Effet de l'initiation du traitement antirétroviral sur la diversité virale du VIH

Abstract

L’épidémie du VIH-1 dure maintenant depuis plus de 25 ans. La grande diversité génétique de ce virus est un obstacle majeur en vue de l’éradication de cette pandémie. Au cours des années, le VIH-1 a évolué en plus de cinquante sous-types ou formes recombinantes. Cette diversité génétique est influencée par diverses pressions de sélection, incluant les pressions du système immunitaire de l’hôte et les agents antirétroviraux (ARV). En effet, bien que les ARV aient considérablement réduit les taux de morbidité et de mortalité, en plus d’améliorer la qualité et l’espérance de vie des personnes atteintes du VIH-1, ces traitements sont complexes, dispendieux et amènent leur lot de toxicité pouvant mener à des concentrations plasmatiques sous-optimales pour contrôler la réplication virale. Ceci va permettre l’émergence de variantes virales portant des mutations de résistance aux ARV. Ce phénomène est encore plus complexe lorsque l’on prend en considération l’immense diversité génétique des différents sous-types. De plus, le virus du VIH est capable de persister sous forme latente dans diverses populations cellulaires, rendant ainsi son éradication extrêmement difficile.

Des stratégies pouvant restreindre la diversité virale ont donc été préconisées dans le but de favoriser les réponses immunes de l’hôte pour le contrôle de l’infection et d’identifier des variantes virales offrant une meilleure cible pour des stratégies vaccinales ou immunothérapeutiques. Dans cet esprit, nous avons donc étudié, chez des sujets infectés récemment par le VIH-1, l’effet du traitement ARV précoce sur la diversité virale de la région C2V5 du gène enveloppe ainsi que sur la taille des réservoirs. En deuxième lieu, nous avons caractérisé la pression de sélection des ARV sur des souches virales de sous types variés non-B, chez des patients du Mali et du Burkina Faso afin d’évaluer les voies d’échappement viral dans un fond génétique différent du sous-type B largement prévalent en Amérique du Nord.

Notre étude a démontré la présence d’une population virale très homogène et peu diversifiée dans les premières semaines suivant l’infection, qui évolue pour atteindre une diversification de +0,23% à la fin de la première année. Cette diversification est plus importante chez les sujets n’ayant pas initié de traitement. De plus, ceci s’accompagne d’un plus grand nombre de particules virales infectieuses dans les réservoirs viraux des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) chez ces sujets. Ces résultats suggèrent que l’initiation précoce du traitement pourrait avoir un effet bénéfique en retardant l’évolution virale ainsi que la taille des réservoirs, ce qui pourrait supporter une réponse immune mieux ciblée et potentiellement des stratégies immunothérapeutiques permettant d’éradiquer le virus.

Nous avons également suivi 801 sujets infectés par des sous-types non-B sur le point de débuter un traitement antirétroviral. Bien que la majorité des sujets ait été à un stade avancé de la maladie, plus de 75% des individus ont obtenu une charge virale indétectable après 6 mois d’ARV, témoignant de l’efficacité comparable des ARV sur les sous-types non-B et B. Toutefois, contrairement aux virus de sous-type B, nous avons observé différentes voies moléculaires de résistance chez les sous type non-B, particulièrement chez les sous-types AGK/AK/K pour lesquels les voies de résistances étaient associées de façon prédominante aux TAM2. De plus, bien que la divergence entre les virus retrouvés chez les patients d’une même région soit faible, nos analyses phylogénétiques ont permis de conclure que ces mutations de résistance se sont produites de novo et non à partir d’un ancêtre commun porteur de résistance. Cependant, notre dernière étude au Mali nous a permis d’évaluer la résistance primaire à près de 10% et des études phylogénétiques seront effectuées afin d’évaluer la circulation de ces souches résistantes dans la population.

Ces études suggèrent qu’un contrôle de la réplication virale par les ARV peut freiner la diversité du VIH et ainsi ouvrir la voie à un contrôle immunologique ciblé, utilisant de nouvelles stratégies vaccinales ou immunothérapeutiques. Toutefois, une thérapie antirétrovirale sous-optimale (adhérence, toxicité) peut conduire à l’échappement virologique en favorisant l’émergence et la dissémination de souches résistantes.

The HIV epidemic has been ongoing for 25 years. The striking genetic diversity of this virus is a formidable obstacle to the eradication of the pandemic. Throughout the years, HIV-1 has evolved in more than fifty subtypes and circulating recombinants forms. This evolution is shaped by selective pressures including the host immune responses and sub-optimal HAART treatment. In the era of HAART, HIV associated morbidity and mortality has decreased dramatically and significantly improved the life expectancy of infected individuals. However, treatments are complex, expensive and are associated with toxicity. When viral replication is not fully contained, drug mutations arise which further complicate treatment options. This phenomenon is even more complex when taking into account the great genetic diversity of various HIV-1 subtypes. HIV also has the capacity to persist in different cellular population and thus eradication is extremely difficult to achieve.

Strategies aiming at limiting viral diversity and improving the host immune responses to control HIV replication are needed. The identification of conserved viral variants could ultimately be useful in vaccine design or as an immunotherapeutic target. Thus, we have studied the effects early HAART during primary HIV infection has on viral diversity in the C2V5 region of the env gene and on the size of viral reservoir. We then characterized the selective pressure of ARV on non-B subtype and evaluated drug resistance pathways in non-B HIV genetic background in infected subjects from Mali and Burkina Faso as they initiated treatment.

Our study demonstrated a homogenous viral population during the first weeks post infection. Viral diversity did increase during the first year to reach +0.23% at the end of the first year post infection. Patients not initiating treatment exhibited a higher magnitude of viral diversity, and the size of their viral reservoir as determined by the number of infectious units per million PBMC’s also reached higher values. Our results suggest that early treatment, by slowing viral evolution and size of viral reservoir, could permit strong immune system responses against contemporaneous viruses and could help achieved eradication.

In another study, we followed 801 patients infected with non-B subtype who were about to start antiretroviral therapy. The majority of these patients were at advanced stages of the infection. Nevertheless, more than 75% achieved undetectable viral load after 6 months of therapy. This very encouraging result led us to conclude that antiretroviral therapy was efficient in controlling replication in non-B subtype infection at similar level than in subtype B infection. In contrast to subtype B infection, we observed different molecular resistance pathways in non-B subtypes, particularly in the AGK/AK/K subtype for which mutations were predominantly associated with the TAM2 pathway. Although our phylogenetic analysis showed a very closely related viral population in our population, we were able to determine that those mutations were not from a common ancestral virus transmitted in this population but rather were emerging de novo in those patients. We conducted another study in Mali and our results showed a primary drug resistance frequency of 10%. We are now conducting phlylogenetic studies to evaluate the prevalence of drug resistance virus transmission in this population. Our studies suggest that controlling viral replication by treatment could delay viral evolution. A slower viral diversity could have a beneficial effect on the immune system and could lead to the development of new vaccines or immunotherapeutics strategies. However, sub-optimal drugs concentrations (poor adherence, toxicitiy) could lead to viral escape and emergence of virus bearing drug resistance mutations which could further be disseminated in the population.