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Le travail de ma thèse porte sur l’étude des protéines chaperonnes des acides nucléiques chez le virus de l’immunodéficience humaine VIH-1.Ces protéines sont au nombre de trois : Tat, Vif et la Nucléocapside. Je me suis concentrée sur les deux dernières citées : Vif, dont j’ai réalisé une étude structurale et fonctionnelle en partant du gène, j’ai réussi à produire et purifier la protéine, que je l’ai caractérisée par des méthodes structurales comme la diffusion de lumière et le dichroïsme circulaire. J’ai étudié les interactions de cette protéine avec les acides nucléiques par spectroscopie de fluorescence et Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Et finalement j’ai participé aux tests d’activités chaperonnes. Pour la nucléocapside, qui est une protéine déjà connue au sein du laboratoire, j’ai examiné son rôle de protéine chaperonne lors de l’initiation de la transcription inverse. J’ai mis en évidence par RMN une interaction très controversée entre l’ARN génomique virale et l’ARNtLys3 qui joue le rôle d’amorce pour l’initiation de la transcription inverse. / Pas de résumé en anglais

Les traitements antirétroviraux (ARV) ont profondément amélioré l’espérance de vie des patients infectés par le VIH-1. Cependant, chez ces patients traités par ARV, le Virus de l’Immunodéficience Humaine de type 1 (VIH-1) reste présent dans les réservoirs cellulaires composés notamment de lymphocytes T CD4+ quiescents infectés de façon latente dans lesquels le provirus intégré est transcriptionellement silencieux. L’existence de ces réservoirs très stables au cours du temps et contenant des provirus réactivables compromet la possibilité d’une éradication complète du VIH-1. Le VIH-1 s’intègre préférentiellement dans les régions codantes du génome grâce à l’action de l’Intégrase virale et de son cofacteur cellulaire LEDGF/p75. Bien que la majorité des événements d’intégration se traduisent par l’expression des gènes viraux, une partie des provirus intégrés dans les lymphocytes T CD4+ activés peuvent également être inhibés transcriptionnellement. Au laboratoire, nous avons montré que LEDGF/p75 forme un complexe avec deux autres protéines cellulaires Iws1 (Interacting With Spt6) et Spt6. Ce complexe est recruté au niveau du provirus et participe à l’établissement et au maintien de la latence dans les lymphocytes T CD4+ (Gérard et al, 2015). Iws1 est une protéine qui intervient dans la régulation transcriptionnelle particulièrement au cours de la phase d’élongation de l’ARN polymérase II (ARNPII). Nos travaux indiquent que l’extinction de l’expression d’Iws1 dans des cellules infectées de manière latente induit la réactivation de l’expression virale. L’objectif de ma thèse a été de comprendre comment Iws1 participe au contrôle de l’expression du VIH-1 à la fois lors des étapes post-intégratives conduisant à la latence mais aussi au cours de la réactivation de l’expression des gènes viraux. La purification de la protéine Iws1 suivi de l’identification par spectrométrie de masse nous a permis d’identifier plusieurs de ses cofacteurs cellulaires. Parmi eux, nous avons identifié PNUTS, Tox4, Wdr82 et la protéine phosphatase 1 (PP1) qui sont les sous-unités du complexe PTW/PP1 récemment décrit comme étant impliqué dans la régulation transcriptionnelle de gènes cellulaires. Le rôle de ce complexe dans la régulation de l’expression du VIH-1 a ensuite été exploré. L’extinction de l’expression des protéines du complexe PTW aboutit à la réactivation du promoteur viral. Des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) indiquent qu’Iws1, PNUTS et Wdr82 sont présents au niveau du provirus transcriptionnellement inactif. L’activation de l’expression - 2 - virale induite par traitement au phorbol ester corrèle avec une forte augmentation du recrutement d’Iws1 et de PNUTS le long de la région codante du VIH-1 alors que la distribution de Wdr82 n’est pas affectée. Nous avons développé une lignée de cellule J-Lat dans laquelle le gène codant pour Iws1 a été invalidé (J-Lat Iws1 -/-) afin d’étudier son rôle dans le recrutement du complexe PTW/PP1. Au cours de l’activation transcriptionnelle, la déplétion d’Iws1 augmente sensiblement le recrutement de PNUTS et de l’ARNPII le long du génome viral alors que le recrutement de Wdr82 diminue dans sa région 3’. Ces travaux montrent qu’en interagissant avec le complexe PTW/PP1, Iws1 participe à la régulation transcriptionnelle du VIH-1. / No abstract

Pas de résumé / Cryptococcal meningitis (CM), caused by an encapsulated yeast is a leading cause of AIDS related opportunistic infection in adults in sub-Saharan Africa and a major driver of mortality, second to tuberculosis. We aimed at optimising the management of AIDS-related cryptococcal meningitis in Cameroon through interventional studies. As such, we designed and performed three studies on the role of cryptococcal antigen (CrAg) in CM diagnosis, contributed in a major phase III non-inferiority clinical trial for inductive treatment of CM in the African setting and analysed the trial participants’ tolerability of the antifungals used in the trial. We also contributed in a review on the long-term prognosis of CM and finally in an advocacy paper for CM to be recognised as a neglected tropical disease. In Cameroon, serum CrAg detection, a major risk factor for incident CM in AIDS patient is prevalent in 7.5% of patients initiating antiretroviral therapy (ART) at less than 100 CD4 cells/μL, of whom 45% have cerebrospinal fluid (CSF) evidence of asymptomatic CM. The new Biosynex CryptoPS test for CrAg detection is comparable to the IMMY lateral flow assay test and shows promise for correctly classifying patients with high serum CrAg titre, a predictor of confirmed CM. Post CrAg screening, enhanced adherence to ART and to fluconazole-based pre-emptive therapy to CrAg positive patients who present with no CM is effective in preventing incident CM within the first year of ART. In HIV patients presenting with symptoms of central nervous system disease, compared to Indian ink staining and/or culture of CSF, serum CrAg detection is highly presumptive of CM and CSF CrAg detection is diagnostic of first episode of CM. In African patients with confirmed CM, inductive therapy based on oral fluconazole-flucytosine combination or seven-day amphotericin B-flucytosine combination are as effective and more tolerated than standard fourteen-day amphotericin B-flucytosine combination. In spite advances in HIV care, mortality due to CM remains unacceptably high warranting CM to be recognised as a neglected tropical disease for which targeted resources need to be allocated to reduce HIV-related mortality. Overall, in Cameroon, putting in place of local pragmatic algorithms based on the availability of simple but highly performant diagnostic tools and sustainable recommended treatment are indispensable to decrease AIDS-associated CM-related morbidity and mortality.

Προκειμένου να παρεμποδιστεί διάδοση του σεξουαλικά μεταδιδόμενου HIV είναι απαραίτητη η ανάπτυξη κατάλληλης κολπικής φαρμακομορφής για τοπική χορήγηση η οποία θα αποτρέπει την μετάδοση του ιού σε υγιείς ανθρώπους. Το κολπικό αυτό σκεύασμα είναι σημαντικό να αποτελείται από κατάλληλη βιολογικώς δραστική ουσία και ως τέτοια μπορεί να θεωρηθεί το MC-1220 και το δραστικό (R)-εναντιομερές του (MC-εναντιομερές). Πρόκειται για μικροβιοκτόνα της κατηγορίας των DABOs (3,4-Dihyro-2-Alkoxy-6-Benzyl-4-OxopyrimidineS–DABOs) αναστολέων και ανήκουν στην κατηγορία των μη-νουκλεοτιδικών αναστολέων της αντίστροφης μεταγραφάσης (NNRTI). Η εξαιρετικά χαμηλή διαλυτότητα του MC σε υδατικά διαλύματα (< 3 ppm) μας οδήγησε στην ανάπτυξη μικρογαλακτωμάτων των MC και MC-εναντιομερούς. Τα μικρογαλακτώματα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή φαρμακομορφών (απλές γέλες) στις οποίες η συγκέντρωση του MC και MC-εναντιομερούς ήταν ~1.000 και 7.000 ppm αντίστοιχα. Αντιθέτως η ανάπτυξη κατάλληλης λιποσωμικής μορφής του MC (DRV_HPC/Chol(2:1) λιποσώματα) με υψηλές τιμές εγκλωβισμού MC, μας έδωσε την δυνατότητα παρασκευής τελικών σκευασμάτων (σύνθετες - λιποσωμικές γέλες) με εξαιρετικά υψηλές συγκεντρώσεις MC (~15.000 ppm). Επιπλέον και προκειμένου να αυξηθεί η συγκέντρωση του MC στις τελικές φαρμακομορφές (λιποσωμικές γέλες), αναπτύχθηκαν σύμπλοκα υδροξυπροπυλ-β-κυκλοδεξτρίνης/MC (HP-β-CD/MC), τα οποία επίσης ενσωματώθηκαν κατάλληλα στις τελικές λιποσωμικές φαρμακομορφές. Τέλος αναπτύχθηκαν κατάλληλες in vitro μέθοδοι, προκειμένου να γίνει συγκριτική αξιολόγηση των νέων φαρμακομορφών, ως προς την δυνατότητα σταδιακής αποδέσμευσης του MC στην περιοχή ενδιαφέροντος. Οι νέες φαρμακομορφές μελετήθηκαν in vivo σε πειραματόζωα (μακάκους), με ιδιαίτερα επιτυχή αποτελέσματα ως προς την πρόληψη και θεραπεία από τον HIV. / -

Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1) est l’agent causal de la pandémie du syndrome d’immunodéficience acquise (SIDA). Les rétrovirus ont la capacité de rétro-transcrire leur génome ARN en ADN afin qu’il soit intégré dans celui de l’hôte. Les traitements antirétroviraux (ART) actuels combinent plusieurs classes d’antirétroviraux (ARV) ciblant majoritairement les enzymes virales nécessaires à la réplication du VIH-1: la reverse transcriptase (RT), la protéase (PR) et l’intégrase (IN). L’émergence et la transmission de virus multirésistants à l’ensemble des ARV illustrent la nécessité de développer de nouveaux mécanismes thérapeutiques. Les inhibiteurs catalytiques d’IN (INSTIs) utilisés dans les ART ciblent le site actif de l’enzyme et empêchent ainsi la réaction de transfert de brin de l’intégration du VIH-1. La protéine cellulaire Lens Epithelium-Derived Growth Factor (LEDGF/p75), liée à la chromatine, est l’un des principaux cofacteurs de IN. En permettant le ciblage de l’intégration dans des régions actives du génome de l’hôte, l’interaction IN-LEDGF joue un rôle crucial pour la réplication effective du VIH-1 ce qui en fait une cible de premier ordre pour de nouvelles thérapies. Au cours de ces dernières années, des inhibiteurs allostériques de l’interaction IN-LEDGF (INLAIs encore appelés LEDGINs ou ALLINIs) ont été développés afin d’inhiber l’étape d’intégration. De manière inattendue, ces molécules exercent de fait une double activité antirétrovirale. En effet les INLAIs ciblent l'intégration mais possèdent également une seconde activité plus efficace sur les étapes tardives de la réplication du VIH-1. Celle-ci se traduit par la production de virions présentant un défaut d’infectivité. Mon projet de thèse, réalisé en partenariat avec la société biopharmaceutique Mutabilis, s’est intéressé à la caractérisation de l’activité antirétrovirale d’une nouvelle classe d’INLAIs selon deux axes: (1) l’approfondissement des mécanismes d’action de ces INLAIs sur les étapes tardives de la réplication du VIH-1 ; (2) l’appréciation de leur spectre d’activité sur la réplication du virus de l’immunodéficience simienne (SIV). J’ai pu montrer que les virions produits en présence d’INLAIs développées par Mutabilis présentent un défaut de transcription inverse lors de l’infection des cellules cibles, qui les rend non infectieux. Ces molécules n’influencent pas les étapes tardives de maturation protéique et d’empaquetage de l’ARN du VIH-1 dans les virions. De façon intéressante, ces virions non infectieux sont efficacement reconnus par un panel d’anticorps neutralisants spécifiques de l’enveloppe virale du VIH-1 et conservent la capacité d’induire une réponse immunitaire T CD4+ de type Th1 dans des cellules de patients infectés. Nous avons également évalué l’effet des INLAIs sur la réplication du SIV. Des expérimentations in vitro ont permis de montrer que certaines INLAIs inhibent efficacement l’interaction IN-LEDGF mais n’induisent pas la multimérisation anormale de IN SIV contrairement à ce que nous observons pour IN VIH-1. Ces résultats ont été confirmés in vivo et indiquent que si certaines INLAIs de seconde génération montrent une activité antirétrovirale au cours des étapes précoces, elles ne sont pas capables d’inhiber efficacement les étapes tardives de la réplication du SIV. De fait, la production de virions SIV en présence de ces INLAIs n’entraîne qu’une faible diminution de leur infectivité. Mes travaux ont donc permis de mettre en évidence que les virions “inactivés“ par ces INLAIs pourraient représenter un nouveau type d’immunogènes pour l’établissement d’une réponse immunitaire anti VIH-1. Cependant l’étude du spectre d’activité suggère que bien que la capacité de certaines INLAIs à inhiber l’interaction IN-LEDGF/p75 semble relativement bien conservée entre le VIH-1 et SIV, elles sont peu efficaces sur les étapes tardives du cycle de réplication du SIV. / No abstract

La spironolactone (SP), est un antagoniste de l’aldostérone, utilisée dans le traitement de l’hypertension. Le traitement de cellules par la SP induit la dégradation spécifique de la protéine XPB (Alekseev et al., 2014). L’utilisation de la SP sur des lignées lymphocytaires (Jurkat T) et des lymphocytes primaires issus du sang (CD4+ activées), préalablement infectées par le VIH (type 1 ou type 2), entraîne une forte dégradation de la protéine XPB et une inhibition importante de l’infection virale. Pour confirmer la spécificité de la spironolactone sur la réplication du VIH, nous avons utilisé en parallèle l’éplérénone, analogue structurale de la spironolactone incapable de dégrader la protéine XPB. A contrario, lorsque l’on traite les cellules avec l’éplérénone, l’infection virale n’est pas inhibée. Par ailleurs, le traitement par la spironolactone a mis en évidence un effet sur l’activation de la transcription du promoteur LTR du VIH dépendante de Tat, effet qui n’est pas observé si le LTR est activé via des voies alternes (PMA et TNF). La quantification des ARN cellulaires et viraux a montré le rôle spécifique de l’action de la SP sur la transcription du promoteur LTR en présence de la protéine Tat. La spironolactone est incapable d’inhiber la transcription de promoteurs viraux différents du LTR du VIH. La spironolactone est également capable d’inhiber la réactivation de la transcription à partir du LTR du VIH dans un modèle contenant un provirus latent. Cette molécule ouvre de nouvelles perspectives concernant les molécules inhibitrices de la transcription virale et met en lumière le rôle de cofacteur de la protéine XPB dans l’infection par le VIH. / Spironolactone (SP) is an aldosterone antagonist used in hypertension treatment for many years. SP treatment is responsible for a rapid and specific degradation of the XPB protein (Alekseev et al., 2014). Jurkat and primary CD4 + T cells infected by HIV-1 or HIV-2 and treated by SP show a strong degradation of the XPB protein and an important inhibition of viral infection. To confirm specificity of SP action on HIV, we have used a structural analogue of SP, Eplerenone (EPL), which can’t degrade XPB. On the contrary, EPL is unable to inhibit infection of cells previously infected by HIV. Otherwise, SP inhibition of HIV seems to be specific of Tat dependent transcription from the HIV promoter, because activation of this promoter with PMA or TNF is not affected by SP. Quantification of viral and cellular RNA show that only LTR transcription is affected by SP. Transcription of other promoters was measured in presence of SP and Tat but no inhibition of gene transcription has been observed. Finally, SP is also able to inhibit HIV LTR reactivation from latently infected T cells. This drug appears as a new anti-HIV compound and gives new perspectives concerning transcriptional inhibitors of HIV replication. This molecule also highlights the cofactor role of XPB during HIV replication in natural target cells.

Les pharmacocinétiques de deux inhibiteurs de protéase, le lopinavir et l'atazanavir et celle d'un inhibiteur non nucléosidique de la transcriptase inverse, la névirapine, ont été étudiées chez l'enfant par une approche de population. Cette approche nous a permis d'étudier les différentes sources de variabilité pharmacocinétique de chaque molécule antirétrovirale. La prise en compte des relations concentration-effet précédemment établies chez l'adulte, nous a permis, concernant l'atazanavir et la névirapine, de ré-évaluer les recommandations posologiques chez l'enfant en termes d'efficacité et de toxicité. L'étude réalisée sur le lopinavir/ritonavir nous a conduits à comparer en termes de pharmacocinétique, d'efficacité et de tolérance, le changement de rythme d'administration de deux prises à une unique prise par jour. Les résultats obtenus ont mis en évidence dans les trois études une augmentation de la clairance et du volume de distribution apparents en fonction du poids. Pour l'atazanavir, il a été montré que la co-administration de ritonavir ou de ténofovir résulte respectivement en une diminution ou augmentation de sa clairance apparente. Pour la névirapine, un effet de l'âge sur sa biodisponibilité a été mis en évidence, la biodisponibilité relative augmentant avec l'âge. En conclusion, le changement de rythme d'administration du lopinavir/ritonavir s'est avéré être équivalent sur le plan pharmacocinétique, mais a résulté en une baisse de la proportion de patients présentant une charge virale indétectable. Les recommandations posologiques actuelles d'atazanavir/ritonavir pourraient mener à un sur-dosage pour l'intervalle de poids 32-50 kg. Les doses de névirapine recommandées par l'Organisation Mondiale de la Santé pourraient mener à un sous-dosage pour les enfants pesant entre 3 et 10 kg. / The pharmacokinetics of two protease inhibitors, lopinavir and atazanavir and that of a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors, nevirapine, has been studied in children by a population approach. This approach allowed us to study the factors affecting the pharmacokinetic variability of each antiretroviral drug. Based on adult concentration-effect relationships, we evaluated the recommended dosage of atazanavir and nevirapine in children in terms of efficacy and toxicity. The study of lopinavir led us to compare in terms of pharmacokinetics, efficacy and safety, a switch from the twice-daily to the once-daily lopinavir/ritonavir regimen. These three studies showed that the apparent clearance and the apparent volume of distribution increased allometrically with body weight. For atazanavir, it was shown that co-administration of ritonavir or tenofovir resulted respectively in a decrease or increase of its apparent clearance. For nevirapine, an effect of age on its bioavailability was pointed out, the relative bioavailability increased with age. In conclusion, the switch of lopinavir/ritonavir regimen was found to be to be equivalent in terms of pharmacokinetics, but resulted in a decrease in the proportion of patients with undetectable viral load. Current dosing recommendations for atazanavir/ritonavir may lead to over-dosage for the body weight range 32-50 kg. Doses of nevirapine recommended by the World Health Organization could lead to under-dosing for children weighing between 3 and 10 kg.

Peu d'études ont étudié l'impact du traitement antirétroviral sur l'activation et l'inflammation chez les patients infectés par le VIH. Ces études ont inclus des personnes ayant un contrôle virologique variable, ce qui explique leurs résultats discordants. Les objectifs de ce travail étaient d'évaluer l'évolution des marqueurs d'activation et d'inflammation chez les patients initiant un traitement antirétroviral avec un succès virologique rapide et persistante au cours de 2 ans, et d'identifier les facteurs associés à la persistance des niveaux élevés des marqueurs post-traitement. De plus, comparer l'impact des différents traitements antirétroviraux sur l'évolution des marqueurs.Mon travail a permis de montrer qu'avant l'initiation de traitement, les niveaux d'IL-6, IP-10, MIG et sCD14 étaient plus élevés chez les patients que chez les témoins VIH-séronégatifs. Après deux ans, les niveaux d'IL-6, IP-10 et MIG ont diminué significativement alors qu'aucun changement de CRP-us et de sCD14 n'a été observé. Les niveaux élevés d'IP-10 et MIG ont été associées à l'âge. La seule différence observée entre les traitements était une moindre diminution d'IP-10 et MIG avec l'ATV/r qu'avec l'EFV.Ces résultats suggèrent que le contrôle virologique rapide et persistant sous traitement antirétrovirale est nécessaire mais pas suffisant pour atténuer l'activation immunitaire et l'inflammation. L'initiation de traitement antirétroviral avec un meilleur impact sur l'activation immunitaire pourrait être considérée en particulier chez les patients âgés. La mesure des marqueurs d'activation immunitaire pourrait être un critère utile lors de l'évaluation de nouvelles molécules antirétrovirales. / The impact of antiretroviral therapy on immune activation and inflammation markers has been examined in few studies with variable results. These studies included individuals with variable levels of virologic control, explaining partially their variable results. The aims of my work were to evaluate the evolution of immune activation and inflammation markers among patients initiating first-line cART with rapid and persistent virological success through two years and to identify factors associated with elevated levels of these markers post-cART. In addition, the impact of different antiretroviral drugs on these markers was compared in a group of patients who kept their initial therapy over two years.My work showed that at cART initiation, IL-6, IP-10, MIG and sCD14 levels were higher in HIV-infected patients than in HIV-seronegative controls. After two years of effective cART, IL-6, IP-10 and MIG levels declined significantly while no change of sCD14 and hs-CRP levels was observed. Elevated levels of IP-10 and MIG persisted in some patients who tended to be older. The only observed difference between different antiretroviral drugs was a smaller decrease of IP-10 and MIG in patients receiving ATV/r compared to patients receiving EFV.These findings suggest that early and persistent virological control under cART is useful but might not be sufficient to attenuate immune activation and inflammation. Earlier initiation of cART regimens with more potent effect on immune activation and inflammation merits evaluation, in particular, in old patients. The measurement of immune activation markers could be useful criteria when evaluating antiretroviral drugs.