La phase de primo-infection à VIH qui correspond aux premières semaines de l'infection est une phase cruciale qui détermine en partie l'évolution clinique de la maladie. La dynamique du virus et des lymphocytes T CD4+ (principale cible) durant cette phase est complexe. D'une part cette phase est asymptomatique dans plus de la moitié des cas et est semblable à un syndrome grippal; elle passe par conséquent très souvent inaperçue et peu de données sont disponibles. D'autre part la date d'infection est généralement inconnue ce qui complique l'étude de l'évolution au cours du temps des marqueurs viro-immunologiques. Les modèles dynamiques basés sur des systèmes d'équations différentielles permettent de prendre en compte l'interaction complexe et non-linéaire existant entre le VIH et le système immunitaire. De plus, leur aspect mécanistique peut être très utile pour la compréhension de la physiopathologie ou l'effet d'intervention. Cependant l'estimation de ces modèles est complexe et plusieurs méthodes sont disponibles à ce jour. Nous proposons dans cette thèse une méthode d'estimation pour des modèles dynamiques prenant en compte l'incertitude sur la date d'infection. Nous appliquons cette méthode à un jeu de données réelles de 761 séroconverteurs de la Collaboration CASCADE durant leur première année de suivi. Ces modèles possèdent un grand nombre de paramètres pouvant inclure des effets aléatoires et des variables explicatives. La sélection du meilleur modèle peut nécessiter l'estimation d'un grand nombre de modèles et peut s'avérer très longue. Nous proposons des tests du score pour sélectionner les effets aléatoires et les variables explicatives plus rapidement dans le cadre général des modèles non-linéaires à effets mixtes avec une illustration sur des modèles dynamiques. Enfin, nous proposons de comparer plusieurs modèles biologiques possibles de la primo-infection à VIH pour prédire la dynamique de la charge virale plasmatique et des CD4.

La phase de primo-infection à VIH qui correspond aux premières semaines de l'infection est une phase cruciale qui détermine en partie l'évolution clinique de la maladie. La dynamique du virus et des lymphocytes T CD4+ (principale cible) durant cette phase est complexe. D'une part cette phase est asymptomatique dans plus de la moitié des cas et est semblable à un syndrome grippal; elle passe par conséquent très souvent inaperçue et peu de données sont disponibles. D'autre part la date d'infection est généralement inconnue ce qui complique l'étude de l'évolution au cours du temps des marqueurs viro-immunologiques. Les modèles dynamiques basés sur des systèmes d'équations différentielles permettent de prendre en compte l'interaction complexe et non-linéaire existant entre le VIH et le système immunitaire. De plus, leur aspect mécanistique peut être très utile pour la compréhension de la physiopathologie ou l'effet d'intervention. Cependant l'estimation de ces modèles est complexe et plusieurs méthodes sont disponibles à ce jour. Nous proposons dans cette thèse une méthode d'estimation pour des modèles dynamiques prenant en compte l'incertitude sur la date d'infection. Nous appliquons cette méthode à un jeu de données réelles de 761 séroconverteurs de la Collaboration CASCADE durant leur première année de suivi. Ces modèles possèdent un grand nombre de paramètres pouvant inclure des effets aléatoires et des variables explicatives. La sélection du meilleur modèle peut nécessiter l'estimation d'un grand nombre de modèles et peut s'avérer très longue. Nous proposons des tests du score pour sélectionner les effets aléatoires et les variables explicatives plus rapidement dans le cadre général des modèles non-linéaires à effets mixtes avec une illustration sur des modèles dynamiques. Enfin, nous proposons de comparer plusieurs modèles biologiques possibles de la primo-infection à VIH pour prédire la dynamique de la charge virale plasmatique et des CD4. / Primary HIV infection, which corresponds to the first weeks of infection, is a crucial phase which determines partly the clinical progression. The dynamics of HIV viral load and CD4 count during this phase is complex. First, as it is asymptotic in most of the cases, the primary HIV infection is not observed. Moreover, the date of infection is generally unknown and the evolution of markers with respect to the time of infection is difficult. Dynamical models based on systems of ordinary differential equations (ODE) allow to take into account complex non-linear between HIV and the immune system. Moreover, their mechanistic characteristic can be useful through the understanding of physiopathology or the effect of an intervention. However, the estimation of this kind of models is complex and several methods are currently available. We propose here a method of estimation for ODE models taking into account the uncertainty of the date of infection. This method is applied to real dataset of 761 seroconverters from the CASCADE Collaboration during their first year of follow-up. Dynamical models have many parameters on which we can include random effects and explanatory variables. The selection of the best model can be time-consuming if we consider the computation's time issues met during estimation. We develop score tests for exploring complex models with an application to HIV dynamics models. Finally, we compare different biological models of primary HIV infection to predict the dynamics of plasma viral load and CD4 count.

L’infection par le VIH est caractérisée en l’absence d’intervention par une évolution progressive vers un état d’immunodépression favorisant la survenue d’affections opportunistes et entrainant le décès. La connaissance de l’évolution spontanée de l’infection par le VIH repose sur les données observationnelles issues des cohortes. La meilleure façon d’aborder l’histoire naturelle de cette infection est de l’étudier à partir de la date de séroconversion, ce qui ne peut se faire que dans les cohortes dites incidentes. Ces cohortes incidentes font appel à des structures parfois lourdes et des procédures rigoureuses que l’on peut plus aisément mettre en place dans les pays à ressources élevées. Les cohortes de personnes à date estimée de séroconversion permettent d’identifier les facteurs de risque de la transmission, d’étudier l’évolution de l’infection, d’étudier l’évolution de ses marqueurs et ses déterminants en minimisant le biais de sélection inhérent aux études prévalentes. L’évolution naturelle concerne la période qui s’écoule entre la date d’infection et le décès pour les patients qui n’ont pas bénéficié de prescription du traitement antirétroviral. Cette période s’arrête à la date de prescription des antirétroviraux pour ceux qui en bénéficient.La cohorte ANRS 1220 Primo-CI de personnes à date estimée de séroconversion pour le VIH-1 a été mise en place en juin 1997 sur le site de l'ANRS d'Abidjan en Côte d'Ivoire, au Centre national de transfusion sanguine (CNTS), avec la coordination de l'INSERM U330/593/897-ISPED de Bordeaux. C’est l’une des rares cohortes de séroconverteurs pour le VIH-1 dans le contexte des pays à faibles ressources et l’unique en Afrique de l’ouest. Dans cette cohorte de patients dépistés parmi les donneurs de sang effectuant plus de deux dons de sang par an, les données cliniques et biologiques ont été recueillies régulièrement pour tous les patients, tous les six mois depuis leur inclusion dans la cohorte.Les principaux apports de la cohorte Primo-CI dans la lutte contre le VIH en Côte d’Ivoire, ont consisté à recueillir des informations sur les facteurs de risque d’infection par le VIH pour aider à améliorer la sélection des donneurs de sang. La cohorte Primo-CI a permis d’améliorer également les capacités de la structure de prise en charge qui a servi de centre de recrutement et de prise en charge des patients de la cohorte. Cette cohorte a contribué à la mise en place d’un cadre d’échanges réguliers entre les médecins chargés de la sélection des dons de sang et l’équipe de la cohorte Primo-CI.Nos données ont fourni des estimations de la probabilité d'atteindre les critères d'initiation des antirétroviraux depuis le premier contact dans une population de séroconverteurs récents pour le VIH en Afrique de l’ouest et de la probabilité de survenue des événements morbides au cours du temps.L'ADN intracellulaire du VIH-1 était la variable la plus fortement associée à la progression de la maladie, indépendamment des autres variables explicatives. Il était suivi des lymphocytes CD4 avec une association plus faible. La charge virale plasmatique VIH-1 était faiblement associée à la progression de la maladie et ce après la prise en compte de l'ADN.La cohorte ANRS 1220 Primo-CI a participé à plusieurs travaux de collaborations portant sur les seuils d’éligibilité aux antirétroviraux, la comparaison de la baisse des lymphocytes CD4 avec des patients européens, la morbidité et la mortalité liées au SIDA et le rôle prédictif de l'ADN intracellulaire du VIH-1. Elle a également contribué à la réalisation de travaux scientifiques en virologie et immunologie qui ne portent pas sur l’objectif principal de ce travail. / In the absence of any intervention, HIV infection is characterized by a gradual evolution towards a state of immunosuppression favoring the occurrence of opportunistic infections and causing death. The natural history of HIV infection is usually documented based on data from observational cohorts. But the best way to address the natural history of this infection is to observe subjects from the date of their seroconversion (within an “incident” cohort). However these incident cohorts often involve heavy structures and complex procedures that are more easily set-up in high-resources countries.Cohorts of individuals with estimated date of seroconversion can identify risk factors for HIV transmission, study the evolution of the infection, and study the evolution of its markers and determinants by minimizing the selection bias inherent in prevalent studies. The natural history of HIV is defined by the period between the date of infection and either the date of death for patients who were not prescribed antiretroviral therapy or the date of antiretroviral therapy prescription for others.The ANRS 1220 Primo-CI Cohort of people with a known date of HIV-1 seroconversion was launched in June 1997 in the site of the ANRS Abidjan in Côte d'Ivoire, National Blood Transfusion Centre (CNTS), with the coordination of U330/593/897-ISPED INSERM Bordeaux. This is one of the few adult cohorts of HIV-1 seroconverters in the context of low-resource countries and the only one in West Africa. Within this cohort of patients recruited among blood donors performing more than two blood donations per year, the clinical and laboratory data were collected routinely every six months from their inclusion.One of the main contributions of the Primo-CI cohort in the fight against HIV in Côte d’Ivoire was the collection of information on the risk factors for HIV infection. It helped to improve the selection of blood donors. It also helped to improve the capacity of the health structure where the cohort patients were recruited and followed-up.This cohort has contributed to establish a system for regular exchanges between physicians responsible for the selection of blood donations and the team of the Primo-CI cohort. Our data have provided estimates of the probability of reaching the criteria for initiating antiretroviral drugs from the first contact and the probability of occurrence of morbid events over time, in a population of recent HIV seroconverters in West Africa.The HIV-1 intracellular DNA was the variable most strongly associated with disease progression, independently of other variables. It was followed by lower CD4. Plasma viral load HIV-1 was poorly associated with disease progression after taking into account the HIV-1 intracellular DNA.Finally, the ANRS 1220 Primo-CI cohort participated in several collaborative studies regarding the threshold of eligibility for antiretroviral drugs, the comparison of the decrease in CD4 lymphocytes with European patients, morbidity and mortality related to AIDS and the predictive role of HIV-1 intracellular DNA. It also contributed to scientific studies in virology and immunology that do not concern the main objective of this work.

L'étude de l'évolution et de la valeur pronostique des marqueurs est très fréquente en<br />épidémiologie. Le taux de lymphocytes T CD4+ et la charge virale plasmatique sont des<br />marqueurs très important de l'infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH).<br />La modélisation de l'évolution de ces marqueurs présente plusieurs difficultés<br />méthodologiques. D'une part, il s'agit de données répétées incomplètes c'est à dire pouvant<br />être manquantes du fait de la sortie d'étude de certains sujets et de la censure de la charge<br />virale liée à une limite de détection inférieure des techniques de mesure. D'autre part, ces<br />deux marqueurs étant corrélés, il est important de prendre en compte cette information dans le<br />modèle. Nous avons proposé des méthodes basées sur le maximum de vraisemblance pour<br />estimer les paramètres de modèles linéaires mixtes prenant en compte l'ensemble de ces<br />difficultés. Nous avons montré l'impact significatif de ces méthodes biostatistiques sur les<br />estimations et donc nous avons souligné l'importance de leur utilisation dans le cadre des<br />marqueurs du VIH. Pour promouvoir leur diffusion, nous avons présenté des possibilités<br />d'implémentation de certaines des méthodes proposées dans des logiciels statistiques<br />communs.

En Afrique sub-Saharienne, les femmes et les filles sont particulièrement vulnérables à l’infection parle VIH. L’infection par le VIH est une menace importante pour la santé reproductive de cettepopulation. Les études de recherche présentées dans le cadre de cette thèse ont été conduites enAfrique de l’Ouest et avaient pour objectifs principaux : i) Estimer la prévalence de la violenceperpétrée par le partenaire intime selon le statut sérologique ; ii) Estimer l’incidence de grossesseaprès la mise sous traitement antirétroviral ; iii) Déterminer l’effet de la grossesse après la mise sousARV sur le risque de décès, de progression de la maladie à VIH et d’être perdu de vue. Nos résultatsnous montrent que la prévalence de violence physique et sexuelle perpétrée par le partenaire intimeest plus élevée auprès des femmes VIH-positives qu’auprès de celles non-infectées (63,1 vs. 39,3%,p=0.01 and 69,7 vs. 35,3%, p=0.01, respectivement). De plus, l’incidence brute globale de premièregrossesse après la mise sous ARV en Afrique de l’Ouest est de 2,9 par 100 femmes-années(IC95% :2,7 – 3,0). Auprès des jeunes femmes âgées de 25-29 ans cette incidence peut être de 4,7per 100 femmes-années (IC95% :4,3 – 5,1). Finalement, la grossesse après la mise sous ARV réduitle risque de décès ou de progression de la maladie à VIH (aHR : 0,61, CI95% : 0,40-0,92) ainsi que lerisque de devenir perdue de vu (aHR : 0,74 ; CI95% : 0,60-0,92) des femmes ouest-africaines infectéespar le VIH. La prévalence de violence perpétrée par le partenaire intime est très élevée auprès desfemmes infectées par le VIH et cela pourrait entrainer des conséquences négatives de santé de cesfemmes. La grossesse est un évènement fréquent auprès des femmes VIH positives sous ARV qui ades répercussions importantes sur le statut de santé des femmes séropositives. L’intégration desprogrammes de prise en charge maternelle dans les services de prise en charge du VIH doit êtrepriorisé en Afrique sub-saharienne. / HIV infection in sub-Saharan Africa is a major public health threat particularly for girls and women ofreproductive age. The research presented in this thesis was conducted particularly in West Africa andthe specific objectives are i) to estimate the prevalence of intimate partner violence according to HIVserological status; ii) to estimate the incidence rate of pregnancy following ART initiation; iii) todetermine the effect of pregnancy after ART initiation on the risk of death, HIV-disease progressionand loss to follow-up. Firstly, in Togo, According to our findings, the prevalence rates of lifetimephysical and sexual violence (IPV) among HIV-infected women were significantly higher thanamong uninfected women (63.1 vs. 39.3%, p=0.01 and 69.7 vs. 35.3%, p=0.01, respectively).Secondly, Among HIV-infected West African women, the crude incidence of first pregnancy afterART initiation was 2.9 per 100 women-years [95% confidence interval (CI): 2.7 to 3.0] and it could beas high as 4.7 per 100 women-years (95% CI: 4.3 to 5.1) among women aged 25-29 years old. Finally,pregnancy after ART initiation appeared to reduce the risk of death or HIV-disease progression(Adjusted Hazard Ratio [aHR] =0.61; 95%CI: 0.40-0.92) and the risk of becoming LTFU at M48(aHR=0.74; 95%CI: 0.60-0.92) among West African HIV-infected women. Intimate partner violence ishighly prevalent among HIV-infected women and it may have negative repercussions on their healthstatus. Pregnancy is a common event after ART initiation and it might have repercussions on thehealth status of HIV-infected women. The design of safe motherhood programs addressed to HIVinfectedwomen and its integration within HIV care services must are a public health priority in sub-Saharan Africa.

Les interférons de type I (IFN-I) peuvent être produits par toutes les cellules mais les rares cellules dendritiques plasmacytoïdes en sont les principales cellules productrices. L’IFNa orchestre de nombreux mécanismes pathogéniques dans l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1). L’étude de modèles physiologiques et pathophysiologiques peut fournir des informations cruciales sur les moyens d’exploiter la signalisation de l’IFNa dans un but thérapeutique. Les pDCs de femmes produisent plus d’IFNa en réponse à la stimulation du récepteur Toll-like 7 (TLR7) que les pDCs d’hommes. Les mécanismes impliqués dans cette différence n’ont été que partiellement identifiés. Nous démontrons ici un mécanisme par lequel la plus forte expression d’IRF5 dans les pDCs chez les sujets sains féminins, sous le contrôle d’ERa, participe à leur production plus élevée d’IFNa en réponse à TLR7. La co-infection par le virus de l’hépatite C (VHC) est aujourd’hui l’une des principales causes de mortalité parmi les individus infectés par le VIH-1. Nous avons émis l’hypothèse que l’activation immunitaire chronique plus élevée rapportée chez des individus co-infectés par le VIH-1 et VHC pourrait être due à un dysfonctionnement de la voie de TLR7/IFN-I dans les pDCs. Nos données montrent que le VHC entraîne, chez des individus infectés par le VIH-1, des altérations associées aux pDCs et à l’IFNa, qui sont associées ˆ la sévérité de la maladie hépatique. Nos résultats suggèrent que les patients co-infectés par le VIH-1 et le VHC, même à fibrose minime, pourraient bénéficier d’un traitement plus précoce. / Type I interferons (IFN) can be produce by any cell type but plasmacytoid dendritic cells (pDC) are the main producers. IFNa orchestrates multiple pathogenic mechanisms in human immunodeficiency virus 1 (HIV-1). Studying physiological and pathophysiological model scan provide critical informations on how to harness IFNa signaling for therapeutic purposes. pDCs from females produce more IFNa upon Toll-like receptor (TLR) 7 stimulation than pDCs from males. The mechanisms underlying such difference have only been partially identified. We demonstrate here a mechanism by which increased IRF5 expression in females, under the control of the esrogen receptor a, contribute to increased IFN? production upon TLR7 stimulation. HCV co-infection is one of the major cause of mortality among HIV-1 infected individuals. We hypothesized that increased chronic immune activation observed in HCV-HIV-1 co-infected individuals may be related to altered TLR7/IFNa signaling in pDCs. Our data show that HCV triggers alterations in pDCs and IFNa signaling in HIV-1 co-infected individuals, which are associated to hepatic disease severity. Our results suggest that HCV-HIV-1 co-infected individuals, even with minimal fibrosis, may benefit from ealier treatment initiation.