A Brazilian glycoprotein E-negative bovine herpesvirus type 1.2a (BHV-1.2a) mutant is attenuated for cattle and induces protection against wild-type virus challenge

The authors previously reported the construction of a glycoprotein E-deleted (gE-) mutant of bovine herpesvirus type 1.2a (BHV-1.2a). This mutant, 265gE-, was designed as a vaccinal strain for differential vaccines, allowing the distinction between vaccinated and naturally infected cattle. In order to determine the safety and efficacy of this candidate vaccine virus, a group of calves was inoculated with 265gE-. The virus was detected in secretions of inoculated calves to lower titres and for a shorter period than the parental virus inoculated in control calves. Twenty one days after inoculation, the calves were challenged with the wild type parental virus. Only mild signs of infection were detected on vaccinated calves, whereas non-vaccinated controls displayed intense rhinotracheitis and shed virus for longer and to higher titres than vaccinated calves. Six months after vaccination, both vaccinated and control groups were subjected to reactivation of potentially latent virus. The mutant 265gE- could not be reactivated from vaccinated calves. The clinical signs observed, following the reactivation of the parental virus, were again much milder on vaccinated than on non-vaccinated calves. Moreover, parental virus shedding was considerably reduced on vaccinated calves at reactivation. In view of its attenuation, immunogenicity and protective effect upon challenge and reactivation with a virulent BHV-1, the mutant 265gE- was shown to be suitable for use as a BHV-1 differential vaccine virus.

L’influence du réseau de chimiokines sur les lymphocytes T dans le contexte de l’infection à virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1)

Les chimiokines et leurs récepteurs respectifs jouent un rôle important dans l’immunité innée et adaptative. Les récepteurs de chimiokines identifient des cellules T CD4+ avec potentiel de migration dans des tissus spécifiques et à fonctionnalité distincte du point de vue de la spécificité antigénique et de la production de cytokines. L’identité de la population des cellules T CD4+ susceptibles versus résistantes à l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) reste mal définie. Le recrutement dans les muqueuses intestinales d’un excès de cellules T effectrices (CD8+) comparé aux cellules cibles (CD4+) représente un bon pronostic de l’infection par le virus de l’immunodéficience simienne (VIS), tandis que la déplétion des cellules Th17 dans les tissus lymphoïdes associés au tractus gastro-intestinal (GALT) est un marqueur de la progression de l’infection à VIH. L’effet régulateur des chimiokines sur l’activation de la réplication virale dans différentes sous-populations cellulaires T CD4+ reste peu étudié. Ce projet de maîtrise est divisé en 3 parties: (1) l’identification des récepteurs de chimiokines CCR4, CXCR3 et CCR6 comme marqueurs de surfaces des sous populations T CD4+ avec susceptibilité distincte à l’infection par le VIH; (2) la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules T CD4+ et T CD8+ spécifiques au VIH de sujets à progression lente vers le stade sida (LTNP); et (3) les effets des chimiokines ligands de CCR4, CXCR3 et CCR6 sur l’activation cellulaire et la réplication virale in vitro. Nos résultats démontrent que les cellules T CD4+ CCR4+CCR6+ (profile cytokinique Th17) et CXCR3+CCR6+ (profile cytokinique Th1/Th17) sont hautement permissives à l’infection par le VIH. Nous proposons également de nouveaux corrélats de protection immunitaire contre le VIH chez les sujets LTNP: (i) le potentiel de co-localisation dans les muqueuses intestinales des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH via l’intégrine β7, (ii) le ratio élevé entre les cellules T effectrices (CD8+) versus les cellules cibles (CD4+) spécifiques au VIH, (iii) le profil cytokinique Th17 et (iv) la capacité des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH à produire des ligands de CCR5 bloquant l’entrée virale. Finalement, nos résultats sur l’effet co-stimulateur des chimiokines sur les cellules T et leurs effets opposés sur la réplication virale démontrent l’implication du réseau des chimiokines dans la régulation de la pathogenèse de l’infection à VIH.

Rôle différentiel des cellules épithéliales intestinales et pulmonaires dans le recrutement des cellules Th17 vers les sites de réplication du virus de l'immunodéficience humaine de type 1

L’infection à VIH-1 est associée à une forte déplétion des lymphocytes T CD4+ à polarisation Th17 au niveau des tissus lymphoïdes associés aux muqueuses intestinales (GALT, gut-associated lymphoid tissues). Ceci conduit à la translocation microbienne, qui est une cause d’activation immunitaire chronique et de progression de la maladie. Les cellules épithéliales (CE) jouent un rôle critique dans le maintien de l’intégrité et de l’homéostasie au niveau des muqueuses intestinales via le recrutement des cellules de l’immunité innée (e.g., neutrophiles) et adaptative (e.g., cellules Th17). Les neutrophiles produisent des molécules antivirales (e.g., défensines-) et ont la capacité de limiter la réplication virale au niveau des muqueuses. Les cellules Th17 jouent un double rôle lors de l’infection à VIH. Elles contribuent d’une part à la défense contre différents pathogènes opportunistes en augmentant, via la production d’IL-17, la capacité des CE à attirer les cellules Th17 et les neutrophiles. D’autre part, les cellules Th17 jouent un rôle délétère en tant que cibles de réplication virale et sources de cytokines pro-inflammatoires. La fréquence des cellules Th17 est diminuée dans les GALT mais pas dans les poumons des patients infectés par le VIH, suggérant qu’il existe des mécanismes différents par lesquels les cellules Th17 sont recrutées vers ces sites anatomiques. Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle le VIH interfère avec la capacité des CE intestinales et non pas pulmonaires à produire des chimiokines (CK) responsables de l’attraction des cellules Th17 et des neutrophiles. Nous avons démontré que les CE intestinales et pulmonaires produisent des CK spécifiques pour les cellules Th17 (CCL20) et les neutrophiles (CXCL8) en réponse à des stimuli pro-inflammatoires tels que l’IL-1 et le TNF-. Le TNF- agit en synergie avec l’IL-17, un « signal de danger » récemment identifié, et augmente la capacité des CE intestinales mais pas pulmonaires à produire la chimiokine CCL20. Cette synergie s’explique par l’augmentation préférentielle de l’expression du récepteur à l’IL-17 à la surface des CE intestinales suite à la stimulation par le TNF-. L’exposition au VIH n’affecte pas la production de CCL20 et de CXCL8 par les CE intestinales, mais altère la capacité des CE alvéolaires à produire ces chimiokines en accord avec la permissivité sélective de ces dernières à l’infection par le VIH. En conclusion, nos résultats démontrent que (i) le VIH n’interfère pas directement avec la capacité des CE intestinales à recruter des cellules Th17 et des neutrophils et que (ii) la production de CCL20 par ces cellules est dépendantes de la synergie entre le TNF- et l’IL-17. Ainsi, la déplétion des cellules Th17 et la pénurie en IL-17 dans les GALT des sujets infectés pourrait causer de façon préférentielle des altérations fonctionnelles au niveau des CE intestinales, se traduisant par l’altération du recrutement des cellules Th17 en réponse au CCL20.

Étude de l’évolution du tropisme et de la pression sélective exercée sur le gène de l’enveloppe du virus de l’immunodéficience humaine de type 1 au cours de la grossesse et à l’échelle de la population.

Introduction. Le VIH-1 évolue en fonction de la réponse immunitaire spécifique de l’hôte. La pression sélective exercée par la réponse immunitaire VIH-spécifique de l’hôte entraine l’évolution des gènes viraux et à terme détermine l’évolution de la maladie. Cette évolution du virus à l’échelle d’un individu façonne également l’évolution du virus à l’échelle de la population et détermine le devenir de l’épidémie. Le VIH utilise les corécepteurs d’entrée CCR5 (virus R5) et CXCR4 (virus X4) afin d’infecter la cellule cible, et l’évolution du tropisme du virus de R5 vers X4, appelé switch du tropisme, est associé à la progression de la maladie. Les virus R5 sont rencontrés en début d’infection tandis que les virus X4 apparaissent en fin de maladie chez un certain de nombre de patients et sont considérés comme plus virulents. La pression sélective immunitaire exercée sur le gène de l’enveloppe (env) peut donc entrainer l’évolution du tropisme du VIH. La grossesse est un état immunitaire particulier considéré comme étant principalement caractérisé par un biais Th2 nécessaire à l’établissement de la tolérance materno-fétale. Le switch de tropisme de R5 vers X4 en grossesse n’a jamais été documenté, de même que l’évolution des déterminants du tropisme à l’échelle de la population. Hypothèses. Les changements immunitaires associés à l’initiation et la progression de la grossesse engendrent des changements dans la pression immunitaire exercée sur l’enveloppe et peuvent favoriser le switch du tropisme. L’évolution du tropisme du VIH-1 peut être observé à l’échelle de la population au même titre que l’évolution de l’enveloppe virale. Objectifs. Analyser l’évolution du tropisme et décrire la pression sélective sur l’enveloppe des femmes enceintes infectées par le VIH-1. Analyser l’évolution des déterminants du tropisme à l’échelle de la population. Méthodes. Nous avons dans un premier temps analysé l’évolution des déterminants du tropisme et déterminé le génotype et phénotype du VIH-1 chez 19 femmes enceintes issues de la cohorte du centre maternel et infantile sur le SIDA de l’hôpital Sainte-Justine (CMIS). Nous avons ensuite caractérisé et comparé la pression sélective exercée sur env, par une méthode bayésienne, chez 31 femmes enceinte et 29 femmes non-enceintes. Enfin, nous avons analysé et comparé des déterminants du tropisme entre des séquences d’enveloppe contemporaines et anciennes, issues des bases de données du NCBI. Résultats. Nos résultats montrent la présence de virus X4 chez la moitié de notre cohorte, et un switch de tropisme de R5 vers X4 chez 5/19 sujets. Les séquences des femmes enceintes présentaient des taux de substitutions plus élevées que celles des femmes non-enceintes. La pression sélective dans la région C2 était plus faible chez les femmes enceintes que chez les femmes non-enceintes, et différait dans 4 positions entre ces 2 groupes. Cette sélection diminuait au cours de la grossesse chez les patientes traitées. Enfin, une accumulation de mutations X4 a été observée dans les séquences R5 contemporaines par rapport aux séquences R5 anciennes. Conclusion. Les changements immunitaires associés à la grossesse semblent induire des modifications subtiles dans la pression sélective exercée sur env, suffisant à influencer l’évolution du tropisme de R5 vers X4. Un switch du tropisme à l’échelle de la population impliquerait une épidémie évoluant vers une plus grande virulence du virus. Nos résultats sont d’importance en ce qui concerne la prophylaxie antirétrovirale pour la santé de la mère et la prévention de la transmission mère-enfant du VIH-1. Ils sont aussi importants concernant l’avenir de la thérapie antirétrovirale dans le contexte d’une épidémie évoluant vers une plus grande virulence

Effectiveness of commercial inhibitors against subtype F HIV-1 protease

Subtype F wild type HIV protease has been kinetically characterized using six commercial inhibitors (amprenavir, indinavir, lopinavir, nelfinavir, ritonavir and saquinavir) commonly used for HIV/AIDS treatment, as well as inhibitor TL-3 and acetylpepstatin. We also obtained kinetic parameters for two multi-resistant proteases (one of subtype B and one of subtype F) harboring primary and secondary mutations selected by intensive treatment with ritonavir/nelfinavir. This newly obtained biochemical data shows that all six studied commercially available protease inhibitors are significantly less effective against subtype F HIV proteases than against HIV proteases of subtype B, as judged by increased K(i) and biochemical fitness (vitality) values. Comparison with previously reported kinetic values for subtype A and C HIV proteases show that subtype F wild type proteases are significantly less susceptible to inhibition. These results demonstrate that the accumulation of natural polymorphisms in subtype F proteases yields catalytically more active enzymes with a large degree of cross-resistance, which thus results in strong virus viability.

Detection of antibodies against bovine respiratory syncytial virus (BRSV) in dairy cattle with different prevalences of bovine herpesvirus type 1 (BoHV-1) in São Paulo State, Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Liver kidney microsomal type 1 antibodies reduce the CYP2D6 activity in patients with chronic hepatitis C virus infection

Liver kidney microsomal type 1 (LKM-1) antibodies have been shown to decrease the CYP2D6 activity in vitro and are present in a minority of patients with chronic hepatitis C infection. We investigated whether LKM-1 antibodies might reduce the CYP2D6 activity in vivo. All patients enrolled in the Swiss Hepatitis C Cohort Study and tested for LKM-1 antibodies were assessed (n = 1723): 10 eligible patients were matched with patients without LKM-1 antibodies. Patients were genotyped for CYP2D6 variants to exclude individuals with a poor metabolizer genotype. CYP2D6 activity was measured by a specific substrate using the dextromethorphan/dextrorphan metabolic ratio to classify patients into four activity phenotypes. All patients had a CYP2D6 extensive metabolizer genotype. The observed phenotype was concordant with the CYP2D6 genotype in most LKM-negative patients, whereas only three LKM-1 positive patients had a concordant phenotype (six presented an intermediate and one a poor metabolizer phenotype). The median DEM/DOR ratio was sixfold higher in LKM-1 positive than in LKM-1 negative patients (0.096 vs. 0.016, P = 0.004), indicating that CYP2D6 metabolic function was significantly reduced in the presence of LKM-1 antibodies. In chronic hepatitis C patients with LKM-1 antibodies, the CYP2D6 metabolic activity was on average reduced by 80%. The impact of LKM-1 antibodies on CYP2D6-mediated drug metabolism pathways warrants further translational studies.

Immunization with live attenuated simian immunodeficiency virus induces strong type 1 T helper responses and β-chemokine production

Immunization with live attenuated simian immunodeficiency virus (SIV) strains has proved to be one of the most effective strategies to induce protective immunity in the SIV/macaque model. To better understand the role that CD4+ T helper responses may play in mediating protection in this model, we characterized SIV-specific proliferative and cytokine responses in macaques immunized with live attenuated SIV strains. Macaques chronically infected with live attenuated SIV had strong proliferative responses to SIV proteins, with stimulation indices of up to 74. The magnitude of the proliferative response to SIV Gag varied inversely with the degree of attenuation; Gag-specific but not envelope-specific responses were lower in animals infected with more highly attenuated SIV strains. SIV-specific stimulation of lymphocytes from vaccinated macaques resulted in secretion of interferon-γ, IL-2, regulated-upon-activation, normal T cells expressed and secreted (RANTES), macrophage inflammatory protein (MIP)-1α, and MIP-1β but not IL-4 or IL-10. Intracellular flow cytometric analysis documented that, in macaques vaccinated with SIVmac239Δnef, up to 2% of all CD4+T cells were specific for SIV p55. The ability of live attenuated SIV to induce a strong, sustained type 1 T helper response may play a role in the success of this vaccination approach to generate protection against challenge with wild-type SIV.

Human immunodeficiency virus (HIV) type 2-mediated inhibition of HIV type 1: a new approach to gene therapy of HIV-infection.

Human immunodeficiency virus (HIV) type 2, the second AIDS-associated human retrovirus, differs from HIV-1 in its natural history, infectivity, and pathogenicity, as well as in details of its genomic structure and molecular behavior. We report here that HIV-2 inhibits the replication of HIV-1 at the molecular level. This inhibition was selective, dose-dependent, and nonreciprocal. The closely related simian immunodeficiency provirus also inhibited HIV-1. The selectivity of inhibition was shown by the observation that HIV-2 did not significantly downmodulate the expression of the unrelated murine leukemia virus; neither did the murine leukemia virus markedly affect HIV-1 or HIV-2 expression. Moreover, while HIV-2 potently inhibited HIV-1, the reverse did not happen, thus identifying yet another and remarkable difference between HIV-1 and HIV-2. Mutational analysis of the HIV-2 genome suggested that the inhibition follows a complex pathway, possibly involving multiple genes and redundant mechanisms. Introduction of inactivating mutations into the structural and regulatory/accessory genes did not render the HIV-2 provirus ineffective. Some of the HIV-2 gene defects, such as that of tat and rev genes, were phenotypically transcomplemented by HIV-1. The HIV-2 proviruses with deletions in the putative packaging signal and defective for virus replication were effective in inducing the suppressive phenotype. Though the exact mechanism remains to be defined, the inhibition appeared to be mainly due to an intracellular molecular event because it could not be explained solely on the basis of cell surface receptor mediated interference. The results support the notion that the inhibition likely occurred at the level of viral RNA, possibly involving competition between viral RNAs for some transcriptional factor essential for virus replication. Induction of a cytokine is another possibility. These findings might be relevant to the clinical-epidemiological data suggesting that infection with HIV-2 may offer some protection against HIV-1 infection.

The in vitro ejection of zinc from human immunodeficiency virus (HIV) type 1 nucleocapsid protein by disulfide benzamides with cellular anti-HIV activity.

Several disulfide benzamides have been shown to possess wide-spectrum antiretroviral activity in cell culture at low micromolar to submicromolar concentrations, inhibiting human immunodeficiency virus (HIV) type 1 (HIV-1) clinical and drug-resistant strains along with HIV-2 and simian immunodeficiency virus [Rice, W. G., Supko, J. G., Malspeis, L., Buckheit, R. W., Jr., Clanton, D., Bu, M., Graham, L., Schaeffer, C. A., Turpin, J. A., Domagala, J., Gogliotti, R., Bader, J. P., Halliday, S. M., Coren, L., Sowder, R. C., II, Arthur, L. O. & Henderson, L. E. (1995) Science 270, 1194-1197]. Rice and coworkers have proposed that the compounds act by "attacking" the two zinc fingers of HIV nucleocapsid protein. Shown here is evidence that low micromolar concentrations of the anti-HIV disulfide benzamides eject zinc from HIV nucleocapsid protein (NCp7) in vitro, as monitored by the zinc-specific fluorescent probe N-(6-methoxy-8-quinoyl)-p-toluenesulfonamide (TSQ). Structurally similar disulfide benzamides that do not inhibit HIV-1 in culture do not eject zinc, nor do analogs of the antiviral compounds with the disulfide replaced with a methylene sulfide. The kinetics of NCp7 zinc ejection by disulfide benzamides were found to be nonsaturable and biexponential, with the rate of ejection from the C-terminal zinc finger 7-fold faster than that from the N-terminal. The antiviral compounds were found to inhibit the zinc-dependent binding of NCp7 to HIV psi RNA, as studied by gel-shift assays, and the data correlated well with the zinc ejection data. Anti-HIV disulfide benzamides specifically eject NCp7 zinc and abolish the protein's ability to bind psi RNA in vitro, providing evidence for a possible antiretroviral mechanism of action of these compounds. Congeners of this class are under advanced preclinical evaluation as a potential chemotherapy for acquired immunodeficiency syndrome.

Inhibition of the integrase of human immunodeficiency virus (HIV) type 1 by anti-HIV plant proteins MAP30 and GAP31.

MAP30 (Momordica anti-HIV protein of 30 kDa) and GAP31 (Gelonium anti-HIV protein of 31 kDa) are anti-HIV plant proteins that we have identified, purified, and cloned from the medicinal plants Momordica charantia and Gelonium multiflorum. These antiviral agents are capable of inhibiting infection of HIV type 1 (HIV-1) in T lymphocytes and monocytes as well as replication of the virus in already-infected cells. They are not toxic to normal uninfected cells because they are unable to enter healthy cells. MAP30 and GAP31 also possess an N-glycosidase activity on 28S ribosomal RNA and a topological activity on plasmid and viral DNAs including HIV-1 long terminal repeats (LTRs). LTRs are essential sites for integration of viral DNA into the host genome by viral integrase. We therefore investigated the effect of MAP30 and GAP31 on HIV-1 integrase. We report that both of these antiviral agents exhibit dose-dependent inhibition of HIV-1 integrase. Inhibition was observed in all of the three specific reactions catalyzed by the integrase, namely, 3' processing (specific cleavage of the dinucleotide GT from the viral substrate), strand transfer (integration), and "disintegration" (the reversal of strand transfer). Inhibition was studied by using oligonucleotide substrates with sequences corresponding to the U3 and U5 regions of HIV LTR. In the presence of 20 ng of viral substrate, 50 ng of target substrate, and 4 microM integrase, total inhibition was achieved at equimolar concentrations of the integrase and the antiviral proteins, with EC50 values of about 1 microM. Integration of viral DNA into the host chromosome is a vital step in the replicative cycle of retroviruses, including the AIDS virus. The inhibition of HIV-1 integrase by MAP30 and GAP31 suggests that impediment of viral DNA integration may play a key role in the anti-HIV activity of these plant proteins.

Cellular protein kinase C isoform zeta regulates human parainfluenza virus type 3 replication.

Phosphorylation of the P proteins of nonsegmented negative-strand RNA viruses is critical for their function as transactivators of the viral RNA polymerases. Using unphosphorylated P protein of human parainfluenza virus type 3 (HPIV3) expressed in Escherichia coli, we have shown that the cellular protein kinase that phosphorylates P in vitro is biochemically and immunologically indistinguishable from cellular protein kinase C isoform zeta (PKC-zeta). Further, PKC-zeta is specifically packaged within the progeny HPIV3 virions and remains tightly associated with the ribonucleoprotein complex. The P protein seems also to be phosphorylated intracellularly by PKC-zeta, as shown by the similar protease digestion pattern of the in vitro and in vivo phosphorylated P proteins. The growth of HPIV3 in CV-1 cells is completely abrogated when a PKC-zeta-specific inhibitor pseudosubstrate peptide was delivered into cells. These data indicate that PKC-zeta plays an important role in HPIV3 gene expression by phosphorylating P protein, thus providing an opportunity to develop antiviral agents against an important human pathogen.

Rôle de la protéine virale Vpu dans le cycle de multiplication du virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1)

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation du rôle de la protéine cellulaire Staufen au niveau du cycle de réplication du virus d'immunodéficience type 1

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude de l'immunopathogenèse de la candidose oropharyngée chez la souris transgénique exprimant le génome du virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1)

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.