HIV ET INFLAMMATION

Est-ce que le SIDA est une maladie inflammatoire ?

•L’infection par le HIV est caractérisée par deux traits principaux:1  - Formation de réservoirs cellulaires de virus2    - Mort cellulaire programmée ou apoptose résultant en une immunosuppression

majeure

•L’inflammation pourrait être à l’origine de ces deux traits principaux.

L’INFECTION PAR LE HIV INDUIT LA SYNTHESE DE CYTOKINES PROINFLAMMATOIRES

 

•Les cytokines proinflammatoires sont détectés dans le sérum et les tissus de patients infectés par le HIV : TNF, IL-1, IL-6.

•Les cytokines proinflammatoires sont synthétisées essentiellement par les cellules monocytaires notamment le macrophage via la fixation de la gp120au CD4 et aux corécepteurs CXCR4 et CCR5.

•Les infections opportunistes qui sont fréquentes chez les sidéens activent la production de cytokines proinflammatoires notamment du TNF.

•Importance de mieux comprendre la régulation de l’expression génique du TNF et des cytokines proinflammatoires.

LPS

MKK 3P

MAPK11

TNF mRNA

TNF protein

ATF2

MKK 3

HDAC3MAPK11

ATF2

Cellmembrane

P

P

P

P

P

P

PP

HDAC3

Steady state LPS stimulation

TLR4TLR4

CBP

p300

ATF2 NFB hu TNF gene

+-

SB202190

HDAC3MAPK11 MAPK11 P

P

P

L’interaction HDAC3-MAPK11 régule l’expression génique du TNF(Mahlknecht et al. J. Immunol. 2004)

LES CYTOKINES PROINFLAMMATOIRES REGULENT LA REPLICATION DU HIV

• essentiellement à deux niveaux du cycle viral : pénétration virale et transcription virale

• Au niveau de la pénétration virale :1. Le TNF en se fixant au TNFR2 inhibe la pénétration du HIV dans les

macrophages, résultant ainsi en une homéostasie virale intracellulaire : pas de superinfection des cellules et réplication virale contrôlée dans les phagocytes mononucléés (Herbein et al. J. Virol. 1996; Herbein et al. J. Virol. 1997).

2. Le TNF induit la synthèse de chimiokines RANTES, MIP-1, MIP-1qui elles-même en se fixant au corécepteur du virus CCR5 régulent la pénétration du virus dans les cellules T et les macrophages.

Fas

TCR

MHC

HIV LTR

IL-6IL-1β

TNF-α

Transcription Transcription HIV mRNAHIV genome

NefTat

Vpr

++

-

+

Virions

NF-kB

Ag

CD4

Ag-spécific CD4+T cell

Croos-linking

Depletion

+

Adhesion molecules

Cross-linking

Nef and Tat / LPS

Nef / LPS

Nef

and

Tat

Mφ

CD

4

CD4 cross-linking

Promoter

MIP-1αMIP-1β

RANTES

Nef / T

NF

-α

LPS

LP

S /

TN

F-α

/ IL

-1β

(-)

TNF-α

Apoptotic uninfected CD4+ cell

CD

4

CD4

Fas L

TNF

TNR2

++

IFN-βIFN-γ +

-

+

Apoptosis

IL-1

R

+

(-)

CCR5

(-)

IL-1β(-)

Chemotaxis

ApoptoticCD8+ cell

TNF

TNR2

Fas

Fas L

CXCR4

CXCR4

B7

CD28

+

+

Apoptosis

LES CYTOKINES PROINFLAMMATOIRES REGULENT LA REPLICATION DU HIV (suite)

•Au niveau de la transcription virale :

1-     le TNF active les facteurs de transcriptions NF-kB, AP1 et ATF2 présent dans le promoteur du HIV résultant en une activation de la transcription virale.

2-     certaines protéines auxilliaires du HIV, telles que Nef et Vpr, miment l’activation de la réplication virale par le TNF en interagissant directement avec les voies de signalisation en aval des récepteurs du TNF (Varin et al. J. Biol. Chem. 2003; Varin et al. soumis)

Les cytokines proinflammatoires en régulant la pénétration virale dans les cellules cibles et en stimulant la production de nouvelles particules virales dans ces mêmes cellules favorisent la FORMATION DE RESERVOIRS CELLULAIRES DE VIRUS (macrophages et lymphocytes T4 infectés)

Fas

TCR

MHC

HIV LTR

IL-6IL-1β

TNF-α

Transcription Transcription HIV mRNAHIV genome

NefTat

Vpr

++

-

+

Virions

NF-kB

Ag

CD4

Ag-spécific CD4+T cell

Croos-linking

Depletion

+

Adhesion molecules

Cross-linking

Nef and Tat / LPS

Nef / LPS

Nef

and

Tat

Mφ

CD

4

CD4 cross-linking

Promoter

MIP-1αMIP-1β

RANTES

Nef / T

NF

-α

LPS

LP

S /

TN

F-α

/ IL

-1β

(-)

TNF-α

Apoptotic uninfected CD4+ cell

CD

4

CD4

Fas L

TNF

TNR2

++

IFN-βIFN-γ +

-

+

Apoptosis

IL-1

R

+

(-)

CCR5

(-)

IL-1β(-)

Chemotaxis

ApoptoticCD8+ cell

TNF

TNR2

Fas

Fas L

CXCR4

CXCR4

B7

CD28

+

+

Apoptosis

LES CYTOKINES PROINFLAMMATOIRES FAVORISENT L’APOPTOSE LORS DE L’INFECTION PAR LE HIV

•Lors de l’infection par le HIV l’apoptose touche essentiellement des lymphocytes T4 non infectés (Herbein et al. J. Virol. 1998).•L’apoptose des lymphocytes T4+ non infectés est médiée via Fas/FasL lorsque les lymphocytes T4+ sont au contact des macrophages (Mahlknecht et Herbein Trends Immunol 2001).•Les lymphocytes T4+ infectés sont résistants à l’apoptose et présentent donc une survie prolongée notamment au contact des macrophages. La protéine virale Nef joue un rôle majeur dans ce phénotype (Mahlknecht et al. J. Immunol. 2000).•Les lymphocytes T8+ meurent d’apoptose au contact des macrophages par un mécanisme impliquant une interaction TNF/TNFR2 ainsi que la fixation de la gp120 au CXCR4 (Herbein et al. Nature 1998).•Les lymphocytes T8+ mourant d’apoptose au contact des macrophages ont un phénotype CD28 intermédiaires et ont une activité cytotoxique anti-HIV (Decrion et al. J. Gen. Virol. 2004).

 

Trends in Immunology, may 2001, Ulrich Mahlknecht and Georges Herbein

AMD3100

Mécanismes d'apoptose des cellules T CD4+ et T CD8+

BIOTHERAPIES LORS DE L’INFECTION PAR LE HIV

•L’infection par le HIV est une maladie inflammatoire chronique qui a deux conséquences délétères essentielles :

*formation de réservoirs de virus (surtout dans les macrophages et les lymphocytes T4+ infectés) * mort de cellules impliquées dans les défenses anti-HIV

(lymphocytes T8+ et lymphocytes T4+ non infectés) résultant en une immunosuppression majeure.

•A côté des traitements antirétroviraux utilisés à l’heure actuelle, des alternatives thérapeutiques doivent être développées :

1-     * combattre la formation des réservoirs : anti-TNF, anti-TNFRs, anti- Nef, anti-Vpr, molécules bloquants les voies de signalisation utilisées par les cytokines inflammatoires.2-     * combattre la mort des lymphocytes T4+ non infectés et des lymphocytes T8+ notamment à activité anti-HIV : anti-CXCR4 (AMD3100, ALX40-4C), anti-CCR5, thérapie cellulaire (transfert adoptif de la sous-population T28intT8+).

AMD 3100

Cellules T CD8+ Cellules T CD4+

No

mb

re d

e ce

llu

les

TdT labeling (log PE)

Non traitées

6%

- PBMC isolés de patients VIH+- Apoptose spontanée mesurée à 18h (TUNEL et Caspase 3)

UNTREATED

Cellules T CD4+

Cellules T CD8+Ap

op

tose

cel

lule

s T

(%

)AMD3100 (ng/ml)

AMD3100 inhibe significativement l'apoptose des cellules T CD8+

plus faiblement l'apoptose des cellules T CD4+

de façon dose-dépendante

1ère Perspective: Inhibition de l’apoptose des lymphocytes T non infectés parune petite molécule bloquant le CXCR4: AMD3100

2nde Perspective : Projet de Thérapie cellulaire

PBMC Patients HLA-A2 ou A3 parmi la même cohorte de patients HIV+

différents peptides HIV(Test ELISPOT)

Réponse T HIV-spécifique

Peptide(s) immuno-dominant(s)

Marqueurs phénotypiques des T8+

Marqueurs intracellulaires TNF-α, IFN-γ,

Perforine

Lymphocyte T C

D8

TcRTcR

biotine

Streptavidine PE

HLA-A2 HLA-A2 solublesoluble

Complexe tétramèriques

Analyse en cytomètrie de flux:Spécificité HIV et fonctionnalité

des Sous-populations de lymphocytes T8+

+

R2R3R4

Patient HIV+

CD28-PE

CD

8-P

ER

CP

Donneur sain

+

Clonage et expansion in vitro de la sous population de lymphocytes T8+ CD28int

Population T8+ CD28int:•Particulièrement touchée

par l’apoptose des T8•Produit du TNF et de l’IFN-γ

•Est spécifiques du HIV

PERSPECTIVES DE RECHERCHE SUR BESANCON

•EA 3186, IFR 133

• Collaborations sur les voies de signalisation du TNF, le rôle des macrophages dans la pathogenèse des affections suivantes et leur traitement:

  * maladies inflammatoires chroniques de l’intestin: maladie de Crohn, RCH * hépatites virales (HCV, coinfection HIV-HCV) ou non

3-     * rhumatismes inflammatoires: virus (EBV, CMV) et RA