La recherche sur le VIH/sida à l'Institut Pasteur

Un candidat-vaccin bientôt à l’essai chez l’homme
Un candidat-vaccin « VIH-rougeole », mis au point ces dernières années à l’Institut Pasteur (laboratoire de Génomique virale et vaccination, dirigé par Frédéric Tangy) sera testé chez l’homme en 2010 (essai de phase I). L’objectif du projet est de faire un vaccin dit « recombinant », c’est-à-dire d’introduire deux à trois gènes du VIH dans le génome du virus atténué de la rougeole, qui a depuis longtemps prouvé son innocuité et son efficacité en temps que vaccin humain. Un tel vaccin combiné permettrait donc de protéger à la fois contre le sida et la rougeole.

Un nouveau vecteur vaccinal très prometteur
Des chercheurs de l’Institut Pasteur et du CNRS (unité Virologie et vectorologie, dirigé par Pierre Charneau) ont obtenu en 2009 des résultats très prometteurs d’essais pré-cliniques destinés à tester une nouvelle technologie vaccinale anti-sida. Celle-ci s’appuie sur l’utilisation d’un nouveau vecteur appelé vecteur lentiviral, capable de délivrer l’ADN vaccinal au cœur du noyau des cellules du système immunitaire. Ces travaux doivent servir de point de départ pour optimiser un candidat-vaccin utilisant le vecteur lentiviral en vue de futurs essais cliniques chez l’Homme.
>> Voir Un procédé vaccinal innovant

Le contrôle naturel de la multiplication du VIH
De rares individus infectés par le VIH-1 depuis de nombreuses années, mais qui contrôlent la multiplication du virus, ont été identifiés et sont suivis au sein d’une cohorte de l’Agence nationale de recherches sur le sida et les hépatites virales (ANRS). Ces patients, appelés « contrôleurs du VIH » (HIC), sont séropositifs, infectés depuis plus de 10 ans, mais n’ont pas de virus détectable dans leur plasma et gardent un taux de cellules T4 élevé. Ils ne développent donc pas de maladie, et contrôlent naturellement l’infection en l’absence de thérapie.
D’importantes avancées dans la compréhension de ce mécanisme de protection ont déjà été réalisées : elles ont permis de mettre notamment en évidence le rôle des cellules tueuses (T CD8) qui reconnaissent spécifiquement les cellules infectées par le VIH-1 et les suppriment (équipe de Gianfranco Pancino dans l’unité de Régulation des infections rétrovirales, dirigée par Françoise Barré-Sinoussi).

D’autres travaux indiquent que les lymphocytes CD4 de la « mémoire centrale » jouent un rôle essentiel chez les patients HIC, et expliquent les défenses exceptionnelles de ces patients. Ces lymphocytes sont en effet très nombreux chez les contrôleurs du VIH, expriment une molécule leur permettant de rejoindre très facilement les foyers infectieux, et présentent une avidité élevée pour certaines structures du virus (équipe de Lisa Chakrabarti, unité d’Immunogénétique cellulaire, dirigée par Jacques Thèze).

Les travaux sur les patients HIC sont menés dans le cadre d’un consortium mis en place par l’ANRS en collaboration avec des équipes de l’hôpital du Kremlin-Bicêtre. Pour la première fois, il est possible d’étudier le système immunitaire organisé pour lutter efficacement contre le virus. Ces travaux devraient influencer le dessin de futures stratégies vaccinales.

La protection naturelle contre l’infection
Comprendre ce qui protège naturellement certains individus est crucial pour la mise au point de vaccins ou de traitements. Des chercheurs s’intéressent à des sujets fréquemment exposés au virus mais non-infectés (ENI), comme des partenaires non-infectés d’individus séropositifs malgré des rapports non protégés pendant plusieurs années ("couples séro-discordants") et des usagers de drogue par voie intraveineuse. Les équipes de Gianfranco Pancino et Daniel Scott-Algara (dans l’unité de Régulation des infections rétrovirales dirigée par Françoise Barré-Sinoussi) en partenariat avec les Instituts Pasteur du Cambodge, de Bangui et de Ho Chi Minh Ville, cherchent à mieux comprendre les mécanismes de cette protection. Ils étudient en particulier les cellules tueuses naturelles (Natural Killer ou NK) de l’immunité innée. Ces cellules sont capables de reconnaître et de détruire les cellules infectées. Cette activité dite cytotoxique est particulièrement efficace chez les ENI et pourrait donc jouer un rôle dans leur protection à l’infection au VIH.
En outre, des résultats obtenus par l’équipe de Gianfranco Pancino suggèrent que, chez certains ENI, il existe des mécanismes de résistance de cellules cibles à l’infection par le VIH qui contribuent à la protection contre l’infection. Les chercheurs ont notamment identifié des mécanismes de restriction qui affectent soit l’entrée virale soit des étapes post-entrée dans les lymphocytes T CD4.


La protection naturelle contre la maladie
Des chercheurs s’intéressent au réservoir animal du virus, dans le cas présent le SIV du singe vert d’Afrique (groupe de Michaela Muller-Trutwin, unité de Régulation des infections rétrovirales, dirigée par Françoise Barré-Sinoussi). Alors que les singes d’Afrique présentent une charge virale aussi élevée que celle observée chez l’homme ou le singe d’Asie (macaque), ils n’évoluent pas vers la maladie sida. Pourquoi ? Contrairement aux hommes infectés par le VIH et aux macaques infectés par le SIV, les singes d’Afrique ne présentent pas d’anomalies d’activation des lymphocytes T, et leurs cellules T4 ne disparaissent pas anormalement. Des travaux récents indiquent que la stimulation par le virus de leurs réponses immunes très tôt après l’infection est différente. Ce modèle pourra permettre d’identifier les composantes du virus responsables des anomalies T et de la déplétion des T4. Comprendre les mécanismes à l’origine de ces différences chez l’animal pourrait permettre de trouver des parades contre le sida chez l’homme.


Le contrôle de la transmission mère-enfant du VIH-1
Des chercheurs se concentrent sur l’étude du contrôle naturel de la transmission du virus de la mère à l’enfant (équipe d’Elisabeth Menu, de l’unité de Régulation des infections rétrovirales, dirigée par Françoise Barré-Sinoussi). Au cours de la grossesse, 90% des enfants de femmes VIH-1 positive sont naturellement protégés de l’infection par le virus. Les chercheurs ont montré que le placenta et son environnement joue un rôle important dans cette protection. Actuellement, ils s’intéressent plus particulièrement au rôle dans ce contrôle de l’immunité innée maternelle au niveau de la muqueuse utérine pendant la grossesse.

De nombreuses analyses sont faites chez l’animal et chez l’homme (suivi de sujets séropositifs) pour comprendre comment le système immunitaire est déréglé et en grande partie détruit au cours de l’infection.

Le système immunitaire anormalement suractivé
Chez les patients infectés par le VIH, l’unité d’Immunologie cellulaire, dirigée par Jacques Thèze, a montré que le système immunitaire était anormalement suractivé : les lymphocytes CD4 apparaissent comme désensibilisés et ne répondent plus aux signaux normaux donnés par les molécules messagères du système immunitaire, comme les interleukines IL-2 et l’IL-7 notamment. La non-réponse à l’IL-2 rend compte de l’incapacité des lymphocytes CD4 à réagir contre le vlrus alors que la non-réponse à l’IL-7 explique la diminution du nombre de CD4. La correction de ces défauts par les traitements antirétroviraux permet de comprendre la reconstitution partielle du système immunitaire après le traitement.


Le rôle des cellules T régulatrices
D’autres recherches se focalisent sur l’étude du rôle des cellules T régulatrices dans les réponses anormales lors de l’infection VIH (Laurence Weiss, dans l’unité dirigée par Françoise Barré-Sinoussi). Cette étude est menée en collaboration avec l’Assistance publique – Hôpitaux de Paris.


Les interactions entre le virus et lymphocytes T cytotoxiques
Afin d’étudier les mécanismes par lequel le VIH perturbe les réponses immunes anti-VIH, une équipe étudie particulièrement les interactions entre les lymphocytes T cytotoxiques (CTL) et le VIH-1 (laboratoire d’Immunopathologie virale, dirigée par Yves Rivière), à travers l’analyse de la reconstitution du système immunitaire dans des cohortes de patients infectés et traités par anti-rétroviraux.


Le virus perturbe les contacts entre les cellules du système immunitaire
Des chercheurs ont en outre découvert un mécanisme par lequel le virus du sida altère la réponse immunitaire (unité de Biologie cellulaire des lymphocytes, dirigée par Andrès Alcover et unité Virus et immunité d’Olivier Schwartz). Les scientifiques ont montré que l’infection des lymphocytes T par le virus perturbait des contacts cellulaires entre ces lymphocytes T et d’autres cellules du système immunitaire. Ces contacts, appelés « synapses immunes », sont indispensables au déclenchement des réponses immunitaires.


Des cellules infectées moins mobiles
L’équipe d’Olivier Schwartz (unité Virus et immunité) étudie également les effets de l’infection sur la forme et la mobilité naturelle des cellules. Les lymphocytes émettent normalement des extensions, ou voiles membranaires, qui leur permettent de se déplacer dans l’organisme. Les cellules infectées par le VIH émettent moins de voiles, et sont moins mobiles, ce qui contribuerait à perturber le système immunitaire et à augmenter sa multiplication.

Plusieurs équipes ont pour objectif de décrypter les mécanismes d’entrée du virus dans les cellules cibles, de son intégration au patrimoine génétique de la cellule, la façon dont il détourne la machinerie cellulaire pour « se faire produire » par la cellule qu’il infecte, les mécanismes de défense des cellules cibles contre l’infection, etc.

Suivre la dynamique de l’infection
Les mécanismes moléculaires impliqués dans l'infection et la dissémination du virus dans l’organisme, ainsi que la réponse du système immunitaire face à cette infection sont étudiés (unité Virus et immunité, dirigée par Olivier Schwartz). Ces travaux concernent notamment les mécanismes du passage du VIH d'une cellule à l'autre - passage qui est le mode privilégié de propagation du virus - ou encore les barrières de défense antivirale mises en place par la cellule elle-même. La multiplication virale en culture cellulaire est maintenant suivie en temps réel, par vidéomicroscopie, en utilisant des virus fluorescents. Ces techniques apportent des informations importantes sur la dynamique de l’infection, et sur les interactions entre les cellules infectées et le système immunitaire.


L’étude des récepteurs cellulaires au virus
Par ailleurs, des recherches sont menées sur les récepteurs du virus, leur distribution à la surface de la membrane cellulaire, leur organisation et les interactions avec les protéines de l’enveloppe virale qui modifient l’environnement des lymphocytes T CD4, permettant au virus d’initier son cycle de réplication (unité d'Immunologie virale, dirigée par Fernando Arenzana-Seisdedos).


Bloquer la réplication du virus
L’équipe de Gianfranco Pancino, dans l'unité de Régulation des infections rétrovirales dirigée par Françoise Barré-Sinoussi, a révélé que l’activation par certains stimuli des macrophages, cible majeure, avec les lymphocytes T CD4, de l’infection au VIH-1, bloque la multiplication du virus. Les chercheurs ont identifié une molécule cellulaire responsable de cette inhibition. L’équipe d'Elisabeth Menu, dans la même unité, travaille sur les mécanismes de restriction de l'infection dans les cellules trophoblastiques du placenta, des cellules humaines naturellement résistantes au VIH-1. Ces cellules pourraient contribuer au contrôle de la transmission du VIH-1 in utero de la mère à l’enfant.


Un dialogue entre cellules de l’immunité favorable à la multiplication du virus ?
L'unité Immunité anti-virale, biothérapie et Vaccins, dirigée par Marie-Lise Gougeon, étudie en outre le dialogue entre les cellules Natural Killer (NK) et les cellules dendritiques (CD), cibles du virus. L'équipe a récemment montré que l'interaction entre les deux types de cellules permettait au virus de se multiplier fortement au sein des cellules dendritiques, et de détourner ces cellules pour en faire des « réservoirs » viraux. Les chercheurs ont en outre prouvé que les cellules dendritiques infectées deviennent résistantes à l'activité tueuse des cellules NK, car elles surexpriment des molécules bloquant les processus de mort cellulaire.
D’autres chercheurs (équipe de Daniel Scott-Algara (unité de Régulation des infections rétrovirales, dirigée par Françoise Barré-Sinoussi) ont par ailleurs identifié une population de cellules NK capable de contrôler, in vitro, la réplication du VIH dans les cellules dendritiques. Cette question critique concernant le rôle des lymphocytes NK dans l’immunité naturelle contre le virus constitue un champ de recherche très actif à l’Institut Pasteur.

L'une des difficultés actuelles pour la recherche d’un vaccin et de thérapies efficaces est l’extrême variabilité des VIH qui leur permet d’échapper aux stratégies de défense naturelles ou thérapeutiques. Des souches virales du monde entier sont analysées pour comprendre pourquoi et comment le VIH varie.

Les infections multiples de cellules infectées in vivo par le VIH-1 sont à l’étude (unité de Rétrovirologie moléculaire, dirigée par Simon Wain-Hobson). Les chercheurs ont notamment montré qu'une cellule peut être infectée par plus d'une centaine de virus, mais que très peu seront intégrés et donc actifs. Ils tentent à présent de comprendre les clés de ce phénomène. La variabilité et le développement des résistances des virus face aux traitements anti-rétroviraux font de plus l’objet d’une vaste étude au sein du Réseau international des Instituts Pasteur.