)Laboratoire de Virologie, CHU Reims
et EA-3798 Faculté de Médecine de Reims
DIU VIHDIU VIHAnnée Universitaire 2005-2006Année Universitaire 2005-2006
Virologie Fondamentale et Mécanismes Virologie Fondamentale et Mécanismes
Immunopathologiques de l’InfectionImmunopathologiques de l’Infection
par les Virus VIHpar les Virus VIH
Version 2006
LES VIRUS VIHLES VIRUS VIH
- Structure du VIH & Classification
- Cellules cibles et multiplication du virus
- Histoire Immunologique de l’infection par le VIH
- Histoire naturelle de l’infection par le VIH
- Persistance et évolution du VIH dans les réservoirs cellulaires et anatomiques
Version 2006
0,48 – 0,76 0,48 – 0,76 millionsmillions
0,23 – 1,5 0,23 – 1,5 millionsmillions
24.3 – 28,4 24.3 – 28,4 millionsmillions
0,92 – 2,1 0,92 – 2,1 millionsmillions
4,4 – 10,6 4,4 – 10,6 millionsmillions
0,025 – 0,048 0,025 – 0,048 millionsmillions
0,54 – 1,6 0,54 – 1,6 millionsmillions
0,27 – 0,78 0,27 – 0,78 millionsmillions
1,3 – 2,2 1,3 – 2,2 millionsmillions
0,56 – 1,8 0,56 – 1,8 millionsmillions
Europe Occidentale et Centrale
Afriquesubsaharienne
Europe orientale& Asie centrale
Asie du Sud & du Sud–Est
Océanie
Amérique du Nord
Caraïbes
Amérique latine
Asie de l’Est & PacifiqueAfrique du Nord
& Moyen–Orient
Total : 39,4 millions (35,9-44,3 millions)
Estimation fin 2004
Adultes et Enfants vivant avec le VIH/SIDAAdultes et Enfants vivant avec le VIH/SIDA
Version 2006
Version 2006
CLASSIFICATION DES RETROVIRUS
ONCOVIRUS LENTIVIRUS SPUMAVIRUS
EIAV
VISNA
CaEV
VIH-1
VIH-2
SIV
FIV
EVOLUTIONLENTE
FeLVMLV
HTLV-1HTLV-2STLVBLV
EVOLUTIONRAPIDE
RSVMSV
Version 2006
Version 2006
Version 2006
ORGANISATION GENETIQUE DU VIH
Version 2006
VARIABILITE DU VIH-1 & QUASIESPECES
Une mutation aléatoiretoutes les 10 000 bases(une mutation/génome rétrotranscript)
Variabilité génétiquesans traitement ARVQUASIESPECES
= différents variants viraux
Variant majoritaire 90%
Variants minoritaires 10%
∆ Génétique 4 à 25%
Transcriptase inverse
Version 2006
STRUCTURE DE LA gp 120 DU VIH
Version 2006
ARBRE GENEALOGIQUE DES VIRUS VIH
Version 2006
Version 2006
L’origine des virus VIH
Lentivirus de primates
SIVcpz(chimpanze)
SIVsmm(Sooty mangabey)
SIVagm(Singe vert africain)
VIH-1(homme)
VIH-2(homme)
SIV mac(macaque)
SIVbab SIV chacma(babouin jaune) (Babouin chacma)
SIV wcm SIV pam G31(white-crowned (singe Patas)mangabey)
passage inter-espèces
T Morin et al., Virologie 2002.
Version 2006
VARIABILITE DU VIH-1
A O D g H
B
B
B
BFC
BB
B d g h
B
B
A D E F G H
C A D
B cC B E
B E
VIH 1C 48% VIH 1A 25% VIH 1B 16% VIH 1E 4%
VIH 1D 4% Autres 3%
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Recombinaison génétique des virus VIH
LTR
LTR LTR
LTR
VIRUS « HETEROZYGOTE »
Lc CD4+
LTR LTR
Lc CD4+
PROVIRUS RECOMBINANT
T Morin et al., Virologie 2002.
Version 2006
Version 2006
Version 2006
CORECEPTEURS D ’ENTREE DU VIH & TROPISME CELLULAIRE
DEUX GRANDS TYPES DE CORECEPTEURS:
CCR5 = Corécepteur des souches VIH M-tropiques (souches NSI)/ Phase asymtomatique / Ligands naturels= RANTES, MIP
CXCR4 = Corécepteur des souches VIH T-tropiques (souches SI) / Phase symptomatique/ Ligand naturel= SDF-1
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Methods used to determine in vitro HIV-1 fitness.
A) Viral growth kinetics assays correspond to quantification of virus production at various time points using suitable detection methods (e.g., p24 antigen or RT activity).
(B) Growth competition experiments involve dual infection with two different HIV-1 isolates (initial proportion may vary). Production and quantification of each specific HIV-1 in the mixture can be determined using different methods (Table 1).
(C) Single-cycle infection assays. The number of cells infected after a single cycle of replication can be measured using various indicator systems (Table 1).
Clavel F, Race E, Mammano F. HIV drug resistance and viral fitness.Adv Pharmacol 2000;49:41-66.
In vitro HIV-1 fitness
Dynamics of target cell infection and pathogenicity
Drug Resistance HIV mutants and therapeutic strategies
Version 2006
Figure 1. Summary of HIV-1 fitness studies classified according to the method used to estimate viral replication
capacity.
Table 1. Methods used to estimate HIV-1 fitness
AIDS Rev 2001; 3: 223-242 Miguel E. Quiñones-Mateu, Jan Weber, Hector R. Rangel, and Bikram Chakraborty
Methods used to estimate HIV-1 fitness
Version 2006
Phenotype evaluation for drug resistance HIV mutants
PATIENT
PLASMA(> 200 µl)
total RNA cDNA PR/RT GENES
(amplicon)
Viral PR/RT gene isolationViral PR/RT gene isolation
extraction RT PCR
Creation of Deleted Proviral Clone
WT referencevirus
PRORT
Delete PRO & RT genes Deleted Proviral
Clone
Gene Transfer (Electroporation)
CD4+ T-cells (MT4)
Infectious RECOMBINANT
virus
Susceptibility AssayANTIVIROGRAM Replication capacity
= FITNESS
Cell culture systems
Version 2006
LES VIRUS VIHLES VIRUS VIH
- Histoire immunologique de l’infection par le VIH
Version 2006
Evolution des marqueurs virologiques & immunologiquesau cours de l’infection naturelle par le VIH
Version 2006
Phase initialePrimo-infection-séroconversion: Virémie plasmatique
Phase secondaire - Réponse humorale (Ac )Réponse immune - Réponse immune cellulaire (CTL)et latence clinique - Latence clinique
- Réplication virale chronique Infection persistante
- Virémie plasmatique basse- Souches NSI- Profil cytokines Th1
Phase terminale - Virémie plasmatiqueDéficit immunitaire - Destruction architecture ganglionnaireprofond-SIDA - Infections opportunistes
- Affections néoplasiques- Souches SI- Profils cytokines Th1
Histoire naturelle immunologique de l ’infection à VIH
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Mécanismes du déficit quantitatif et qualitatif des lymphocytes CD4+
Version 2006
Mécanisme d ’Apoptose et infection par le VIH
Version 2006
Echappement du VIH à la surveillance immunologique
L Letvin & D Walker: Nature Medicine, 2003.
Réponse humorale: Ac neutralisants Réponse cellulaire :Lc T CD8+
Nouveaux virus Pression immunologique
Version 2006
Infection par le VIH & défaillance de la réponse immune
L Letvin & D Walker: Nature Medicine, 2003.
Version 2006
Restauration immune au cours sous l ’effet d ’un traitement Antirétroviral
Version 2006
Version 2006
LES VIRUS VIHLES VIRUS VIH
- Histoire naturelle de l’infection par le VIH
Version 2006
Evolution de la charge virale au cours de l ’infection naturelle par le VIH-1
CCR5 R5/X4 CXCR4
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Version 2006
Early levels of HIV-1 DNA in peripheral blood mononuclear cells are predictive of disease progression independently of HIV-1 RNA levels and CD4+ T cell counts.
HIV DNA levels in PBMCs
Rouzioux C. et al., JID 2005
HIV DNA level was highly correlated with HIV RNA level (r=0.69; P <.0001) and with CD4+ Tcell count (r=0.40; P < .0001)
Version 2006
Early levels of HIV-1 DNA in peripheral blood mononuclear cells are predictive of disease progression independently of HIV-1 RNA levels and CD4+ T cell counts.
HIV DNA levels are predictive of AIDS progression
Rouzioux C. et al., JID 2005
HIV DNA levels in PBMCs
HIV DNA levels CD4+ cell count HIV RNA levels
Version 2006
Histoire naturelle: Evolution de charge virale et des taux de TCD4+Histoire naturelle: Evolution de charge virale et des taux de TCD4+
au cours des différents schémas de progression vers le stade SIDAau cours des différents schémas de progression vers le stade SIDA
Ag p 24
3 mois 10 ans
Symptômes
102
104
106
108
Progresseurs rapides
Progresseurs intermédiaires
Non progresseurs à long terme
ARNémie VIH(Copies/ml)
T CD4+(/mm3)
200
400
Contage
600
Holterman L et al., AIDS Review,2000;2:155-7
Progresseurs rapides
Intermédiaires
Non progresseurs à long terme
Contage
Version 2006
Interractions Hôte-VIH et progression Interractions Hôte-VIH et progression
de l’infection dans une population donnéede l’infection dans une population donnée
Progresseur rapide Intermédiaire Non progresseur
Hôte
100%
Pop
ula
tion
infe
ctée
Sensibilité Progression Résistance
Virus
.Virulence
.Fitness
.Phenotype/Tropisme
.Switch X4/R5
Polyporphisme génétique:. CMH classe I. Co-récepteurs X4/R5 (delta 32, Allèle CCR5 P1). Chimiokines : alpha Défensines
Version 2006
Co-infection par deux virus VIH
• Co-infection : infection par plusieurs virus au moment de la primo-infection ou dans le premier mois qui suit (phase de pré-séroconversion).
– Cohorte suisse (toxicomanes IV) 3/158 co-infections : les 2 virus persistent dans le plasma pendant toute la durée du suivi (L Perrin, abst 63/IAS 2003 abst 73)
Transmission par voie IVTransmission sexuelleRecombinaison???
Version 2006
– Super-infection : • Infection par un deuxième virus VIH (sous-type différent )
présentant des capacités de réplication supérieures par rapport à la deuxième souche.
• Voie sexuelle (Ramos et al., J Virol , 2002)• Voie parentérale IV ( Jost et al., NEJM, 2002)
Super-infection VIH
VIH-1 (AE)
Phase 1 Phase 2 Phase 3
VIH-1 (B)
VIH-1 (B)
Version 2006
Réservoir lymphoïde de virus VIH
Pope M & Haase AT : Nature Medicine, 2003.
Version 2006
LES VIRUS VIHLES VIRUS VIH
- Persistance et évolution du VIH dans les réservoirs cellulaires et anatomiques
Version 2006
“Réservoirs” des virus VIH
La Dynamique de l’infection virale.
L’Émergence de populations virales résistantes aux ARV.
La Biologie de la transmission par voie sexuelle des souches virales
Les sécrétions génitales sont à l’origine de plus de 95 % des nouveaux cas d’infection par les virus VIH dans le monde (Chuachoowong et al., JID 2000)
Version 2006
DefinitionDefinition
Anatomic
Cellular
Reservoirs
Sanctuaries
Version 2006
Viral compartmentalization:Viral compartmentalization: Physiopathological mechanism that occurs during RNA virus infectionPhysiopathological mechanism that occurs during RNA virus infection
Anatomic or Anatomic or
Cellular siteCellular site
Microenvironment with selective pressures Microenvironment with selective pressures (local or systemic factors)(local or systemic factors)
different from that of systemic compartment (viral sanctuary)different from that of systemic compartment (viral sanctuary)
DefinitionDefinition
Main source of viral production or persistence (viral reservoir)Main source of viral production or persistence (viral reservoir)
Anatomically distinct quasispecies
Wong et al, J Virol 1997; 71: 2059-71Wong et al, J Virol 1997; 71: 2059-71
Version 2006
Mechanisms of “cellular resistance” to ART are onlyMechanisms of “cellular resistance” to ART are onlypartially understoodpartially understood
– P-gp: involved at the cellular level but also at the bodyP-gp: involved at the cellular level but also at the bodycompartment levelcompartment level
– MRPMRP
Cellular reservoirs & sanctuariesCellular reservoirs & sanctuaries
D. Back, 8D. Back, 8thth Retroviruses Conf 2001 Retroviruses Conf 2001
Version 2006
EntEnteerocytesrocytes
LiverLiver
CNSCNS
D. Back, 8D. Back, 8thth Retroviruses Conf 2001 Retroviruses Conf 2001
P-gpP-gp
Cellular reservoirs & sanctuariesCellular reservoirs & sanctuaries
Version 2006
Nature of residual cellular HIV RNA during HAARTNature of residual cellular HIV RNA during HAART– New cycles of infectionNew cycles of infection
– Virus release from previously infected cellsVirus release from previously infected cells
RR. Siliciano, 8. Siliciano, 8thth Retroviruses Conf 2001 Retroviruses Conf 2001
Cellular reservoirs & sanctuariesCellular reservoirs & sanctuaries
Version 2006
Central Nervous SystemCentral Nervous System
Wong et al, J Virol 1997; 71: 2059-71Wong et al, J Virol 1997; 71: 2059-71
Version 2006
Remains the major site of residualRemains the major site of residualHIV-1 RNA during effective HAARTHIV-1 RNA during effective HAART
– 28 patients treated for < 2.5 years with ZDV,28 patients treated for < 2.5 years with ZDV,3TC, IDV analysed simultaneously in3TC, IDV analysed simultaneously indifferent sanctuaries:different sanctuaries:
HIV-1 RNA undetectable in 13/13 CSFHIV-1 RNA undetectable in 13/13 CSFsamplessamples
Always detectable in LN with sequencesAlways detectable in LN with sequencessimilar to the ancestral plasma virus similar to the ancestral plasma virus
Lymphoid tissueLymphoid tissue
Günthard et al, JID 2001; 183: 1318-27Günthard et al, JID 2001; 183: 1318-27
Version 2006
HIV-1 HIV-1 replicationreplication the female genital tract the female genital tract
Stage of HIV-1 infection Stage of HIV-1 infection CD4CD4++T cells count T cells count
PregnancyPregnancyOral contraceptive Oral contraceptive
Antiretroviral drugs (ARV) Antiretroviral drugs (ARV)
Cervical ectopy Cervical ectopy
Cervicitis Cervicitis
STDs STDs
Genital herpesGenital herpes
Kinetic of HIV-1 replication
HIV-1 RNA loadHIV-1 RNA load
Female genital tractFemale genital tract
SystemiSystemic c
cofactorcofactorss
Local Local cofactorcofactor
ss
Version 2006
Treatment naive (n=12)Treatment naive (n=12)
Monotherapy (n=12)Monotherapy (n=12)
Bitherapy (n=12)Bitherapy (n=12)
HAART (n=18)HAART (n=18)
HIV-1 RNAHIV-1 RNA PlasmaPlasma
HIV-1 RNA HIV-1 RNA HIV-1 DNA HIV-1 DNA Vaginal lavageVaginal lavage
100100
5050
00
7575
2525
Pre
vale
nce
(%
)P
reva
len
ce (
%)
HIV-1 DNA & RNA detection by RT-PCR in pol HIV-1 DNA & RNA detection by RT-PCR in pol
Version 2006
HIV-1 HIV-1 replicationreplication
Local cofactorsLocal cofactors
Compartmentalization of HIV-1 in female genital tractCompartmentalization of HIV-1 in female genital tract
Female genital tractFemale genital tract
HIV-specific HIV-specific immune responsesimmune responses
++
––
HIV-1 variants with potential mutations in pol
PlasmaPlasma
ARVARV
ARVARV
––
HIV-1 loadHIV-1 load–HIV-1 HIV-1
replicationreplication
V3/gp120V3/gp120geneticgenetic
analysesanalyses
Distinct Distinct genotypes,genotypes,
and and phenotypesphenotypes
Version 2006
Réservoir séminal de virus
Titres de virus infectieux dans le leucocytes du plasma
séminal ≠ Titres de virus infectieux dans le plasma sanguin (Kiessling et al., AIDS Res Hum Retroviruses 1998 ; 14 : S33-41).
CV ARN VIH du plasma séminal n’est pas corrélée à celle du de l’ARN plasmatique (étude réalisée sur 128 patients ; r=0,28) (Coombs et al., JID 1998 ; 177 : 320-330)
Présence de variants génétiques de la boucle V3 dans le sperme différent de ceux du sang (Delwart et al., J Virol 1998 ; 78 : 617-23).
Mise en évidence de patients présentant des niveaux d’ARN VIH > CV ARN VIH dans le sang (Tachet et al., AIDS 1999 ; 13 : 823-31).
Notion de patients « fort excréteurs »
Version 2006
3
2
5
1
8
2
22
2
3
1
3
34
4
11
11
1
Sperme 8
Sperme 2Sperme 7
Sperme 4
Sperme 5
Sperme 3
1 Sperme 6
PSMC 7
PSMC 4
PSMC 2
PSMC 10PSMC 8
PSMC 4
PSMC 1
PSMC 9
PSMC 11
PSMC 5
PSMC 5MXB 2
2
Emergence de mutations de résistance dans le compartiment seminal
Eron et al, AIDS 1998; 12: F181-9Kiessling et al, AIDS Res Human Retroviruses 1998; 14: S33
Version 2006
Mutations de résistance aux ARV dans le compartiment séminal
Echecs thérapeutiques (Taylor et al . AIDS, 1999)
Risque important de transmission sexuelle, homme –femme ou homme –homme, de souches VIH multi-résistantes aux ARV (Choudhury et al., 2002 ; Little et al., 2002).
Fréquence de détection des mutations de résistance chez des sujets récemment infectés et naïfs de tout traitement ; + 12,4 % aux USA entre 1999 & 2000 (Little et al., NEJM 2002)
9 à 11 % des souches de primo-infection en France présentent une ou des mutations de résistance aux ARV (Chaix et al. , Abst.164, IAS 2003)
Nouvelles stratégies thérapeutiques capables de limiter l’apparition de mutations de résistance aux ARV???
Version 2006
Conclusions & perspectivesConclusions & perspectives
HIV-1 reservoirs & sanctuaries, still the hidden part ofHIV-1 reservoirs & sanctuaries, still the hidden part ofthe iceberg in HIV-1 infection managementthe iceberg in HIV-1 infection management