Transmission of single HIV-1 genomes and dynamics of early immune escape revealed by ultra-deep sequencing.

We used ultra-deep sequencing to obtain tens of thousands of HIV-1 sequences from regions targeted by CD8+ T lymphocytes from longitudinal samples from three acutely infected subjects, and modeled viral evolution during the critical first weeks of infection. Previous studies suggested that a single virus established productive infection, but these conclusions were tempered because of limited sampling; now, we have greatly increased our confidence in this observation through modeling the observed earliest sample diversity based on vastly more extensive sampling. Conventional sequencing of HIV-1 from acute/early infection has shown different patterns of escape at different epitopes; we investigated the earliest escapes in exquisite detail. Over 3-6 weeks, ultradeep sequencing revealed that the virus explored an extraordinary array of potential escape routes in the process of evading the earliest CD8 T-lymphocyte responses--using 454 sequencing, we identified over 50 variant forms of each targeted epitope during early immune escape, while only 2-7 variants were detected in the same samples via conventional sequencing. In contrast to the diversity seen within epitopes, non-epitope regions, including the Envelope V3 region, which was sequenced as a control in each subject, displayed very low levels of variation. In early infection, in the regions sequenced, the consensus forms did not have a fitness advantage large enough to trigger reversion to consensus amino acids in the absence of immune pressure. In one subject, a genetic bottleneck was observed, with extensive diversity at the second time point narrowing to two dominant escape forms by the third time point, all within two months of infection. Traces of immune escape were observed in the earliest samples, suggesting that immune pressure is present and effective earlier than previously reported; quantifying the loss rate of the founder virus suggests a direct role for CD8 T-lymphocyte responses in viral containment after peak viremia. Dramatic shifts in the frequencies of epitope variants during the first weeks of infection revealed a complex interplay between viral fitness and immune escape.

Inhibition of adaptive immune responses leads to a fatal clinical outcome in SIV-infected pigtailed macaques but not vervet African green monkeys.

African green monkeys (AGM) and other natural hosts for simian immunodeficiency virus (SIV) do not develop an AIDS-like disease following SIV infection. To evaluate differences in the role of SIV-specific adaptive immune responses between natural and nonnatural hosts, we used SIV(agmVer90) to infect vervet AGM and pigtailed macaques (PTM). This infection results in robust viral replication in both vervet AGM and pigtailed macaques (PTM) but only induces AIDS in the latter species. We delayed the development of adaptive immune responses through combined administration of anti-CD8 and anti-CD20 lymphocyte-depleting antibodies during primary infection of PTM (n = 4) and AGM (n = 4), and compared these animals to historical controls infected with the same virus. Lymphocyte depletion resulted in a 1-log increase in primary viremia and a 4-log increase in post-acute viremia in PTM. Three of the four PTM had to be euthanized within 6 weeks of inoculation due to massive CMV reactivation and disease. In contrast, all four lymphocyte-depleted AGM remained healthy. The lymphocyte-depleted AGM showed only a trend toward a prolongation in peak viremia but the groups were indistinguishable during chronic infection. These data show that adaptive immune responses are critical for controlling disease progression in pathogenic SIV infection in PTM. However, the maintenance of a disease-free course of SIV infection in AGM likely depends on a number of mechanisms including non-adaptive immune mechanisms.

Mechanisms of CD8+ T Cell Mediated Virus Inhibition in HIV-1 Virus Controllers

CD8+ T cells are associated with long term control of virus replication to low or undetectable levels in a population of HIV+ therapy-naïve individuals known as virus controllers (VCs; <5000 RNA copies/ml and CD4+ lymphocyte counts >400 cells/µl). These subjects' ability to control viremia in the absence of therapy makes them the gold standard for the type of CD8+ T-cell response that should be induced with a vaccine. Studying the regulation of CD8+ T cells responses in these VCs provides the opportunity to discover mechanisms of durable control of HIV-1. Previous research has shown that the CD8+ T cell population in VCs is heterogeneous in its ability to inhibit virus replication and distinct T cells are responsible for virus inhibition. Further defining both the functional properties and regulation of the specific features of the select CD8+ T cells responsible for potent control of viremia the in VCs would enable better evaluation of T cell-directed vaccine strategies and may inform the design of new therapies.

Here we discuss the progress made in elucidating the features and regulation of CD8+ T cell response in virus controllers. We first detail the development of assays to quantify CD8+ T cells' ability to inhibit virus replication. This includes the use of a multi-clade HIV-1 panel which can subsequently be used as a tool for evaluation of T cell directed vaccines. We used these assays to evaluate the CD8+ response among cohorts of HIV-1 seronegative, HIV-1 acutely infected, and HIV-1 chronically infected (both VC and chronic viremic) patients. Contact and soluble CD8+ T cell virus inhibition assays (VIAs) are able to distinguish these patient groups based on the presence and magnitude of the responses. When employed in conjunction with peptide stimulation, the soluble assay reveals peptide stimulation induces CD8+ T cell responses with a prevalence of Gag p24 and Nef specificity among the virus controllers tested. Given this prevalence, we aimed to determine the gene expression profile of Gag p24-, Nef-, and unstimulated CD8+ T cells. RNA was isolated from CD8+ T-cells from two virus controllers with strong virus inhibition and one seronegative donor after a 5.5 hour stimulation period then analyzed using the Illumina Human BeadChip platform (Duke Center for Human Genome Variation). Analysis revealed that 565 (242 Nef and 323 Gag) genes were differentially expressed in CD8+ T-cells that were able to inhibit virus replication compared to those that could not. We compared the differentially expressed genes to published data sets from other CD8+ T-cell effector function experiments focusing our analysis on the most recurring genes with immunological, gene regulatory, apoptotic or unknown functions. The most commonly identified gene in these studies was TNFRSF9. Using PCR in a larger cohort of virus controllers we confirmed the up-regulation of TNFRSF9 in Gag p24 and Nef-specific CD8+ T cell mediated virus inhibition. We also observed increase in the mRNA encoding antiviral cytokines macrophage inflammatory proteins (MIP-1α, MIP-1αP, MIP-1β), interferon gamma (IFN-γ), granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), and recently identified lymphotactin (XCL1).

Our previous work suggests the CD8+ T-cell response to HIV-1 can be regulated at the level of gene regulation. Because RNA abundance is modulated by transcription of new mRNAs and decay of new and existing RNA we aimed to evaluate the net rate of transcription and mRNA decay for the cytokines we identified as differentially regulated. To estimate rate of mRNA synthesis and decay, we stimulated isolated CD8+ T-cells with Gag p24 and Nef peptides adding 4-thiouridine (4SU) during the final hour of stimulation, allowing for separation of RNA made during the final hour of stimulation. Subsequent PCR of RNA isolated from these cells, allowed us to determine how much mRNA was made for our genes of interest during the final hour which we used to calculate rate of transcription. To assess if stimulation caused a change in RNA stability, we calculated the decay rates of these mRNA over time. In Gag p24 and Nef stimulated T cells , the abundance of the mRNA of many of the cytokines examined was dependent on changes in both transcription and mRNA decay with evidence for potential differences in the regulation of mRNA between Nef and Gag specific CD8+ T cells. The results were highly reproducible in that in one subject that was measured in three independent experiments the results were concordant.

This data suggests that mRNA stability, in addition to transcription, is key in regulating the direct anti-HIV-1 function of antigen-specific memory CD8+ T cells by enabling rapid recall of anti-HIV-1 effector functions, namely the production and increased stability of antiviral cytokines. We have started to uncover the mechanisms employed by CD8+ T cell subsets with antigen-specific anti-HIV-1 activity, in turn, enhancing our ability to inhibit virus replication by informing both cure strategies and HIV-1 vaccine designs that aim to reduce transmission and can aid in blocking HIV-1 acquisition.

Durability of antiretroviral therapy and predictors of virologic failure among perinatally HIV-infected children in Tanzania: a four-year follow-up.

BACKGROUND: In Tanzania, HIV-1 RNA testing is rarely available and not standard of care. Determining virologic failure is challenging and resistance mutations accumulate, thereby compromising second-line therapy. We evaluated durability of antiretroviral therapy (ART) and predictors of virologic failure among a pediatric cohort at four-year follow-up. METHODS: This was a prospective cross-sectional study with retrospective chart review evaluating a perinatally HIV-infected Tanzanian cohort enrolled in 2008-09 with repeat HIV-1 RNA in 2012-13. Demographic, clinical, and laboratory data were extracted from charts, resistance mutations from 2008-9 were analyzed, and prospective HIV RNA was obtained. RESULTS: 161 (78%) participants of the original cohort consented to repeat HIV RNA. The average age was 12.2 years (55% adolescents ≥12 years). Average time on ART was 6.4 years with 41% receiving second-line (protease inhibitor based) therapy. Among those originally suppressed on a first-line (non-nucleoside reverse transcriptase based regimen) 76% remained suppressed. Of those originally failing first-line, 88% were switched to second-line and 72% have suppressed virus. Increased level of viremia and duration of ART trended with an increased number of thymidine analogue mutations (TAMs). Increased TAMs increased the odds of virologic failure (p = 0.18), as did adolescent age (p < 0.01). CONCLUSIONS: After viral load testing in 2008-09 many participants switched to second-line therapy. The majority achieved virologic suppression despite multiple resistance mutations. Though virologic testing would likely hasten the switch to second-line among those failing, methods to improve adherence is critical to maximize durability of ART and improve virologic outcomes among youth in resource-limited settings.

Infection of monkeys by simian-human immunodeficiency viruses with transmitted/founder clade C HIV-1 envelopes.

Simian-human immunodeficiency viruses (SHIVs) that mirror natural transmitted/founder (T/F) viruses in man are needed for evaluation of HIV-1 vaccine candidates in nonhuman primates. Currently available SHIVs contain HIV-1 env genes from chronically-infected individuals and do not reflect the characteristics of biologically relevant HIV-1 strains that mediate human transmission. We chose to develop clade C SHIVs, as clade C is the major infecting subtype of HIV-1 in the world. We constructed 10 clade C SHIVs expressing Env proteins from T/F viruses. Three of these ten clade C SHIVs (SHIV KB9 C3, SHIV KB9 C4 and SHIV KB9 C5) replicated in naïve rhesus monkeys. These three SHIVs are mucosally transmissible and are neutralized by sCD4 and several HIV-1 broadly neutralizing antibodies. However, like natural T/F viruses, they exhibit low Env reactivity and a Tier 2 neutralization sensitivity. Of note, none of the clade C T/F SHIVs elicited detectable autologous neutralizing antibodies in the infected monkeys, even though antibodies that neutralized a heterologous Tier 1 HIV-1 were generated. Challenge with these three new clade C SHIVs will provide biologically relevant tests for vaccine protection in rhesus macaques.

Early target cells of measles virus after aerosol infection of non-human primates

Measles virus (MV) is highly infectious, and has long been thought to enter the host by infecting epithelial cells of the respiratory tract. However, epithelial cells do not express signaling lymphocyte activation molecule (CD150), which is the high-affinity cellular receptor for wild-type MV strains. We have generated a new recombinant MV strain expressing enhanced green fluorescent protein (EGFP), based on a wild-type genotype B3 virus isolate from Khartoum, Sudan (KS). Cynomolgus macaques were infected with a high dose of rMV(KS)EGFP by aerosol inhalation to ensure that the virus could reach the full range of potential target cells throughout the entire respiratory tract. Animals were euthanized 2, 3, 4 or 5 days post-infection (d.p.i., n?=?3 per time point) and infected (EGFP(+)) cells were identified at all four time points, albeit at low levels 2 and 3 d.p.i. At these earliest time points, MV-infected cells were exclusively detected in the lungs by fluorescence microscopy, histopathology and/or virus isolation from broncho-alveolar lavage cells. On 2 d.p.i., EGFP(+) cells were phenotypically typed as large mononuclear cells present in the alveolar lumen or lining the alveolar epithelium. One to two days later, larger clusters of MV-infected cells were detected in bronchus-associated lymphoid tissue (BALT) and in the tracheo-bronchial lymph nodes. From 4 d.p.i. onward, MV-infected cells were detected in peripheral blood and various lymphoid tissues. In spite of the possibility for the aerosolized virus to infect cells and lymphoid tissues of the upper respiratory tract, MV-infected cells were not detected in either the tonsils or the adenoids until after onset of viremia. These data strongly suggest that in our model MV entered the host at the alveolar level by infecting macrophages or dendritic cells, which traffic the virus to BALT or regional lymph nodes, resulting in local amplification and subsequent systemic dissemination by viremia.

In vivo tropism of attenuated and pathogenic measles virus expressing green fluorescent protein in macaques

The global increase in measles vaccination has resulted in a significant reduction of measles mortality. The standard route of administration for the live-attenuated measles virus (MV) vaccine is subcutaneous injection, although alternative needle-free routes, including aerosol delivery, are under investigation. In vitro, attenuated MV has a much wider tropism than clinical isolates, as it can use both CD46 and CD150 as cellular receptors. To compare the in vivo tropism of attenuated and pathogenic MV, we infected cynomolgus macaques with pathogenic or attenuated recombinant MV expressing enhanced green fluorescent protein (GFP) (strains IC323 and Edmonston, respectively) via the intratracheal or aerosol route. Surprisingly, viral loads and cellular tropism in the lungs were similar for the two viruses regardless of the route of administration, and CD11c-positive cells were identified as the major target population. However, only the pathogenic MV caused significant viremia, which resulted in massive virus replication in B and T lymphocytes in lymphoid tissues and viral dissemination to the skin and the submucosa of respiratory epithelia. Attenuated MV was rarely detected in lymphoid tissues, and when it was, only in isolated infected cells. Following aerosol inhalation, attenuated MV was detected at early time points in the upper respiratory tract, suggesting local virus replication. This contrasts with pathogenic MV, which invaded the upper respiratory tract only after the onset of viremia. This study shows that despite in vitro differences, attenuated and pathogenic MV show highly similar in vivo tropism in the lungs. However, systemic spread of attenuated MV is restricted.

Measles immune suppression:lessons from the Macaque Model

Measles remains a significant childhood disease, and is associated with a transient immune suppression. Paradoxically, measles virus (MV) infection also induces robust MV-specific immune responses. Current hypotheses for the mechanism underlying measles immune suppression focus on functional impairment of lymphocytes or antigen-presenting cells, caused by infection with or exposure to MV. We have generated stable recombinant MVs that express enhanced green fluorescent protein, and remain virulent in non-human primates. By performing a comprehensive study of virological, immunological, hematological and histopathological observations made in animals euthanized at different time points after MV infection, we developed a model explaining measles immune suppression which fits with the "measles paradox". Here we show that MV preferentially infects CD45RA - memory T-lymphocytes and follicular B-lymphocytes, resulting in high infection levels in these populations. After the peak of viremia MV-infected lymphocytes were cleared within days, followed by immune activation and lymph node enlargement. During this period tuberculin-specific T-lymphocyte responses disappeared, whilst strong MV-specific T-lymphocyte responses emerged. Histopathological analysis of lymphoid tissues showed lymphocyte depletion in the B- and T-cell areas in the absence of apoptotic cells, paralleled by infiltration of T-lymphocytes into B-cell follicles and reappearance of proliferating cells. Our findings indicate an immune-mediated clearance of MV-infected CD45RA - memory T-lymphocytes and follicular B-lymphocytes, which causes temporary immunological amnesia. The rapid oligoclonal expansion of MV-specific lymphocytes and bystander cells masks this depletion, explaining the short duration of measles lymphopenia yet long duration of immune suppression. © 2012 de Vries et al.

Safety and immunogenicity of the M72/AS01 candidate tuberculosis vaccine in HIV-infected adults on combination antiretroviral therapy: a phase I/II, randomized trial.

OBJECTIVE: Tuberculosis (TB) is highly prevalent among HIV-infected people, including those receiving combination antiretroviral therapy (cART), necessitating a well tolerated and efficacious TB vaccine for these populations. We evaluated the safety and immunogenicity of the candidate TB vaccine M72/AS01 in adults with well controlled HIV infection on cART. DESIGN: A randomized, observer-blind, controlled trial (NCT00707967). METHODS: HIV-infected adults on cART in Switzerland were randomized 3 : 1 : 1 to receive two doses, 1 month apart, of M72/AS01, AS01 or 0.9% physiological saline (N = 22, N = 8 and N = 7, respectively) and were followed up to 6 months postdose 2 (D210). Individuals with CD4⁺ cell counts below 200 cells/μl were excluded. Adverse events (AEs) including HIV-specific and laboratory safety parameters were recorded. Cell-mediated (ICS) and humoral (ELISA) responses were evaluated before vaccination, 1 month after each dose (D30, D60) and D210. RESULTS: Thirty-seven individuals [interquartile range (IQR) CD4⁺ cell counts at screening: 438-872 cells/μl; undetectable HIV-1 viremia] were enrolled; 73% of individuals reported previous BCG vaccination, 97.3% tested negative for the QuantiFERON-TB assay. For M72/AS01 recipients, no vaccine-related serious AEs or cART-regimen adjustments were recorded, and there were no clinically relevant effects on laboratory safety parameters, HIV-1 viral loads or CD4⁺ cell counts. M72/AS01 was immunogenic, inducing persistent and polyfunctional M72-specific CD4⁺ T-cell responses [medians 0.70% (IQR 0.37-1.07) at D60] and 0.42% (0.24-0.61) at D210, predominantly CD40L⁺IL-2⁺TNF-α⁺, CD40L⁺IL-2⁺ and CD40L⁺IL-2⁺TNF-α⁺IFN-γ⁺]. All M72/AS01 vaccines were seropositive for anti-M72 IgG after second vaccination until study end. CONCLUSION: M72/AS01 was clinically well tolerated and immunogenic in this population, supporting further clinical evaluation in HIV-infected individuals in TB-endemic settings.

HIV-1 superinfection with a triple-class drug-resistant strain in a patient successfully controlled with antiretroviral treatment.

We report a case of HIV-1 superinfection (HSI) with a clade B, triple-class resistant virus in a patient successfully controlling viremia with continuous combination antiretroviral therapy started 8 years earlier during primary HIV infection. The course of HIV infection prior to HSI was monitored in both the source partner and recipient (8 and 11 years, respectively) and 4 years following HSI. This case report demonstrates re-infection with HIV-1 despite effective combination antiretroviral therapy.

Longitudinal changes in HIV-specific IFN-? secretion in subjects who received Remune™ vaccination prior to treatment interruption

Affiliation: Maude Loignon, Lise Cyr & Emil Toma : Département de microbiologie et immunologie, Faculté de médecine, Université de Montréal

Définition des interactions entre l’immunité innée et adaptative pendant l’infection aiguë par le virus de l’hépatite C (VHC)

La majorité des individus exposés au virus de l’hépatite C (VHC) développent une infection chronique. Une réponse immunitaire adaptative forte et soutenue est associée avec la guérison spontanée du VHC, mais les mécanismes sous-jacents demeurent mal définis. Le rôle des cellules NK et des cellules dendritiques (DC) dans la guérison spontanée du VHC est encore méconnu. Les cellules NK sont la population effectrice la plus importante de l’immunité innée car elles tuent les cellules infectées et sécrètent diverses cytokines. Les DC reconnaissent des agents infectieux et elles sont les premières à initier et réguler l’immunité adaptative. Les cellules NK et les DC interagissent également entre elles afin de réguler l’immunité innée et adaptative. L’hypothèse du projet de doctorat est que l'activité des cellules NK pendant la phase aiguë de l'infection par le VHC module la fonction des DC afin que ces dernières puissent générer une réponse immunitaire adaptative capable d'éliminer le VHC. Le premier objectif était d’établir une corrélation entre l'activité des cellules NK et l'évolution de l'infection au VHC. Nous avons observé une augmentation de la cytotoxicité, mais une diminution de la sécrétion de cytokines par les cellules NK chez les patients chroniques et qui ont résolu spontanément pendant la phase aiguë en comparaison aux contrôles non infectés, démontrant alors une dissociation entre ces deux fonctions. Nos résultats suggèrent que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë indépendamment de l’évolution de l’infection. Le deuxième objectif était d’établir une corrélation entre le phénotype et la fonction des DC, et l'évolution de l'infection. Nous avons d’abord observé que les DC plasmacytoïdes de tous les patients infectés ont un phénotype plus immature que les contrôles, et que ce phénotype est plus prononcé chez les patients ayant résolu spontanément. De plus, en réponse à des stimulations, nous avons observé que pendant la phase aiguë précoce, les DC myéloïdes (mDC) de tous les patients infectés indépendamment de l’évolution de l’infection produisent davantage de cytokines en comparaison aux contrôles. Cependant, cette hyperréactivité n’est pas soutenue au cours de l’évolution chronique. Le troisième objectif était d’établir une corrélation entre les interactions NK/DC et l’évolution de l’infection. Nous avons étudié la capacité des cellules NK à lyser les DC potentiellement tolérogéniques, ainsi que la capacité des DC matures à activer les cellules NK, et nous avons observé aucune différence entre les patients infectés et les contrôles. Finalement, nous avons démontré pour la première fois la capacité des DC immatures à inhiber la fonction des cellules NK. En conclusion, nous avons démontré que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë de l’infection par le VHC indépendamment de l’évolution de l’infection. De plus, la capacité des cellules NK à éliminer les DC potentiellement tolérogéniques est intacte. Finalement, les mDC sont hyperréactives pendant la phase aiguë de l’infection, mais cette hyperréactivité n’est pas soutenue avec la persistance de l’infection. Cette perte d’hyperréactivité des mDC ne semble pas affecter la capacité des DC à activer les cellules NK, mais elle pourrait jouer un rôle dans l’inefficacité de l’immunité adaptative à éliminer le VHC.

Cohorte de patients avec le VIH/SIDA : échecs virologiques et effets de thérapies antirétrovirales sur la fonction rénale et l'hyperbilirubinémie

Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) est à l’origine d’une infection chronique, elle-même responsable du développement du syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA), un état de grande vulnérabilité où le corps humain est à la merci d’infections opportunistes pouvant s’avérer fatales. Aujourd’hui, 30 ans après la découverte du virus, même si aucun vaccin n’a réussi à contrôler la pandémie, la situation s’est grandement améliorée. Conséquemment à l’arrivée de traitements antirétroviraux hautement actifs (HAART) à la fin des années 1990, la mortalité associée au VIH/SIDA a diminué et un plus grand nombre de personnes vivent maintenant avec l'infection. La présente thèse avait pour objectif d’aborder trois situations problématiques, en dépit de l’efficacité reconnue des HAART, plus particulièrement la faible charge virale persistante (LLV) et sa relation avec l’échec virologique, ainsi que les effets de certains antirétroviraux (ARV) sur les fonctions rénale et hépatique. Les objectifs précis étaient donc les suivants : 1) étudier le risque d’échec virologique à long terme chez les patients sous HAART dont la charge virale est indétectable comparativement aux patients affichant une LLV persistante; 2) évaluer sur le long terme la perte de fonction rénale associée à la prise de ténofovir (TDF) 3) étudier sur le long terme l'hyperbilirubinémie associée à la prise d’atazanavir (ATV) et ses autres déterminants possibles. Afin d’atteindre les trois objectifs susmentionnés, une cohorte de 2 416 patients atteints du VIH/SIDA, suivis depuis juillet 1977 et résidant à Montréal, a été utilisée. Pour le premier objectif, les résultats obtenus ont montré un risque accru d’échec virologique établi à >1000 copies/ml d’ARN VIH chez tous les patients qui présentaient une LLV persistante de différentes catégories durant aussi peu que 6 mois. En effet, on a observé qu’une LLV de 50-199 copies/ml persistant pendant six mois doublait le risque d’échec virologique (Hazard ratio (HR)=2,22, Intervalle de confiance (CI) 95 %:1,60–3,09). Ces résultats pourraient modifier la façon dont on aborde actuellement la gestion des patients affichant une LLV, et plus particulièrement une LLV de 50-199 copies/ml, pour laquelle aucune recommandation clinique n’a encore été formulée en raison du manque de données. Pour le deuxième objectif, on a observé une augmentation du risque de perte de fonction rénale de l’ordre de 63 % (HR=1,63; 95% CI:1,26–2,10) chez les patients sous TDF comparativement aux patients traités avec d’autres ARV. La perte de fonction rénale directement attribuable à la prise de TDF, indique que cette perte est survenue au cours des premières années de l’exposition du patient au médicament. D’une perspective à long terme, cette perte est considérée comme modérée. Enfin, pour ce qui est du troisième objectif, on a constaté que l’incidence cumulative d’hyperbilirubinémie était très élevée chez les patients sous ATV, mais que cette dernière pouvait régresser lorsque l’on mettait fin au traitement. L’hyperbilirubinémie à long terme observée avec la prise d’ATV n’a été associée à aucun effet néfaste pour la santé. Dans l’ensemble, la présente thèse a permis de mieux comprendre les trois situations problématiques susmentionnées, qui font actuellement l’objet de débats au sein de la communauté scientifique, et d’éclairer sous un jour nouveau la gestion des patients séropositifs sous traitement médicamenteux.

Correlates of protective immunity against hepatitis C virus

Le virus de l’hépatite C (VHC) infecte ~185 millions d’individus dans le monde. Malgré le développement des nouvelles thérapies dirigées contre le VHC, on compte deux millions de nouvelles infections chaque année, en particulier dans les pays sous-développés et les populations marginalisées. Comme pour la plupart des virus à infection chronique, le développement d’un vaccin prophylactique efficace est limité par le manque de caractérisation des déterminants de la mémoire immunitaire protectrice lors des épisodes de réinfection naturelle chez les êtres humains. Le VHC représente un modèle unique au sein des virus à infection chronique pour étudier l’immunité protectrice. En effet ~30% des patients infectés par le VHC peuvent être guéris suite à un premier épisode d’infection spontanément. Dans cette thèse, nous avons étudié l’immunité protectrice contre le VHC dans une cohorte d’utilisateurs de drogues par injection qui sont à risque d’être infectés ou réinfectés. Notre hypothèse est que la majorité des patients qui ont résolu une première infection par le VHC sont protégés contre le développement d’une infection chronique s’ils sont réexposés. Cette immunité protectrice est associée à la présence des cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles qui possèdent des fréquences, magnitudes et avidités élevées. La capacité protectrice des cellules T mémoire contre les séquences variables du VHC est dépendante de la diversité et flexibilité du répertoire de leurs récepteurs de cellules T (TCR), qui reconnaissent les séquences variables des épitopes ciblés. Notre premier objectif était de définir et détailler les déterminants de l’immunité protectrice conférée par les cellules T spécifiques du VHC. Nos résultats ont montré que la protection pendant l’épisode de réinfection était associée à une augmentation de la magnitude et du spectre des réponses spécifiques par les cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles, ainsi que par l’apparition d’une population de cellules T tétramère+ CD8+ effectrices qui expriment faiblement le marqueur CD127 (CD127lo) lors du pic de la réponse. Chez les patients qui ont développé une infection chronique pendant l’épisode de réinfection, nous avons observé une expansion très limitée des cellules T CD4 et CD8. Le séquençage des épitopes ciblés par les cellules T CD8 chez ces patients qui sont non-protégés a montré que les séquences de ces épitopes sont différentes des séquences de référence qui étaient utilisées pour tous les essais immunologiques de cette étude. Le deuxième objectif était d’analyser la dynamique du répertoire des TCRs des cellules T CD8 spécifiques chez les patients protégés versus les patients non-protégés. Nos résultats ont montré que le répertoire des cellules T CD8 spécifiques est plus focalisé que chez les patients protégés. En plus, nous avons observé que les clonotypes qui forment le répertoire chez les patients protégés sont distincts de ceux chez les patients non-protégés. Ces clonotypes chez les patients protégés ont montré de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que leurs homologues chez les patients non-protégés. En conclusion, nos résultats suggèrent que la protection contre le développement d’une infection chronique pendant l’épisode de réinfection par le VHC est associée à une augmentation de la magnitude, du spectre et de la fonctionnalité des réponses des cellules T spécifiques, ainsi qu’à un répertoire des TCRs plus focalisé composé des clonotypes distincts qui possèdent de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que chez les patients non-protégés. L’homologie des séquences des souches virales entre les différents épisodes de l’infection est un déterminant majeur de l’établissement d’une protection efficace. Ces résultats ont donc des implications très importantes pour le développement d’un vaccin prophylactique contre le VHC et d’autres virus à infection chronique.

Étude du goulot d’étranglement dans la transmission mère-enfant du virus de l’hépatite C.

La transmission mère-enfant (TME) du virus de l’hépatite C (VHC) est la première cause d’acquisition de l’infection chez les enfants des pays développés. Celle-ci prend place dans <10% des cas. Toutefois, dans le cas d’une coinfection maternelle avec le virus de l’immunodéficience de type 1 (VIH-1), ce taux est accru alors qu’il n’existe aucune intervention préventive de la TME du VHC. Le VHC arbore une diversité importante qui est le résultat d’une réplication exempte de mécanisme de correction. Il est donc retrouvé chez son hôte sous la forme d’un spectre de virions génétiquement apparentés mais différents qu’on appelle quasiespèce. Lorsque le VHC est transmis entre adultes, seulement un nombre limité de variantes sont responsables de l’infection, c’est ce qu’on appelle un goulot d’étranglement génétique. L’existence d’un tel profil de transmission lors de la TME du VHC restait, jusqu’à maintenant, à confirmer. En se basant sur la détection par RT-PCR de la virémie à la naissance, la TME du VHC est réputée prendre place in utero et peripartum, une dynamique de transmission qui reste à démontrer. Ici, nous rapportons une analyse longitudinale de la TME du VHC par séquençage de nouvelle génération chez 5 paires mère-enfant dont 3 mères sont également coinfectées avec le VIH-1. L’analyse de l’identité des variantes virales basée sur la séquence nucléotidique des régions hypervariables 1-2 de la glycoprotéine E2 (positions 1491-1787 de l’isolat H77) révèle qu’un nombre limité de variantes virales sont transmises de la mère à l’enfant lorsque la mère est seulement infectée par le VHC (n = 1-4 variantes transmises). Dans le cas de la coinfection maternelle avec le VIH-1, ce nombre est toutefois drastiquement plus important (n = 111-118). La détection de variantes retrouvées chez la mère au deuxième trimestre et l’enfant mais non détectées subséquemment chez la mère témoigne que la TME du VHC peut prendre place aussi tôt que lors du deuxième trimestre de grossesse. Finalement, nous montrons que la dynamique d’infection chez l’enfant implique une augmentation transitoire de la virémie concomitante avec une perte de diversité de la quasiespèce. Dans l’ensemble ces résultats sont les premiers à démontrer directement l’existence d’un goulot d’étranglement lors de la TME du VHC. Celui-ci serait moins restringent dans le cas de la coinfection maternelle avec le VIH-1. Cette transmission peut prendre place aussi tôt que lors du deuxième trimestre de grossesse et il semblerait qu’un spectre limité de variantes soit responsable pour l’établissement de l’essentiel de la production virale chez le jeune enfant.