Les contrôleurs du VIH (HICs) sont de rares patients qui contrôlent spontanément la réplication du VIH en absence de thérapie antirétrovirale. Ces patients sont caractérisés par un taux normal de cellules T CD4+, le maintien d’une charge virale indétectable (<50 copies d’ARN viral/mL de plasma), et présentent un très faible risque de progression vers le SIDA. De nombreux travaux suggèrent que le contrôle de la réplication virale chez ces patients est dû à une réponse cellulaire antivirale particulièrement efficace. Notre équipe a récemment montré que les HICs inclus dans la Cohorte ANRS CO21 CODEX maintiennent des réponses T CD4+ très sensibles, associées à l'expression de TCRs ayant une forte avidité pour certains peptides Gag du VIH. Nous avons montré en particulier que les cellules T CD4+ de HICs répondent à de très faibles concentrations de l’épitope immunodominant Gag293. Dans une première étude, nous avons pu mettre en évidence que la réponse de haute avidité observée pour les cellules T CD4+ des HICs semble s'expliquer par une propriété intrinsèque de leur TCR. Pour identifier les déterminants moléculaires qui sous-tendent cette réponse de haute avidité, nous avons caractérisé le répertoire TCR des cellules T CD4+ spécifiques de l’épitope immunodominant Gag293. Les HICs présentent un répertoire TCR hautement biaisé, caractérisé par une expression préférentielle des chaînes variables TRAV24 et TRBV2, la présence de motifs conservés au sein des régions CDR3 de ces deux chaînes, et une prévalence élevée de clonotypes publics. Le clonotype public le plus représenté est capable de conférer une réponse spécifique à Gag293 très sensible et polyfonctionnelle aux cellules T CD4+ primaires, ainsi qu'une reconnaissance de multiples allèles HLA-DR. Nous cherchons à présent à déterminer si les candidats vaccins peuvent induire des réponses T CD4+ similaires à celles observées chez des patients HIC. Pour cela, nous avons analysé les réponses spécifiques de Gag293 chez des volontaires sains ayant reçu le candidat vaccin ADN ADVAX administré par soit par électroporation (EP) ou soit par injection intramusculaire (IM). La comparaison des réponses spécifiques de Gag293 dans des lignées T CD4+ primaires par test ELISpot IFNγ a montré que la sensibilité à l'antigène chez les volontaires vaccinés était proche de celle des patients contrôleurs et significativement plus élevée que celle mesurée chez les patients traités (p<0.05). Par contre, les volontaires du groupe IM n'ont pas montré de réponse détectable contre Gag293. L'analyse du répertoire TCR des cellules spécifiques de Gag293 chez les volontaires vaccinés a révélé une amplification préférentielle de la chaîne variable TRBV2, chaîne qui prédomine également chez les patients HIC. Cependant, l'utilisation des chaînes variables TRAV est apparue plus diverse chez les sujets vaccinés, avec une amplification préférentielle des chaînes TRAV29 et TRAV24. L'analyse des clonotypes TCR amplifiés chez les vaccinés a mis en évidence un recoupement inattendu avec le répertoire des HIC, avec une fréquence élevée de motifs partagés (30%). Les clonotypes publiques TRAV24 et TRBV2 les plus fréquemment retrouvés dans le répertoire des Contrôleurs ont également été induits par la vaccination ADN EP, indiquant le potentiel pour une réponse de forte avidité. Par contre, le clonotype TRAV29 le plus exprimé, chez les vaccinés a induit des réponses de plus faible avidité, même si ces réponses étaient restreintes par de multiples allèles HLA-DR. L'ensemble de ces résultats suggère que les clonotypes TRAV24, plutôt que les clonotypes TRAV29, sont responsables de la réponse de forte avidité contre Gag293. En conclusion, un candidat vaccin ADN administré par EP possède la capacité d'induire des clonotypes TCR associés au contrôle du VIH. Cette étude suggère que les clonotypes TCR publics pourraient servir de nouveaux biomarqueurs permettant d'évaluer la qualité des réponses vaccinales induites contre le VIH / HIV controllers are rare patients who spontaneously control HIV replication to levels below 50 copies viral RNA/mL in the absence of antiretroviral therapy. Converging evidence indicate that HIV controllers mount a cellular antiviral response that is highly efficient at detecting and eliminating infected cells. In particular, we previously reported that HIV controllers from the ANRS CO21 CODEX cohort harbour a pool of memory CD4+ T cells able to respond to minimal amounts of viral antigens, due to the expression of TCRs with high avidity for immunodominant Gag epitopes. In a first study we show that the high functional avidity observed in Controller CD4+ T cells could be explained by the expression of high avidity T cell receptors (TCRs) which efficiently bound Gag peptide-loaded MHC class II tetramers. Repertoire analysis of CD4+ T cells specific for the immunodominant Gag293 epitope showed a highly skewed repertoire in HIV controllers, with a predominance of the TRAV24 and TRBV2 variable gene families, the presence of conserved motifs in both CDR3 regions, and a high prevalence of public clonotypes. When transferred to primary CD4+ T cells, the most frequent public TCR clonotypes could confer properties associated with an efficient T cell response, such as polyfunctional cytokine secretion, high affinity antigen recognition, and broad HLA-DR crossrestriction. To determine whether candidate HIV vaccines could induce the high sensitivity responses seen in controllers, we analysed Gag293-specific responses in healthy volunteers who received the ADVAX DNA vaccine administered by electroporation (EP) or intramuscular injection (IM). Comparison of Gag293-specific responses in primary CD4+ T cell lines via IFNγ ELISpot revealed that the median antigen sensitivity in vaccinees was close to that observed for controllers but significantly higher than that in treated patients (p <0.05). In contrast, volunteers from the IM group did not show a detectable Gag293-specific response. TCR repertoire analysis of Gag293-specific CD4+ T cells from vaccinees revealed a preferential amplification of TCRβ family chain TRBV2, which also predominates in controllers. However, TRAV family gene usage appeared more diverse in vaccinees compared to controllers, with the preferential amplification of TRAV29 and TRAV24. Sequence analysis revealed an unexpected degree of overlap between the specific repertoires of vaccinees and HIV controllers, as evidenced by a high frequency of shared TCR motifs (>30%). The most frequent TRAV24 and TRBV2 public clonotypes found in the controller TCR repertoire were also induced by EP DNA vaccination, suggesting the potential for high avidity responses. In contrast, an abundant TRAV29 clonotype from vaccinees induced Gag293-specific responses of lower avidity, even though these responses were broadly HLA-DR cross-restricted. Thus, our results suggest that TRAV24 rather than TRAV29 clonotypes may be responsible for the high avidity Gag293-response. In conclusion, DNA vaccination by electroporation has the potential to inducer TCR clonotypes associated with HIV control. Monitoring the amplification of public TCR clonotypes could provide a novel approach to evaluate the quality of HIV vaccine responses

Les Contrôleurs du VIH sont de rares individus capables de contrôler spontanément la réplication virale en l’absence de traitement. De nombreuses études montrent que les Contrôleurs développent des réponses T antivirales remarquablement efficaces. Les cellules T CD4+ spécifiques de Gag pourraient jouer un rôle particulier car cette population est préservée en comparaison aux patients traités et corrèle négativement avec la charge virale. Afin d’étudier cette population, nous avons réalisé une analyse transcriptionnelle et protéique multiplexée sur cellule unique, à partir de cellules T CD4+ détectées ex vivo par marquage tétramère de CMH-II contre le peptide Gag293 (Tet+). Nous avons comparé l’expression de 44 gènes et 6 protéines membranaires chez 9 patients Contrôleurs et 9 patients traités. Nous avons d’une part validé la forte fréquence de cellules T CD4+ Tet+ chez les Contrôleurs en comparaison aux patients traités et, d’autre part, montré que les cellules T CD4+ Tet+ des Contrôleurs, étaient activées et engagées dans une différenciation Th1 avancée et présentant un profil cytotoxique. De plus, les cellules T CD4+ Tet+ de Contrôleurs ont montré un état d’épuisement limité, reflété par une expression faible de PD-1, qui pourrait être l’une des raisons du maintien de leur fréquence et de leurs fonctions. Dans une deuxième étude, nous avons étudié les cellules T folliculaires « helper » (Tfh) dans la population T CD4+ spécifique de Gag chez les Contrôleurs du VIH. Les Tfh jouent un rôle essentiel dans la maturation d’affinité des anticorps en aidant les cellules B. Afin de déterminer si ce sous-type cellulaire joue un rôle dans le contrôle de l’infection à VIH, nous avons analysé le phénotype et la fonction des Tfh circulantes (cTfh) : cellules T CD4+ CD45RA- CXCR5+). Nous avons utilisé un marquage tétramère de CMH-II contre le peptide Gag293, pour détecter les cTfh spécifiques du VIH (cTfh Tet+), et nous avons montré que cette population est préférentiellement maintenue chez les Contrôleurs du VIH. L’analyse phénotypique de la population cTfh Tet+ a montré une intensité d’expression (MFI) de PD-1 plus importante dans le groupe de patients traités, suggérant une activation immune anormale chez ces patients. La fonction des cTfh, analysée pour leur capacité à induire la sécrétion d’IgG en coculture avec des cellules B mémoires autologues, n’a pas montré de différences majeures entre les groupes en terme de production d’IgG totales. Cependant, la production d’IgG spécifiques anti-VIH est significativement plus efficace chez les Contrôleurs, en particulier pour la réponse anti-Env qui est plus de 30 fois supérieure à celle des patients traités. Enfin, la fréquence des cTfh Tet+ a corrélé positivement avec la production d’IgG spécifiques, supportant l'idée d'un rôle important de la fonction Tfh dans la réponse humorale anti-VIH. L’ensemble de ces résultats indique que la population T CD4+ spécifique de Gag supporte chez les Contrôleurs les deux bras de la réponse immunitaire antivirale : d’une part, une réponse de type cellulaire Th1 montrant un profil cytotoxique et, d’autre part, une réponse de type humorale, reflétée par des interactions cTfh/B préservées, résultant en une réponse B mémoire vigoureuse. Le maintien de la fonction et de la fréquence de ces cellules spécifiques de Gag pourrait donc jouer un rôle important dans le contrôle du VIH / HIV Controllers are rare individuals able to spontaneously control viral replication in the absence of treatment. Several studies showed that controllers develop effective anti-viral T cell responses. Gag-specific CD4+ T cells could play a particular role in HIV control, because this population is preserved in comparison with the treated patients and correlates negatively with the viral load. In order to study this population, we performed a multiplexed single cell transcriptional and protein analysis from CD4+ T cells detected ex vivo by MHC-II tetramer labeling against the Gag293 peptide (Tet+). We compared the expression of 44 genes and 6 surface proteins in 9 Controllers patients and 9 treated patients. Firstly, we validated the high frequency of Tet+ CD4+ T cells in controllers compared to the treated patients, then we showed that Tet+ CD4+ T cells from controllers were activated and engaged in advanced Th1 differentiation with a cytotoxic profile. In addition, Tet+ CD4+ T cells from controllers showed a limited state of exhaustion, reflected by a lower expression of PD-1, which could be one of the reasons for maintaining their frequency and functions. In a second study, we studied follicular helper T cells (Tfh) among the Gag-specific CD4+ T cell population of HIV controllers. Tfh plays an essential role in the affinity maturation of the antibody response by providing help to B cells. To determine whether this CD4+ T cell subset may contribute to the spontaneous control of HIV infection, we analyzed the phenotype and function of circulating Tfh (cTfh: T cells CD4+ CD45RA- CXCR5+). We performed a MHC-II tetramer labeling against Gag293 peptide to detect HIV-specific cTfh (cTfh Tet +), and showed that this population is preferentially maintained in HIV controllers. Phenotypic analysis of Tet+ cTfh population showed a higher intensity of PD-1 expression (MFI) in the treated group suggesting abnormal immune activation in these patients. The function of cTfh, analyzed by the capacity to promote IgG secretion in cocultures with autologous memory B cells, did not show major differences between groups in terms of total IgG production. However, the production of HIV-specific IgG is significantly more efficient in the controller group, especially for the anti-Env response that is more than 30-fold greater than those of the treated patients. Finally, the frequency of Tet+ cTfh correlated positively with the production of specific IgG, supporting the idea of an important role of Tfh function in the humoral antiHIV response. Taken together, these results indicate that Gag-specific CD4+ T cell population supports the two arms of the antiviral immune response in HIV controllers: the cell-mediated response through a preferential differentiation toward Th1 cell type showing a cytotoxic profile, and the humoral response, reflected by preserved cTfh / B interactions, resulting in a vigorous memory response. Maintaining the function and frequency of these Gag-specific CD4+ T cells could therefore play an important role in HIV control