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

Rôle de l'autophagie dans la dissémination du VIH-1 par les cellules dendritiques dérivées des monocytes circulants

Les cellules myéloïdes incluant les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques (DCs, dendritic cells) contribuent à la pathogénèse de l’infection à VIH-1 en participant à la dissémination du virus, mais également en représentant des réservoirs viraux potentiels. Leurs fonctions sont exploitées par le VIH-1 afin d’assurer sa propagation à travers l’organisme. Notamment, une infection à VIH-1 est associée à une altération de la présentation antigénique et la perte de lymphocytes T CD4+ spécifiques à des antigènes. L’autophagie est un processus catabolique universel impliqué dans la régulation de la présentation antigénique subséquente à la neutralisation/destruction du pathogène. Des études récentes suggèrent que le VIH-1 altère le mécanisme d’autophagie afin d’assurer sa survie. Le premier volet de ce projet de maîtrise a visé la caractérisation des effets du VIH-1 sur l’autophagie dans les DCs dérivées de monocytes circulants (MDDC, monocyte-derived dendritic cells) et l’identification des stratégies thérapeutiques pour contrecarrer ces effets. Les objectifs spécifiques ont été de : (i) caractériser l’expression de marqueurs de maturation sur des MDDC exposées au VIH-1 in vitro, (ii) quantifier l’expression des protéines liées à la régulation positive (i.e., ATG5, LC3, p62) et négative (i.e., mTOR) de l’autophagie dans les MDDC exposées au VIH, (iii) déterminer le rôle de l’autophagie dans la trans infection du VIH-1 aux lymphocytes T CD4+ et (iv) explorer l’impact de l’autophagie sur la présentation antigénique par les MDDC infectées à VIH-1 in vitro. Nos résultats démontrent qu’une exposition des MDDC au VIH-1 in vitro altère dramatiquement leur maturation et leur habileté à induire la prolifération des cellules T autologues en réponse à Staphylococcus aureus et Cytomegalovirus (CMV) mais pas la réponse induite par Staphylococcal enterotoxin B (SEB). Nous démontrons que l’exposition des MDDC au VIH s’associe à une augmentation de l’expression de la protéine mTOR totale et de sa forme phosphorylée (phospho-mTOR) et de la protéine p62. Le traitement des MDDC à la rapamycine diminue l’expression de mTOR et réduit la capacité de trans infection du VIH-1 par les MDDC, sans toutefois restaurer leur potentiel immunogène. En effet, nous observons que la rapamycine réduit l’expression de CD83 par les MDDC et augmente l’expression de CCR7, indiquant ainsi que l’effet immunosuppresseur documenté de la rapamycine est associé à une défaillance de maturation des MDDC. Le second volet de ce projet de recherche s’est intéressé à la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale chez les sujets infectés par le VIH-1 sous thérapie antirétrovirale. Les objectifs spécifiques ont été : (i) d’évaluer la présence de différentes formes d’ADN viral dans les monocytes circulants de patients infectés par le VIH-1 et (ii) de mesurer l’intégration et la réplication virale dans des macrophages dérivés de monocytes (MDM) de patients infectés sous ART. Nos résultats indiquent que les monocytes portent des formes précoces de transcription virale inverse (ADN du VIH RU5) et que, malgré une charge virale plasmatique indétectable sous ART, les MDM supportent la réplication virale. Ces données très préliminaires apportent des évidences en faveur de la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale sous ART et représentent une ouverture pour un projet de recherche plus complexe dans le futur. En somme, nos résultats démontrent que le VIH-1 altère le potentiel immunogène des MDDC et que la rapamycine peut être employée pour limiter la trans infection des lymphocytes T CD4+ par les MDDC. Néanmoins, l’incapacité de la rapamycine à rétablir le potentiel immunogène des MDDC incite à identifier de nouvelles stratégies manipulant l’autophagie pour une restauration optimale de la compétence immunitaire chez les sujets infectés à VIH-1. Les cellules myéloïdes jouent un rôle primordial dans la dissémination et la persistance virale et doivent donc être ciblées par les stratégies actuelles d’éradication des réservoirs du VIH sous ART.

Étude du rôle de l'interleukine-32 dans l'infection à VIH-1

Les progresseurs lents du VIH-1 sont de rares sujets asymptomatiques pendant plusieurs années sans thérapie antirétrovirale. Parmi ces sujets à progression lente vers le SIDA, il est possible qu’un sous-groupe perde le contrôle de leur infection après plusieurs années de contrôle. Notre laboratoire a analysé l’expression différentielle de différentes protéines et voies moléculaires associées à la perte de contrôle de l’infection: l’interleukine-32 (IL-32) est une cytokine pro-inflammatoire dont le niveau des isoformes alpha et delta a significativement diminué chez les progresseurs lents lors de la perte de contrôle. Par ailleurs, des études antérieures ont attribué, de façon intrigante, à l’IL-32 aussi bien des propriétés anti-VIH-1 que des propriétés immunosuppressives induisant un environnement propice à la réplication du VIH-1. Ce projet de maitrise s’est penché sur l’implication de l’IL-32 dans la progression de l’infection à VIH-1 avec un accent particulier sur les progresseurs lents. Nous avons principalement mesuré les niveaux d’IL-32 des sujets séropositifs comparativement aux sujets VIH négatif et estimé les fonctions de cette cytokine à travers des études longitudinales et de corrélation. Nous avons observé que l’IL-32 total demeure plus élevé chez les séropositifs comparativement aux sujets VIH négatif. Également, l’infection par le VIH-1 entraine une augmentation du niveau d’IL-32 total. De plus, après une année de thérapie antirétrovirale, les taux plasmatiques d’IL-32 total demeurent significativement plus élevés que ceux des sujets VIH négatif. Comme attendu, le taux d’IL-32 total augmente lors de la perte de contrôle de l’infection chez les progresseurs lents. Une forte concentration plasmatique d’IL-32 total coïncide avec: 1) une augmentation du taux plasmatique de sCD14 et de la cytokine pro-inflammatoire IL-6, 2) une baisse du compte cellulaire CD4 et une augmentation de la charge virale. Un taux plasmatique élevé de CCL5 pourrait prédire une faible concentration d’IL-32 total. L’isoforme alpha de l’IL-32 est plus élevée dans le plasma des sujets VIH négatif tandis que l’IL-32 gamma semble induire un environnement pro-inflammatoire et immunosuppressif. Il ressort à l’issue de ces observations que l’augmentation de l’IL-32 total est associée à la progression de l’infection à VIH-1 et pourrait constituer un biomarqueur permettant d’apprécier le pronostic de cette infection.

Mapping the immune response to the outer domain of a human immunodeficiency virus-1 clade C gp120

The outer domain (OD) of human immunodeficiency virus (HIV)-1 gp120 represents an attractive, if difficult, target for a beneficial immune response to HIV infection. Unlike the entire gp120, the OD is structurally stable and contains the surfaces that interact with both the primary and secondary cellular receptors. The primary strain-specific neutralizing target, the V3 loop, lies within the OD, as do epitopes for two cross-reactive neutralizing monoclonal antibodies (mAbs), b12 and 2G12, and the contact sites for a number of inhibitory lectins. The OD is poorly immunogenic, at least in the context of complete gp120, but purposeful OD immunization can lead to a substantial antibody response. Here, we map the antibody generated following immunization with a clade C OD. In contrast to published data for the clade B OD, the majority of the polyclonal response to the complete clade C OD is to the V3 loop; deletion of the loop substantially reduces immunogenicity. When the loop sequence was substituted for the epitope for 2F5, a well-characterized human cross-neutralizing mAb, a polyclonal response to the epitope was generated. A panel of mAbs against the clade C OD identified two mAbs that reacted with the loop and were neutralizing for clade C but not B isolates. Other mAbs recognized both linear and conformational epitopes in the OD. We conclude that, as for complete gp120, V3 immunodominance is a property of OD immunogens, that the responses can be neutralizing and that it could be exploited for the presentation of other epitopes.

Glycosaminoglycans and protein disulfide isomerase-mediated reduction of HIV Env

Conformational changes within the human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) surface glycoprotein gp120 result from binding to the lymphocyte surface receptors and trigger gp41-mediated virus/cell membrane fusion. The triggering of fusion requires cleavage of two of the nine disulfide bonds of gp120 by a cell-surface protein disulfide-isomerase (PDI). Soluble glycosaminoglycans such as heparin and heparan sulfate bind gp120 via V3 and, possibly, a CD4-induced domain. They exert anti-HIV activity by interfering with the HIV envelope glycoprotein ( Env)/cell-surface interaction. Env also binds cell-surface glycosaminoglycans. Here, using surface plasmon resonance, we observed an inverse relationship between heparin binding by gp120 and its thiol content. In vitro, and in conditions in which gp120 could bind CD4, heparin and heparan sulfate reduced PDI-mediated gp120 reduction by approximately 80%. Interaction of Env with the surface of lymphocytes treated using sodium chlorate, an inhibitor of glycosaminoglycan synthesis, led to gp120 reduction. We conclude that besides their capacity to block Env/cell interaction, soluble glycosaminoglycans can effect anti-HIV activity via interference with PDI- mediated gp120 reduction. In contrast, their presence at the cell surface is dispensable for Env reduction during the course of interaction with the lymphocyte surface. This work suggests that the reduction of exofacial proteins in various diseases can be inhibited by compounds targeting the substrates ( not by targeting PDI, as is usually done), and that glycosaminoglycans that primarily protect proteins by preserving them from proteolysis also have a role in preventing reduction.

Control of human immunodeficiency virus type-1 protease activity in insect cells expressing Gag-Pol rescues assembly of immature but not mature virus-like particles

Expression of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) Gag protein in insect cells using baculovirus vectors leads to the abundant production of virus-like particles (VLPs) that represent the immature form of the virus. When Gag-Pol is included, however, VLP production is abolished, a result attributed to premature protease activation degrading the intracellular pool of Gag precursor before particle assembly can occur. As large-scale synthesis of mature noninfectious VLPs would be useful, we have sought to control HIV protease activity in insect cells to give a balance of Gag and Gag-Pol that is compatible with mature particle formation. We show here that intermediate levels of protease activity in insect cells can be attained through site-directed mutagenesis of the protease and through antiprotease drug treatment. However, despite Gag cleavage patterns that mimicked those seen in mammalian cells, VLP synthesis exhibited an essentially all-or-none response in which VLP synthesis occurred but was immature or failed completely. Our data are consistent with a requirement for specific cellular factors in addition to the correct ratio of Gag and Gag-Pol for assembly of mature retrovirus particles in heterologous cell types. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Prevalence of Mycoplasma genitalium among HIV-infected men in Sao Paulo city detected by realtime polymerase chain reaction

Genital mycoplasmas are natural inhabitants of the male urethra and are potentially pathogenic species playing an aetiological role in both genital infections and male infertility. This study aims to determine the presence of Mycoplasma genitalium DNA in urine samples of HIV-1-infected men in Sao Paulo city. Realtime polymerase chain reaction (PCR) was performed using the primers My-ins and Mgso-2 and the Taqman probe Mgen-P1 as described previously. A total of 223 HIV-1-infected men were tested with a mean age of 44 years. Thirteen (5.8%) presented M. genitalium in urine and the co-infection was more common among homosexual men (76.9% versus 51.9%, P < 0.26). In conclusion, realtime PCR was a useful and rapid method for detecting M. genitalium DNA in urine samples. Further studies should be conducted to assess the clinical significance of these results on HIV transmission and its impact on HIV viral load.

Segurança e eficácia da tibolona na transição menopausal: um ensaio clínico randomizado, duplo-cego e controlado com placebo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

CCR5 genotype and plasma ß-chemokine concentration of Brazilian HIV-infected individuals

The 32-bp deletion in the HIV-1 co-receptor CCR5 confers a high degree of resistance to HIV-1 infection in homozygous individuals for the deleted allele and partial protection against HIV-1 during disease progression in heterozygotes. Natural ligands for CCR5, MIP-1alpha, MIP-1ß and RANTES, have been shown to inhibit HIV replication in CD4+ T cells. In the present study, we examined the CCR5 genotype by PCR and the plasma levels of RANTES and MIP-1alpha by ELISA among blood donors (N = 26) and among HIV-1-infected individuals (N = 129). The control group consisted of healthy adult volunteers and HIV-1-infected subjects were an asymptomatic and heterogeneous group of individuals with regard to immunologic and virologic markers of HIV-1 disease. The frequency of the CCR5 mutant allele (delta32ccr5) in this population was 0.032; however, no delta32ccr5 homozygote was detected. These results could be related to the intense ethnic admixture of the Brazilian population. There was no correlation between circulating ß-chemokines (MIP-1alpha, RANTES) and viral load in HIV-infected individuals. RANTES concentrations in plasma samples from HIV+ patients carrying the homozygous CCR5 allele (CCR5/CCR5) (28.23 ng/ml) were higher than in the control samples (16.07 ng/ml; P<0.05); however, this HIV+ patient group (mean 26.23 pg/ml) had significantly lower concentrations of MIP-1alpha than those observed in control samples (mean 31.20 pg/ml; P<0.05). Both HIV-1-infected and uninfected individuals heterozygous for the delta32ccr5 allele had significantly lower concentrations of circulating RANTES (mean 16.07 and 6.11 ng/ml, respectively) than CCR5/CCR5 individuals (mean 28.23 and 16.07 ng/ml, respectively; P<0.05). These findings suggest that the CCR5 allele and ß-chemokine production may affect the immunopathogenesis of HIV-1.

HIV, EBV and KSHV: Viral cooperation in the pathogenesis of human malignancies

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

Influência da ingestão de espirulina sobre o metabolismo de ratos exercitados

No presente estudo foram comparadas as respostas metabólicas agudas ao exercício em ratos alimentados com dieta padrão e à base de espirulina. Ratos Wistar jovens foram divididos em dois grupos de acordo com a dieta: controle (C) (dieta padrão) e espirulina (S) (dieta à base de espirulina). Ao final do período experimental (cinco semanas) os animais foram submetidos a uma sessão aguda de exercício de natação (20 minutos, suportando sobrecarga equivalente a 5% do peso corporal) para avaliação do lactato sanguíneo, glicose, insulina, proteínas, albumina e ácidos graxos livres (AGL) séricos. Amostras do músculo gastrocnêmio e fígado foram utilizadas para determinação dos teores de glicogênio e lipídeos. Ambos os grupos C e S apresentaram aumento da glicemia e dos AGL, queda da insulinemia e redução dos teores de glicogênio muscular e hepático pós-exercício. A lactacidemia durante o exercício foi superior no grupo S em relação ao C. Conclui-se que o padrão de respostas ao exercício agudo dos grupos C e S foi semelhante. Contudo, a proteína da dieta pareceu influenciar aspectos do metabolismo glicídico.

Oxidative stress during rehabilitation from protein malnutrition associated with aerobic exercise in rats

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

Antiretroviral resistance mutations in human immunodeficiency virus type 1 infected patients enrolled in genotype testing at the Central Public Health Laboratory, São Paulo, Brazil: preliminary results

Antiretroviral resistance mutations (ARM) are one of the major obstacles for pharmacological human immunodeficiency virus (HIV) suppression. Plasma HIV-1 RNA from 306 patients on antiretroviral therapy with virological failure was analyzed, most of them (60%) exposed to three or more regimens, and 28% of them have started therapy before 1997. The most common regimens in use at the time of genotype testing were AZT/3TC/nelfinavir, 3TC/D4T/nelfinavir and AZT/3TC/efavirenz. The majority of ARM occurred at protease (PR) gene at residue L90 (41%) and V82 (25%); at reverse transcriptase (RT) gene, mutations at residue M184 (V/I) were observed in 64%. One or more thymidine analogue mutations were detected in 73%. The number of ARM at PR gene increased from a mean of four mutations per patient who showed virological failure at the first ARV regimens to six mutations per patient exposed to six or more regimens; similar trend in RT was also observed. No differences in ARM at principal codon to the three drug classes for HIV-1 clades B or F were observed, but some polymorphisms in secondary codons showed significant differences. Strategies to improve the cost effectiveness of drug therapy and to optimize the sequencing and the rescue therapy are the major health priorities.

Co-infecção HIV/HCV em pacientes de Botucatu e região

Devido à similaridade nas rotas de transmissão, a co-infecção HIV/HCV é freqüente, afetando em média 30 a 50% dos portadores de HIV. O presente estudo visou avaliar uma possível associação entre os subtipos do HIV e genótipos do HCV em pacientes co-infectados, com base na análise das freqüências em pacientes mono e co-infectados. Para determinação da freqüência dos subtipos HIV e genótipos HCV, foram analisados respectivamente 124 e 496 pacientes mono-infectados. O estudo da co-infecção foi realizado num grupo de 150 pacientes HIV positivos e esteve presente em 22 (14,7%) dos pacientes. A freqüência dos subtipos do HIV-1 em mono-infectados foi: subtipo B (85,5%), subtipo F (12,9%) e recombinante B/F (1,6%), enquanto nos genótipos HCV foi: 1a (25%), 1b (29,4%), 1a/1b (3,6%), 3a (35%), 2 (1,8%) e 5 (0,4%). Nos co-infectados o padrão de distribuição dos subtipos HIV-1 é semelhante aos mono-infectados, ou seja, subtipo B (85,0%), seguido do subtipo F (15,0%). A distribuição de freqüência de genótipos HCV nos co-infectados foi: 1a (36,3%), 1b (27,3%), 1a/1b (9,1%) e 3a (27,3%) mostrando um aumento de 10% na freqüência do genótipo 1, queda de 7,7% no genótipo 3 e ausência de outros genótipos. A análise estatística de associação entre os subtipos HIV e genótipos HCV (Goodman) mostrou que no genótipo 1 (HCV) ocorreu predominância do subtipo B, enquanto no genótipo 3 (HCV) a distribuição dos subtipos B e F (HIV-1) foi casual. Isto aponta para a necessidade de mais estudos desse grupo e um maior valor amostral.

Triterpenes from Maytenus macrocarpa and evaluation of their anti-HIV activity

A set of pentacyclic triterpenes has been isolated from the bark of Maytenus macrocarpa (Celastraceae). It includes two new olean-12-ene derivatives, namely 3 beta, 22(alpha-dihydroxy-olean-12-en-30-oic acid (1) and 22 alpha-hydroxy-olean-12-en-3-oxo-30-oic acid (2), and the new urs-12-ene derivative 3-(E)-coumaroyluvaol (7), along with 10 known compounds possessing olean-12ene, urs-12-ene, lupane and friedelane skeletons. The structures have been elucidated by extensive spectroscopic methods including ID- and 2D-NMR experiments, as well as ESI-MS analysis. All isolated compounds were tested for anti-HIV activity in C8166 cells infected with HIV-1(MN), the most active compound was 22(alpha-hydroxy-12-en-3-oxo-29-oic acid (triterpenonic acid A, 4), with an EC50 value of I mu g/mL and a selectivity index of 35.