Implication de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la transmission mère-enfant du VIH-1

Abstract

La transmission mère-enfant du VIH-1 (TME) représente le principal mode d’infection chez l’enfant et se produit durant la grossesse (in utero, IU), l’accouchement (intrapartum, IP) ou l’allaitement (postpartum, PP). Les mécanismes qui sous-tendent le passage du VIH-1 à travers le placenta et les muqueuses intestinales du nouveau-né sont encore très peu décrits. « Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin » (DC-SIGN) et son homologue DC-SIGN « related » (DC-SIGNR) sont des récepteurs d’antigènes exprimés au niveau du placenta et capables de capter et de transmettre le VIH-1 aux cellules adjacentes. Ils pourraient donc participer au passage trans placentaire du VIH-1 et le polymorphisme génétique affectant l’expression ou modifiant l’interaction avec le virus aurait une influence sur la TME du VIH-1. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons procédé à une analyse exhaustive du polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la population du Zimbabwe. Par la suite, nous avons déterminé l’association entre le polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR et la TME du VIH-1 dans une cohorte d’enfants nés de mères VIH-positives à Harare, au Zimbabwe. Enfin, nous avons défini l’impact fonctionnel des mutations associées. Les enfants homozygotes pour les haplotypes H1 et H3 dans le gène de DC-SIGNR sont 4 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU et IP. H1 et H3 contiennent la mutation du promoteur p-198A et la mutation de l’intron 2, int2-180A, et des études fonctionnelles nous ont permis de démontrer que p-198A diminue l’activité transcriptionnelle du promoteur de DC-SIGNR et l’expression des transcrits d’ARNm dans le placenta, alors que int2-180A modifie le répertoire d’isoformes de DC-SIGNR vers une proportion diminuée d’isoformes membranaires. Les enfants porteurs des haplotypes H4 et H6 de DC-SIGN sont 2 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU. Ces haplotypes contiennent deux mutations du promoteur (p-336T/C et p-201C/A) et quatre mutations codant pour un changement d’acide aminé dans l’exon 4 (R198Q, E214D, R221Q ou L242V) associées à un risque augmenté de transmission IU, IP et PP du VIH-1. Des études fonctionnelles ont démontré que les mutations du promoteur diminuent l’expression de DC-SIGN dans les macrophages placentaires. Toutefois, l’exposition IU au VIH-1 module le niveau d’expression de DC-SIGN, résultant en des niveaux d’expression similaires entre les macrophages des porteurs des allèles sauvages et mutés. Les mutations de l’exon 4 augmentent l’affinité de DC-SIGN pour le VIH-1 et sa capacité à capturer et à transmettre le virus aux lymphocytes T, favorisant possiblement la dissémination du VIH-1 à travers le placenta. L’association entre les mutations de DC-SIGN et la transmission IP et PP du VIH-1 suggèrent qu’il aurait aussi un rôle à jouer dans les muqueuses intestinales de l’enfant. Notre étude démontre pour la première fois l’implication de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la TME du VIH-1. L’augmentation des capacités de capture et de transmission de DC-SIGN résulte en une susceptibilité accrue de l’enfant à l’infection au VIH-1 et concorde avec un rôle dans la dissémination transplacentaire. Toutefois, la diminution préférentielle des transcrits membranaires de DC-SIGNR au placenta augmente la TME du VIH-1 et laisse croire à son implication via un autre mécanisme. Ces mécanismes pourraient aussi s’appliquer à d’autres pathogènes reconnus par DC-SIGN et DC-SIGNR et transmis de la mère à l’enfant.

Mother-to-child transmission (MTCT) is the main cause of HIV-1 infection in children worldwide. MTCT of HIV-1 can occur during pregnancy (in utero, IU), delivery (intrapartum, IP) or breastfeeding (postpartum, PP). Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin (DC-SIGN) and its homolog DC-SIGN related (DC-SIGNR) are attachment receptors for HIV-1 and are expressed in the placenta. They have been implicated in viral capture and transmission to T cells. To investigate the potential role of DC-SIGN and DC-SIGNR in MTCT of HIV-1, we carried out a genetic association study in a well-characterized cohort of 197 HIV-infected mothers and their infants recruited in Harare, Zimbabwe. Infants harbouring two copies of DC-SIGNR H1 and/or H3 haplotypes (H1-H1, H1-H3, H3-H3) had a 4-fold increased risk of IU and 6-fold increased risk of IP HIV-1 infection after adjusting for a number of maternal factors. The implicated H1 and H3 haplotypes share two single nucleotide polymorphisms (SNPs) in promoter region (p-198A) and intron 2 (int2-180A) that were associated with increased risk of both IU and IP HIV-1 infection. The promoter variant reduced transcriptional activity in vitro. In homozygous H1 infants bearing both the p-198A and int2-180A mutations, we observed a 4-fold decrease in the level of placental DC-SIGNR transcripts, disproportionately affecting the expression of membrane-bound isoforms compared to infant noncarriers. Infants carrying H4 and H6 haplotypes in DC-SIGN gene were more likely to be HIV-1-infected during pregnancy. These haplotypes contain promoter variants (p-336T/C and p-201C/A) and exon 4 variants (R198Q, E214D, R221Q and L242V) that were all significantly associated with increased risk of MTCT of HIV-1. Compared with wild-type sequence, the promoter variants reduced both the DC-SIGN transcription in vitro and expression (2-fold) in placental macrophages of HIV-1-unexposed infants. However, in HIV-1-exposed infants, the level of DC-SIGN expression in placental macrophages was similar in infants carrying either the promoter wild-type or variant sequences. Exon 4 variants increased HIV-1 capture and transmission to T cells in vitro. Association between DC-SIGN SNPs and HIV-1 IP and PP infection also suggests that DC-SIGN plays an important role in intestinal mucosa. This is the first study reporting on functional impact of DC-SIGN and DC-SIGNR natural polymorphisms on HIV-1 transmission from mother-to-child. Decreased levels of expression of membrane DC-SIGNR isoforms at the placental endothelial cell surface increased child susceptibility to HIV-1. Presence of DC-SIGN variants increasing its affinity for the virus augmented child susceptibility to HIV-1 and may favour viral dissemination across the placental barrier. This study provides compelling evidence to support an important role of DC-SIGN and DC-SIGNR in various modes of MTCT of HIV-1 and shed light on the possible mechanisms involved in HIV-1 passage from mother-to-infant. These findings raise the possibility that similar mechanisms may operate with other human pathogens known to interact with DC-SIGN and DC-SIGNR.