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L’avènement des multi-thérapies antirétrovirales a permis une réduction importante de la mortalité associée au VIH en induisant notamment la chute de la charge virale à moins de 50 copies/mL et une récupération progressive du nombre de lymphocytes T CD4+ (LT-CD4). Cependant, certains patients définis comme mauvais répondeurs immunologiques (MRI) ne parviennent pas à récupérer un taux de CD4 généralement considéré comme « protecteur » (>500cellules/µL). L’interleukine-7 (IL-7), cytokine essentielle à la thymopoïèse et à l’homéostasie lymphocytaire T, a été utilisée en étude clinique afin de restaurer et maintenir le taux de LT-CD4 chez les patients MRI. La première partie de mon travail de thèse visait à évaluer l’impact d’une telle thérapie sur le réservoir viral circulant. Dans l’essai clinique sur lequel nous avons travaillé (INSPIRE 3, Cytheris), des cycles d’administration d’IL-7 ont induit une augmentation significative du nombre de LT-CD4 et CD8 circulants, avec une expansion majoritaire des populations naïves et centrales mémoires. Nous avons montré qu’un cycle d’injections d’IL-7 induisait une augmentation significative de la quantité de cellules infectées circulantes 28 jours et 3 mois post-injection. Cependant, malgré l’accroissement de la fréquence de LT-CD4 infectés 28 jours post-injection, nous avons observé une diminution significative de la charge virale ADN par million de LT-CD4 chez la majorité des patients 3 mois après l’initiation de la thérapie, suggérant une élimination partielle de cellules infectées. Suite au second cycle d’injections, nous n’avons pas observé d’évolution de la quantité de cellules infectées circulantes ni de la fréquence de LT-CD4 infectés, suggérant un impact différent des 2 cycles d’injections sur la dynamique du réservoir viral périphérique. Enfin, certains patients ayant développé des anticorps neutralisants anti-IL-7 (Nab) suite au second cycle d’injections d’IL-7, nous avons cherché à identifier des facteurs prédictifs de l’apparition de ces anticorps ainsi que leurs conséquences physiologiques in vivo. Le seul paramètre caractérisant ces patients est l’amplitude de la reconstitution T-CD4 au cours du premier cycle d’injections d’IL-7. Il semble donc qu’une meilleure réponse à l’IL-7 ait pour conséquence de faciliter le développement de la réponse immune contre cette cytokine. Cependant, ces anticorps ne sont détectables que de façon transitoire chez les patients. De plus, nous avons observé une diminution significative, mais transitoire, de la prolifération des thymocytes chez les patients présentant des Nab, démontrant un impact fonctionnel de ces anticorps sur l’activité biologique de l’IL-7 endogène. L’injection systémique d’IL-7 induit la migration des cellules circulantes vers différents compartiments tissulaires lymphoïdes et non lymphoïdes. Dans une seconde partie de mon travail de thèse, j’ai étudié le pouvoir adjuvant de cette cytokine administrée localement par pulvérisation à la surface de la muqueuse vaginale. Dans le modèle macaque rhésus, nous avons mis en évidence une augmentation de la production d’un large spectre de chimiokines dans le chorion et l’épithélium vaginal des animaux 48 heures après l’administration vaginale d’IL-7. Cette surexpression de chimiokines s’accompagne d’une migration massive de LT-CD4, CD8, macrophages, cellules dendritiques et cellules NK dans cette muqueuse, suggérant l’augmentation de la vigilance immunologique. L’effet adjuvant de cette cytokine a été confirmé par l’analyse de la réponse humorale muqueuse de macaques vaccinés par pulvérisation vaginale d’antigènes 48h après l’administration du spray d’IL-7. Dans les lavages cervicovaginaux (CVL) des animaux traités à l’IL-7, nous avons mis en évidence des réponses spécifiques de type IgA et IgG plus rapides, plus fortes et plus durables que chez les animaux contrôles, démontrant la capacité de l’IL-7 à préparer la muqueuse vaginale à répondre à une stimulation antigénique locale. / Highly Active Antiretroviral Therapy (HAART) has led to significant reduction of HIV-associated mortality by maintaining an undetectable viral load and inducing progressive CD4-T cell restoration. However, some patients, defined as poor immunological responders (PIR), fail to restore their CD4 counts to 500cells/µL during treatment, a threshold considered as the protective against AIDS related or non AIDS related malignancies, opportunistic infections and cardiovascular events. Interleukin-7 (IL-7), an essential cytokine for thymopoïesis and T cell homeostasis has been used in clinical trials aimed at restoring and maintaining CD4 counts in PIR patients. The first part of my thesis project aimed at assessing the impact of IL-7 therapy on circulating HIV reservoir. In the clinical study we worked on (INSPIRE 3, Cytheris), cycles of IL-7 injections led to a significant increase of the number of circulating CD4 and CD8 T-cells, with a predominance of naïve and central memory T cell expansion. We have shown that one cycle of IL-7 injections induced a significant increase in the number of circulating infected cells 28 days and 3 months post-injections. However, despite a significant increase in the frequency of infected CD4 T-cells 28 days post-injections, we observed a significant decrease of HIV-DNA load in CD4 T-cells in the majority of patients 3 months after the therapy initiation. These data suggest a partial elimination of HIV infected cells. After the second cycle of IL-7 injections, we did not observed any change in the number or frequency of circulating infected cells, suggesting a differential impact of the two IL-7 injection cycles on the dynamics of circulating HIV-reservoir. Finally, considering that some patients developed anti-IL-7 neutralizing antibodies (Nab) after the second cycle of IL-7 injections, we looked for predictive factors of this immunogenicity and analyzed its physiological consequences in vivo. The only parameter that distinguished Nab and non-Nab patients was the extent of CD4 T-cell reconstitution during the first cycle of therapy. This suggests that a better response to IL-7 also facilitates the development of auto-antibodies to the cytokine. However, these antibodies were only transiently detectable after the second cycle of therapy. Moreover, the appearance of Nab was associated with a significant but transient decrease of thymocyte proliferation, suggesting a functional impact of these antibodies on the endogenous IL-7 function. Systemic injection of IL-7 induces circulating T cells homing from the blood into lymphoid and non-lymphoid tissues. In the second part of my thesis project, I evaluated whether this cytokine could be used as an adjuvant when sprayed on the vaginal mucosa. Ten micrograms of IL-7 directly sprayed in the vaginal tract of rhesus monkeys induced, 48h after administration, the production of a large pattern of chemokines in the vaginal chorion and epithelium. This chemokine expression was accompanied by massive homing of CD4 and CD8-T cells, macrophages, dendritic cells and NK cells in the vaginal mucosa, suggesting an increased immunological vigilance. Finally, the adjuvant potential of this cytokine was confirmed by analyzing local humoral immune response after vaginal administration of antigens 48h following IL-7 spray. In cervicovaginal washes (CVL) of treated animals, we observed a faster, stronger and longer-lasting specific IgA and IgG response than in control animals, highlighting the capacity of IL-7 to prepare the vaginal mucosa response to local antigen stimulation.

L’étude de stratégies visant à diminuer la taille du reservoir viral, et notamment l’impact des traitements antirétroviraux, permettront peut-être de s’approcher des objectifs de guérison de l’infection à VIH. Nous avons analysé la dynamique de ce réservoir chez des personnes vivant avec le VIH débutant un traitement comprenant du dolutegravir (TCD) à différents stades de l’infection. L’étude DRONE a inclus des personnes débutant et répondant à un TCD et suivies pendant 48 semaines. L’ADN-VIH dans les cellules mononucléées du sang périophérique (CMSP), l’ADN-VIH dans les sous-populations lymphocytaires TCD4+ (Effecteur mémoire, TEM; Transitionnel mémoire, TTM; Central mémoire, TCM and Naïf, TN), le séquençage à haut débit de l’ADN-VIH et des marqueurs inflammatoires (CD14s, CD163s, IL-6us and IP- 10) ont été analysés. Au total, 169 participants ont été inclus dans différents groupes: infections aiguës (AI, n=20), infections chroniques (CI, n=21), en succès virologique sous traitement (VS, n=116) et dans un contexte d’échec virologique à l’initiation du TCD (VF, n=12). L’ADN-VIH dans les CMSP et les sous-populations lymphocytaires, et les marqueurs inflammatoires ont diminué sous TCD dans les groupes AI, CI et VF mais pas dans le groupe VS. La diminution la plus prononcée a été observée dans le groupe AI. La diversité génétique du reservoir viral a, quant à elle, été modifiée rapidement après l’initiation du TCD dans tous les groupes. Un TCD efficace permet une diminution rapide du réservoir viral chez des personnes naïves de traitement mais aussi en cas d’échec virologique. L’effet du dolutegravir sur la latence virale devrait être étudié plus avant. / Strategies aimed at reducing the latent HIV reservoir size, including combined antiretroviral therapy, may enhance the probability of a possible cure. Here, we assessed the dynamics of HIV reservoir among HIV-infected adults initiating a dolutegravir-based regimen (DBR) at different stages of HIV infection. The DRONE trial enrolled individuals starting and responding to a DBR on a 48 weeks follow-up. HIV-DNA in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), HIV-DNA in sorted CD4+ T cell subsets (Effector memory, TEM; Transitional memory, TTM; Central memory, TCM and Naive, TN), HIV-DNA ultra-deep sequencing and serum immune activation biomarkers (sCD14, sCD163, IL-6us and IP-10) were assessed. Overall, 169 participants were allocated to different groups: acute infections (AI, n=20), chronic infections (CI, n=21), individuals in virological success on treatment (VS, n=116), and in the aftermath of virological failures at baseline (VF, n=12). HIV-DNA in PBMCs and in sorted CD4+ T cell subsets, and immune activation markers decreased on DBR in the AI, CI and VF groups but not in the VS group. Participants from the AI group experienced the most dramatic decline. Genetic diversity of the viral reservoir was also affected shortly after DBR initiation in all groups of individuals. Successful DBR produced a rapid decline in the viral reservoir in treatment-naive but also in treatment-failing individuals. More studies on the effect of dolutegravir on viral latency are needed.

The prospect of the work presented in this thesis has been to engineer Cre recombinase to recognize and recombine a sequence from an HIV-1 Long Terminal Repeat (LTR), characterize the recombination proficiency of the evolved recombinase in mammalian cells and explore the potential of the recombinase for a novel antiretroviral strategy.