Unité: Immunogénétique Cellulaire

Responsable: THEZE Jacques

L'infection par le VIH conduit progressivement à un déficit immunitaire important. L'Unité analyse les bases moléculaires de ce dysfonctionnement. Le traitement des patients VIH par une immunothérapie complémentaire avec de l'IL-2 ou de l'IL-7 pourrait enrichir notre arsenal thérapeutique. Par ailleurs nous étudions le mécanisme d'action de l'IL-2 et de certains de ses mimétiques sur les différentes formes de récepteur exprimées différentiellement par les sous-populations lymphocytaires.

1) Bases moléculaires du dysfonctionnement des lymphocytes T dans l'infection VIH (Virginie Mazard-Pasquier et Marko Kryworuchko)

Une réduction progressive du nombre des lymphocytes T CD4 domine la physiopathologie de l'infection VIH. De plus, chez des patients séropositifs, l'étude de la réactivité des lymphocytes T révèle des anomalies fonctionnelles importantes. Dans ce contexte, nous avons réalisé une analyse du système de l'interleukine-2 (IL-2), la principale lymphokine activatrice du système immunitaire. L'expression des trois chaînes du récepteur (RIL-2) et la réactivité des lymphocytes vis-à-vis de l'IL-2 a été étudié chez plusieurs groupes de patients VIH. Ces analyses nous ont conduits à l'identification d'anomalies du fonctionnement du système IL-2/ (RIL-2). Ce défaut est réversible : chez la pluspart des patients après la mise en place d'un traitement anti-rétroviral (ARV) efficace le système IL-2/R-IL-2 fonctionne à nouveau.

La détection de la protéine gp120 dans le sérum et les ganglions des patients séropositifs suggère un rôle de cette protéine dans l'altération des réponses immunitaires. En se liant à la molécule CD4, la glycoprotéine d'enveloppe du VIH (gp120) exerce un effet négatif sur la prolifération des lymphocytes CD4 provenant de sujets sains. De plus, nous avons montré qu'une pré-incubation des lymphocytes CD4 avec gp120 réduisait l'expression de la chaîne α du RIL-2. Plus récemment, nous avons observé que gp120 est capable de réduire la transduction des signaux de l'IL-2 chez les lymphocytes CD4. Ce dysfonctionnement est relié à un défaut de phosphorylation de Jak1 et Jak3 et des facteurs de transcriptions STAT5 a et b.

Parallèlement, la voie de signalisation du RIL-2 a été explorée chez les lymphocytes CD8 de patients séropositifs. Dans cette étude, les CD8 ont été collectés chez les patients avant et après six mois de traitement ARV. Avant le taitement, pour une large proportion des patients, nous avons pu montrer un défaut de l'activation de la voie Jak/STAT, après stimulation des lymphocytes CD8 purifiés, par l'L-2. De façon intéressante après six mois de thérapie, nous avons observé la réversion de ce défaut.

L'ensemble de nos résultats indiquent que la partie proximale de la voie de transduction du système IL-2/RIL-2 est directement ou indirectement une cible importante du VIH. La dérégulation de la voie de transduction Jak/STAT suggère une atteinte plus générale du fonctionnement de plusieurs systèmes cytokiniques et apparaît donc comme un des moyens utilisé par le VIH pour induire une immunodépression.

Dans le cadre du Grand Programme Horizontal VIH/SIDA, nous développerons un nouveau programme pour approfondir les anomalies de signalisation altérant la réactivité des lymphocytes CD4 des patients VIH (voir plus loin).

2) Immunothérapie chez les patients VIH +: potentiel thérapeutique de l'IL-2 et de l'IL-7 (Jean-Louis Moreau, Stéphanie Beq et Jean-Hervé Colle en collaboration avec J.-F. Delfraissy, Centre Bicêtre, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris) 

Le traitement des patients séropositifs, à partir d'un certain stade d'évolution de leur maladie, nécessite l'administration d'ARV. Ce type de traitement pour une fraction importante des patients présente une efficacité avérée à la fois sur le contrôle de la charge virale et sur la restauration du compte des CD4. Compte tenu des limites de la thérapie ARV pour de nombreux patients, la recherche de nouvelles stratégies thérapeutiques reste un objectif prioritaire. Des cytokines ayant soit des propriétés immunostimulantes comme l'IL-2 soit susceptible d'influencer directement la restauration du pool des lymphocytes CD4 comme l'IL-7 ouvrent des perspectives pour de nouveaux traitements.

De nombreux essais cliniques ont déjà été réalisés avec l'IL-2 chez des patients traités par ARV. Ces essais ont permis de démontrer la capacité de l'IL-2 à augmenter de façon durable le compte des CD4 tout particulièrement ceux de phénotype naïfs. Notre laboratoire a réalisé un essai de ce type avec un groupe de patients qui sous ARV seul présentait un bon contrôle de la charge virale mais un taux faible de CD4 (CD4 < 200 cellules /mm3). Au cours de cet essai, nous avons observé une augmentation rapide des CD4 sanguins. Nous avons montré que consécutivement à quelques cures d'IL-2 les lymphocytes CD4 présentaient une expression accrue de la molécule anti-apoptotique Bcl-2, une augmentation de survie spontanée et une restauration de leur réactivité à l'IL-2. De plus, conjointement à celui de C. Lane (NIH , USA) notre laboratoire a observé que le traitement IL-2 faisait apparaître une nouvelle sous-population CD4+/CD25+. Cette population persiste à distance de l'administration de l'IL-2 et peut représenter jusqu'à 70% des CD4. L'émergence de la population CD4+/CD25+ semble un effet majeur du traitement IL-2. Nous poursuivons la caractérisation de cette sous-population lymphocytaire dans le cadre du GPH VIH/SIDA (voir ci-dessous)

L'interleukine-7, une cytokine majeure contrôlant la thymopoîèse et le nombre des lymphocytes résidant dans le compartiment périphérique est aussi suceptible d'augmenter le répertoire et les réponses spécifiques des lymphocytes T. Dans une étude longitudinale d'un groupe de patients nous avons observé une corrélation positive entre le taux plasmatique d'IL-7 avant ARV et la restauration du compte des CD4 consécutive au traitement ARV. Ceci suggère un rôle direct de l'IL-7 dans le mécanisme de contrôle du pool des CD4 chez les patients séropositifs. Alternativement, le taux d'IL-7 pourrait refléter la capacité des organes lymphoïdes des patients à restaurer leur compte de CD4. Cette étude indique que sous ARV, un traitement par l'IL-7 devrait favoriser la restauration des CD4. Dans le cadre du traitement des patients VIH une étude pré clinique de l'IL-7 est encours. Les lymphocytes T du sang pouvant être une cible importante d'un traitement par l'IL-7, nous avons entrepris, chez différents groupes de patients VIH, l'étude de l'expression et de la fonctionnalité du récepteur de l'IL7 exprimé part les lymphocytes T. Ce travail est mené de manière complémentaire à celui de N. Israêl et F. Barré Sinoussi (Unité de Biologie des Rétrovirus, Institut Pasteur).

3) Mécanisme d'interaction IL-2/RIL-2, description de nouveaux mimétiques (Virginie Mazard-Pasquier, Valérie Guez et Thierry Rose)

Une dissection approfondie du mécanisme de reconnaissance de l'IL-2 et de ses mimétiques par son récepteur est en cours. Trois chaînes αβγ peuvent rentrer dans la composition du récepteur de l'IL-2. Des différences du niveau d'expression de ces chaînes sur différents sous-types de lymphocytes conduisent à l'existence de plusieurs formes de ce récepteur qui éventuellement impliquent différentes cascades de signalisation. Un récepteur de très haute affinité (Kd = 10pM) est produit par l'assemblage des trois chaînes (αβγ). L'association (βγ) génère un récepteur de moindre affinité (Kd = 1nM). Nos résultats suggèrent l'existence d'une nouvelle forme du RIL-2 ne comprenant que la chaîne β. La pertinence biologique de dimères de chaînes β est en cours de validation. La transmission des signaux dépendant de ce récepteur est en cours d'étude

Le peptide, agoniste du RIL-2 (P1-30), correspond aux trente premiers résidus de l'IL-2. Les NK et les lymphocytes CD8low qui expriment de façon constitutive la chaîne β sont stimulés avec P1-30. Grâce à des expériences d'ultracentrifugation analytique, nous avons montré la formation en solution de tétramères de P1-30 présentant une affinité pour des dimères préformés de la portion extracellulaire de la chaîne β, (Kd ? 150μM). En nous référant à la structure cristalline du récepteur de l'érythropoïétine qui a été résolue en l'absence et en présence de son agoniste, nous avons réalisé une modélisation du fonctionnement d'un récepteur de type (β2). Ce modèle nous a permis de proposer une cartographie des contacts putatifs du peptide ou de l'IL-2 avec le récepteur. Pour identifier les bases moléculaires de l'affinité et la spécificité de futurs agonistes, nous avons entrepris un criblage virtuel de librairies de peptides (par ajustement par dynamique moléculaire). La sélection des meilleurs candidats de cette série de molécules sera réalisée en solution puis sur plusieurs types cellulaires qui correspondent à des cibles susceptibles d'avoir un intérêt thérapeutique.

4) Grand Programme Horizontal VIH/SIDA : "Gene expression and signaling defects in the pathogenesis of HIV infection"

Sept unités pasteuriennes, appartenant à trois département, sont impliquées dans ce projet, comprenant trois sous-programmes. Ce GPH vise à analyser, au niveau des lymphocytes CD4, les gènes et les signaux de transduction impliqués dans lé résistance ou l'évolution vers le SIDA. Il vise aussi à caractériser le mécanisme d'action de l'IL-2 in vivo. Il est piloté par un comité comprenant M. Muller-Trutwin, O. Acuto, L. Rogge, F. Arenzana-Seisdedos. La coordination de l'ensemble est assurée par Jacques Thèze. L'Unité d'Immunogénétique Cellulaire est directement impliquée dans deux sous-programmes. En collaboration avec l'Unité d'Immunologie Moléculaire (O. Acuto) les anomalies des voies de signalisation provenant du TCR seront plus particulièrement explorées pour comprendre les anomalies très précoces induisant une réduction de la réactivité des lymphocytes T CD4. En collaboration avec le laboratoire d'Immunorégulation (L. Rogge) l'exploration du mécanisme de restauration des CD4 sous IL-2 a été entreprise en combinant une caractérisation de la population CD4+/CD25+ purifiée avec une étude de génétique fonctionnelle. Les patients proviennent de l'essai ANRS 118 (Pr  Y. Levy et J.-F. Delfraissy).

Mots-clés: HIV, lymphocytes CD4, IL-2, RIL-2, mimétique de l’IL-2, IL-7, RIL-7, signal de transduction, transcription, immunothérapie


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