Unité: Physiopathologie des Infections Lentivirales

Responsable: Jérôme ESTAQUIER

Le SIDA pose le problème de la nature des mécanismes par lesquels un agent infectieux, le Virus de l'Immunodéficience Humaine (VIH), provoque l'effondrement complet du système immunitaire en entraînant la disparition d'une population cellulaire cible de l'infection les lymphocytes T CD4+. La mise au point d'un vaccin ainsi que l'amélioration des traitements vis-à-vis du VIH passent obligatoirement par une meilleure compréhension de la physiopathologie de cette infection. En utilisant le modèle du macaque rhésus infecté par l'homologue du VIH, le SIVmac, l'Unité a concentré ses efforts sur l'étude de la dynamique lymphocytaire T et des mécanismes conduisant à la déplétion des lymphocytes T CD4+.

1) Analyse des mécanismes de contrôle de la réplication virale durant la phase de primo-infection par le SIV, relation avec l'évolution de la maladie.

La période des trois à quatre premières semaines qui suit l'infection - la phase de primo-infection - est caractérisée par l'initiation d'une réplication virale massive, la dissémination du virus dans l'organisme, son implantation dans les organes lymphoïdes et le développement de la réponse immune. Il est apparu que les modalités de déroulement de cette période de primo-infection sont considérées aujourd'hui comme un élément-clef dans le développement futur du SIDA. Toutefois, seuls les modèles d'infection chez le primate permettent de suivre de façon précise les événements virologiques et immunologiques, non seulement dans le sang mais également dans les organes lymphoïdes, sites majeurs de la réplication virale et de la réponse immunitaire. Nous avons mis en évidence que l'apoptose intense qui survenait durant cette période, en supprimant la réponse immunitaire antivirale, conditionnait le pronostic ultérieur de l'infection. La compréhension de ces interrelations, réplication virale – activation cellulaire - réponse immunitaire – apoptose, survenant durant la primo-infection, est fondamentale pour la mise au point d'un vaccin efficace dans l'infection par le VIH.

2) Analyse des mécanismes moléculaires impliqués dans la déplétion lymphocytaire T CD4+ au cours du SIDA.

La nature précise du ou des mécanismes en cause dans la déplétion lymphocytaire T CD4+ au cours de l'infection par le VIH demeure encore discuté: effet cytopathogène du virus; destruction des lymphocytes T CD4+ infectés par des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques; épuisement de la capacité de renouvellement lymphocytaire T CD4+; induction anormale d'apoptose au niveau des lymphocytes T périphériques adultes et/ou de leurs précurseurs immatures, phénomène touchant à la fois des cellules infectées et non infectées.

Nos travaux réalisés, au cours de la phase asymptomatique chez le macaque rhésus, ont indiqué que le niveau d'activation et de prolifération lymphocytaire T CD8+, dans le sang et les organes lymphoïdes, est proportionnel à la charge virale et est prédictif de l'évolution vers le SIDA. Bien que l'activation lymphocytaire T CD4+ soit inférieure à celle des CD8+, celle-ci est augmentée et proportionnelle à la réplication virale. Cependant, en dépit d'une augmentation de la prolifération lymphocytaire T CD4+, nous n'avons pas observé d'expansion de cette population dans les ganglions suggérant la mort de ces cellules.

Si de nombreux travaux ont souligné le rôle prépondérant des mécanismes d'apoptose chez l'homme au cours de la phase asymptomatique, il existait peu de données disponibles chez le macaque rhésus. Nous avons donc décidé de réexaminer cette question et avons mis en évidence une relation entre le degré d'apoptose des lymphocytes T CD4+, la charge virale et l'évolution vers le SIDA. Toutefois, cette mort cellulaire ne dépend ni d'une interaction entre Fas et son ligand, ni de l'activation des caspases mais implique une dépolarisation mitochondriale associée à une augmentation de l'expression des protéines pro-apoptotiques de la famille de Bcl-2. Il s'agit là de la première implication de ces protéines pro-apoptotiques dans un modèle de physiopathologie en réponse à un agent infectieux.

3) Analyse des mécanismes moléculaires impliqués dans la déplétion lymphocytaire T CD4+dans le cadre d'une infection atténuée.

L'introduction des thérapies anti-rétrovirales hautement actives (HAART) a permis de réduire de manière considérable la charge virale plasmatique, au mieux en-dessous du seuil de détection de la méthode, et parallèlement a conduit à une augmentation du nombre de lymphocytes T CD4+ circulants. Toutefois, environ 20 % des patients traités présentent un statut virologique satisfaisant mais sans remontée notable du nombre de lymphocytes T CD4+ circulants. Ces patients présentent un risque significatif de progression vers un SIDA.

Dans le modèle d'infection par la souche atténuée SIVmac251 délétée du gène codant pour nef, nos travaux indiquent que cette infection conduit après plus de huit ans à un déficit immunitaire et un SIDA chez la moitié des individus infectés, et ce en dépit d'une très faible réplication virale. Les études menées dans ce modèle indiquent un niveau d'apoptose des lymphocytes T CD4+ légèrement supérieur à celui de macaques sains et un déficit de l'apport thymique CD4+ chez les animaux qui progressent vers un SIDA. Ces observations pourraient donc être essentielles à la compréhension des mécanismes susceptibles de rendre compte de l'évolution vers un SIDA de patients sous tri-thérapie.

4) Analyse des mécanismes moléculaires impliqués dans la sensibilisation à l'apoptose des lymphocytes T CD4+.

L'un de nos objectifs a été également de déterminer les facteurs impliqués dans la sensibilisation des lymphocytes T CD4+ à mourir par apoptose. Nos travaux antérieurs avaient montré que le virus a la capacité in vitro d'induire l'apoptose des lymphocytes T CD4+, d'une part après activation lymphocytaire (infection productive), et d'autre part en l'absence de toute réplication virale et activation lymphocytaire (bystander).

Nos travaux ont souligné que le niveau d'expression et la nature des récepteurs aux chimiokines sont des éléments déterminants dans la sensibilisation des lymphocytes T à mourir par apoptose. Ainsi bien que la molécule CD4 ai été proposée initialement comme étant l'élément majeur impliqué dans l'apoptose des lymphocytes T CD4+, nos observations suggèrent que les récepteurs aux chimiokines (co-récepteurs du VIH/SIV) sont les éléments discriminants.

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