Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Aujourd'hui les outils permettant de moduler la phase d'une onde lumineuse sont nombreux etpour certains disponibles commercialement, seulement ces éléments ne fonctionnentgénéralement que pour une seule longueur d'onde de travail simultanément. Nous développonsplusieurs approches expérimentales pour la mise en forme de la phase de faisceaux à largebande spectrales. Après un état de l'art sur les principales techniques, nous focalisons notreétude sur la mise en forme de vortex optiques large-bande par l'intermédiaire d'élémentspermettant de moduler la phase géométrique, dont nous abordons quatre approches. Lapremière est basée sur la réflexion de Fresnel anisotrope sur les dioptres mettant en jeu aumoins un matériau biréfringent uniaxe, un choix optimal de leurs indices de réfraction et de leursdispersions permet de réfléchir un faisceau dont la phase dépend de l'orientation de l'axe optiquedes milieux. Dans la seconde, également réflective, nous exploitons le phénomène de réflexionde Bragg circulaire qui se produit au sein des cristaux liquides cholestériques, dont la particularitéest de réfléchir efficacement toute une bande spectrale avec acquisition d'une phase de naturegéométrique. Nous appliquons cette propriété en particulier pour la conception d'élémentsinhomogènes pour la mise en forme, à une bonne approximation, de modes de Laguerre-Gauss.Les deux dernières approches sont basées sur la mise en forme de vortex optiques par desmilieux biréfringents inhomogènes en transmission, en particulier les défauts se formantspontanément dans les films de cristaux liquides nématiques à anisotropie diélectrique négative.L'une consiste à mettre deux éléments en série permettant de traiter successivement différentescomposantes spectrales. L'autre consiste à paralléliser ce procédé en séparant le faisceau initialen différents canaux spectraux, adressés sur des défauts topologiques localisés en réseau etindividuellement contrôlables électriquement. Cette dernière solution peut être vue comme unmodulateur spatial de lumière dont les pixels sont inhomogènes et nous a amené à proposer desapplications potentielles en imagerie optique super-résolue et pour la mise en forme spatiotemporelled'impulsions ultracourtes. / Today, several beam shaping tools are available, some of them commercially, but most of themare designed for only one working wavelength. This thesis aims to develop several experimentalapproaches for broadband topological beam shaping of light. After the presentation of the state ofthe art, our work focuses on vortex shaping of polychromatic beam exploiting the spin-orbitinteraction of light. Concretely, we report the development of four techniques to modulate the socalledgeometric phase of polychromatic light fields. First, we describe anisotropic reflection frominterfaces that involves at least one uniaxial crystal. We identify a refractive index matchingcriterion enabling highly pure broadband phase control. Then we discuss the use of circularBragg reflection phenomenon inherent to the optics of cholesteric liquid crystals. This propertyallows the selective reflection of circularly polarized light over a bandgap while the reflected fieldacquires a geometric phase. These properties are exploited to design, fabricate and characterizestructured mirrors reflecting Laguerre-Gauss optical modes to a good approximation. The last twosolutions consist of vortex beam shaping using inhomogeneous anisotropic planar opticalelements, namely, topological defects that spontaneously appear in homeotropic nematic liquidcrystal films characterized by negative dielectric anisotropy. The first option is based on using twodefects in series while the other is based of parallel processing using an array of independentlycontrolled topological defects, each of them being dedicated to process distinct spectralchannels. The latter approach can be viewed as a spatial light modulator whose pixels areinhomogeneous and potential applications are proposed in the field of super-resolution opticalimaging and spatio-temporal beam shaping of ultrashort pulses.

Les dernières décennies ont été marquées par l’émergence ou la réémergence d’un nombre croissant de virus pathogènes. Malheureusement, les antiviraux actuellement sur le marché ciblent un nombre restreint de virus ; il y a donc un besoin urgent de développer des antiviraux à large spectre. Les cyclophilines sont des protéines cellulaires impliquées dans un grand nombre de processus biologiques, qui possèdent une activité enzymatique peptidyl-prolyl cis-trans isomérase (PPIase). Elles sont également impliquées dans la réplication de virus appartenant à des familles éloignées et constituent donc une cible de choix pour le développement d'antiviraux à large spectre. Toutefois, les inhibiteurs de cyclophilines disponibles possèdent de nombreux inconvénients qui rendent leur utilisation clinique difficile.Par une stratégie de "fragment-based drug design", nous avons généré une nouvelle famille d'inhibiteurs de cyclophilines, les SMCypI ("Small-Molecule Cyclophilin Inhibitors"), complètement différents de tous les inhibiteurs de cyclophilines existants. La cristallographie de ces composés a montré qu'ils se fixaient dans les deux poches voisines du site actif des cyclophilines et qu'ils inhibaient leur activité PPIase. Ces composés n’étaient pas immunosuppressifs et bloquaient in vitro l'infection par le VIH, le VHC et les Coronavirus.L'activité anti-VHC du C31, composé le plus actif sur l'activité PPIase des cyclophilines, a été caractérisée. Le C31 était un inhibiteur pan-génotypique du VHC, doté d’une haute barrière contre la résistance et présentant une activité additive avec les inhibiteurs du VHC approuvés. Nous avons montré que le C31 bloquait l'infection par le VHC en rompant l'interaction entre la protéine virale NS5A et la cyclophiline A de façon PPIase-dépendante. Enfin, le C31 était actif sur la réplication des virus zika, de la dengue, de la fièvre jaune et du Nil Occidental.L'activité des SMCypI a été caractérisée sur l'infection par le Coronavirus 229E. De manière intéressante, l’inhibition de l’activité PPIase était nécessaire, mais pas suffisante pour l’activité antivirale. Une étude de la relation structure-activité des composés a révélé qu'un groupement chimique situé à l'interface entre les deux poches du site actif des cyclophilines jouait un rôle clé dans l'effet anti-coronavirus. Le F836 a été identifié comme le composé le plus actif, qui bloquait l'effet cytopathique et la quantité d'ARN du HCoV-229E avec la même efficacité que l'alisporivir, sans toxicité associée. Ce composé bloquait l'entrée du HCoV-229E après l'attachement du virus à la surface cellulaire, et était également actif sur l'entrée des HCoV-OC43 et du MERS-CoV. Nous avons par la suite démontré l’association de la cyclophiline A avec les particules virales. Par l'utilisation de la technologie CRISPR-Cas9, des cellules invalidées pour la cyclophiline A ont été générées. La cyclophiline A apparaissait nécessaire pour l'infection par HCoV-229E et la cible de l'effet antiviral du F836.Les SMCypI constituent un outil pour la compréhension des mécanismes par lesquels les cyclophilines modulent les infections virales et représentent des candidats crédibles pour le développement futur d'antiviraux à large spectre. / Over the past decades, an increasing number of viruses has emerged or re-emerged in humans. Unfortunately, currently approved antiviral drugs target a small set of viruses. Thus, there is an urgent need for the development of broad-spectrum antiviral drugs.Cyclophilins are cellular proteins involved in a large number of biological processes, and in different viral lifecycles from unrelated families. They appear as a potential target for the development of broad-spectrum antiviral approaches. However, currently available cyclophilin inhibitors have drawbacks which limit their clinical use.By means of "fragment-based drug design", we generated a new class of small-molecule cyclophilin inhibitors (SMCypI), unrelated with those already available. Cristallographic studies revealed that the SMCypIs bind to two close pockets of the active site and inhibit cyclophilin PPIase activity. These compounds do not bear immunosuppressive properties and inhibit the replication of HIV, HCV and coronaviruses in vitro.We characterized the anti-HCV activity of C31, the most potent inhibitor of cyclophilin PPIase activity. C31 had pan-genotypic HCV inhibitor properties, with a high barrier to resistance and additive effects with currently approved anti-HCV agents. C31 blocked HCV replication by disrupting the interaction between the nonstructural viral protein NS5A and cyclophilin A in a PPIase-dependent manner. Finally, C31 was active on zika, yellow fever, dengue and West-Nile virus infections.The antiviral activity of the SMCypIs has then been characterized on HCoV-229E infection. Interestingly, PPIase inhibition was necessary, but not sufficient for antiviral effect. A structure-activity relationship study identified a key moiety in the SMCypIs at the interface between the two cyclophilin pockets. F836 has been identified as the most potent compound which inhibited both the cytopathic effect and the intracellular RNA of HCoV-229E without associated cytotoxicity and as potently as alisporivir. This compound targeted HCoV-229E entry at a post-attachment step and was also active on HCoV-OC43 and MERS-CoV strains. We then demonstrated that cyclophilin A was associated with viral particles. By means of CRISPR-Cas9, cell lines depleted for cyclophilin A were generated. Cyclophilin A was identified as a proviral factor for HCoV-229E and was partially involved in F836 antiviral effect. Cyclophilin A expression level was drastically decreased by infection.SMCypIs represent a unique tool to decipher the cellular and molecular mechanisms by which cyclophilins interfere with viral lifecycles, as well as drugable compounds that could find an indication as broad-spectrum antiviral drugs.

Le VIH est la cause de la pandémie de SIDA depuis les années 1980. Avec plus d’un million de nouvelles infections chaque année, un vaccin prophylactique est indispensable pour bloquer de façon définitive la propagation du virus. Parmi les stratégies vaccinales, l’induction d’anticorps neutralisants à large spectre est une des plus prometteuses, car ceux-ci pourraient protéger contre l’infection par la grande diversité génétique des souches de VIH circulantes dans le monde. A ce jour, aucun immunogène n’a permis l’induction de tels anticorps, mais ils ont été isolés à partir de personnes infectées par le VIH. En effet, une faible fraction d’individus infectés développe des anticorps neutralisants à large spectre qui ciblent des régions vulnérables et conservées de la glycoprotéine d’enveloppe. La région du patch riche en mannose, centrée autour du glycane en position N332 de la gp120, est la plus fréquemment ciblée, et est à cet égard attractive d’un point de vue vaccinal.Afin de mieux comprendre comment se développent les anticorps ciblant le patch riche en mannose, nous avons étudié un donneur sélectionné de la cohorte du Protocole C de l’International AIDS Vaccine Initiative, et ayant une activité neutralisante sérique exceptionnelle. Nous avons isolé, à partir des cellules sanguines de cet individu, deux lignées d’anticorps ciblant la région N332, que nous avons caractérisées pour leur activité neutralisante et dont nous avons cartographié l’épitope. Nous avons également cartographié le paratope d’une lignée d’anticorps issue d’un autre donneur du Protocole C ciblant également la région N332. Nos résultats font apparaître la diversité de solutions adoptées pour atteindre une neutralisation à large spectre contre cette région. Les études de lignées, telles que nous l’avons entrepris, permettent d’appréhender comment la coévolution anticorps-virus conduit à la sélection d’anticorps neutralisants à large spectre. Le but ultime est d’utiliser les connaissances ainsi générées, pour mettre au point des immunogènes et des protocoles d’immunisations, visant à induire des lignées d’anticorps spécifiques et à conduire leur évolution vers la neutralisation à large spectre. / HIV has been the cause of the AIDS pandemic since the 1980s. With over a million new infections each year, a prophylactic vaccine is needed to stop the virus spread. Among vaccine strategies, the induction of broadly neutralizing antibodies is one of the most promising, as they could protect against infection by the huge genetic diversity of circulating HIV strains. To date, no immunogen has induced such antibodies, but they have been isolated from HIV infected people. Indeed, a small fraction of infected individuals eventually develops broadly neutralizing antibodies that target vulnerable and conserved sites of the envelope glycoprotein. The region of the high-mannose patch, centred around a glycan at position N332 of gp120, is the most frequently targeted, and is therefore attractive from a vaccination standpoint.In order to better understand how antibodies targeting the high-mannose patch develop, we studied a donor selected from the International AIDS Vaccine Initiative Protocol C cohort with exceptional serum neutralizing activity. We isolated two antibody lineages targeting the N332 region from this individual's blood cells, which we characterized for their neutralizing activity and mapped their epitope. We also mapped the paratope of an antibody lineage from another Protocol C donor, also targeting the N332 region. Our results show the great diversity of solutions to achieve broad neutralization against this region. Lineage studies, as we have undertaken, provide an understanding of how antibody-virus coevolution leads to the selection of broadly neutralizing antibodies. The ultimate goal is to use this knowledge to develop immunogens and immunization protocols, to induce specific antibody lineage and drive their evolution towards broad neutralization.

Le système cholinergique basalo-cortical joue un rôle crucial dans la régulation de la fonction visuelle grâce à son contrôle sur le cortex visuel primaire (V1). Ce système influence particulièrement la plasticité corticale, les processus d'attention et les mécanismes d'apprentissage. Les neurones cholinergiques, en particulier, jouent un rôle fondamental dans les processus d'attention et les mécanismes d'apprentissage, deux aspects clés de la cognition. Une caractéristique remarquable de ce système est sa capacité à moduler la fonction des neurones visuels. La stimulation des neurones cholinergiques, par exemple, peut entraîner une augmentation du fonctionnement de ces neurones, ce qui se traduit par une amélioration de leur sélectivité pour des tâches visuelles spécifiques. Un exemple frappant de cet effet est observé dans la sensibilité au contraste, une fonction cruciale pour la perception visuelle. Dans ce contexte, notre étude cherche à explorer et à comparer les caractéristiques distinctes de la libération d'acétylcholine (ACh) et de l'activité neuronale au sein du cortex visuel. Nous nous concentrons particulièrement sur les variations de contraste et de mouvement, deux éléments essentiels de l'environnement visuel, pour mieux comprendre comment le système cholinergique influence ces aspects de la perception visuelle. Pour ce faire, nous avons recours à l'imagerie mésoscopique, une technique avancée permettant d'observer l'activité calcique et cholinergique au niveau neuronal. L'imagerie mésoscopique de l'activité calcique et cholinergique a été réalisée chez des souris transgéniques de Thy1-gCAMP6s et des souris gACh-3.0 (senseur d’ACh transfecté par un virus adeno-associé). Dans cette étude, nous avons utilisé un réseau sinusoïdal horizontal de fréquence spatiale de 0,3 cycles par degré et de contraste variable de 30%, 50%, 75%, et 100%. La stimulation sur des moniteurs a inclus 10 répétitions de 2 secondes, avec des intervalles de 8 secondes. L’amplitude maximale des signaux calcique et cholinergiques a été calculée à l'aide d'un système d'imagerie optique modulaire et d'une caméra scientifique complémentaire métal-oxyde-semi-conducteur, CMOS. Ces mesures ont été effectuées au niveau du V1 ainsi que des zones extrastriées, y compris le cortex occipital latéral (LM), le cortex temporal intermédiaire postérieur (PM) et lateral (AL). L'examen des variationsde l'ACh et des signaux de calcium a été effectué en utilisant l'outil universal mesoscale Imaging dans le logiciel MATLAB. Des changements significatifs dépendant du contraste des signaux provenant de l'indicateur cholinergique (ACh) et calcium (Ca)ont été observés dans toutes les zones visuelles étudiées, à savoir V1, AL et PM, à l'exception de LM. Par exemple, l'amplitude moyenne pour groupe de l'expérience gACh 3.0 a été multipliée par trois lorsque l'on compare la condition de 30 % à la condition de 100 % et pour le groupe gCAMP6s plus de trois fois dans le cortex visuel primaire. En outre, la latence pour la zone V1 a été mesurée, révélant une diminution du temps de réaction à mesure que l'intensité du stimulus augmentait en fonction du contraste, statistiquement significatif pour le groupe gCAMP6s mais non statistiquement significatif pour gACh3.0. La sensibilité au mouvement a été étudiée quant à elle grâce à la projection d’un kinématogramme de points aléatoires (RDK) dont la cohérence de direction variait (de 30%, 50%, 75%, à 100%). Ni le signal calcique si celui d’ACh était sensible à la variation de la cohérence de mouvement. L'efficacité du donepezil (0.1 et 1mg/kg), qui potentialise la transmission cholinergique, était dépendante de la dose et augmentait la libération d’ACh signal mais pas le signal calcique. L’antagonisme des récepteurs muscarinique à l’ACh par la scopolamine (1mg/kg), diminuait le signal calcique. L'activité à l'état de repos présentait une corrélation modeste entre les différentes aires corticales et n’a pas été affectée par le DPZ dans le groupe gACh3.0. Cependant, dans le groupe de la gCAMP6s, les corrélations ont été renforcées après l'administration des injections. En conclusion, les résultats ont révélé une sensibilité accrue au contraste pour la signalisation du calcium et de l'ACh, où les signaux de calcium ont montré une plus grande activation par rapport aux signaux cholinergiques. Cependant les signaux n’étaient pas sensibles à la cohérence des points en mouvement. Conclusion : La libération d’ACh varie en fonction du stimulus visuel et semble avoir un impact sur l’intensité de la réponse neuronale au stimulus. Les médicaments cholinergiques et anticholinergiques, en particulier lorsqu'ils sont administrés à des doses élevées, peuvent induire des altérations de l'amplitude de l’activité corticale. / The basalo-cortical cholinergic system plays a crucial role in the regulation of visual function through its control over the precise adjustment of cortical processing. This system particularly influences cortical plasticity, attentional processes, and learning mechanisms. Cholinergic neurons, in particular, play a critical role in attention processes and learning mechanisms, which are key aspects of cognition. A notable feature of this system is its ability to modulate the function of visual neurons. For instance, stimulation of cholinergic neurons can lead to an enhanced operation of these neurons, resulting in improved selectivity for specific visual tasks. This effect is prominently observed in contrast sensitivity, a crucial function for visual perception. In this context, our study aims to explore and compare the distinct characteristics of acetylcholine (ACh) release and neuronal activity within the visual cortex. We are especially focused on variations in contrast and motion, two essential components of the visual environment, to better understand how the cholinergic system influences these aspects of visual perception. To achieve this, we employ mesoscopic imaging, an advanced technique for observing calcium and cholinergic activity at the neuronal level. Mesoscopic imaging of calcium and cholinergic activity was conducted in Thy1-gCAMP6s transgenic mice and gACh-3.0 mice (ACh sensor transduced by adeno-associated virus). In this study, we used a horizontal sinusoidal grating of 0.3 cycles per degree spatial frequency with varying contrast levels of 30%, 50%, 75%, and 100%. Stimulation on BenQ monitors included 10 repetitions of 2 seconds, with 8-second intervals. The maximum amplitude of calcium and cholinergic signals was calculated using a modular optical imaging system and a complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS, scientific camera. These measurements were taken at V1 and extrastriate areas, including the lateral occipital cortex (LM), posterior intermediate temporal cortex (PM), and lateral (AL). Examination of ACh and calcium signal variations was performed using the universal mesoscale Imaging tool in MATLAB software. Significant contrast-dependent changes in cholinergic (ACh) and calcium (Ca) indicator signals were observed in all visual areas studied, namely V1, AL, and PM, except for LM. For instance, the mean amplitude for the gACh 3.0 experimental group was tripled when comparing the 30% to the 100% condition, and for the gcamp6s group, it was more than tripled in the primary visual cortex. Moreover, the latency for the V1 area was measured, revealing a decrease in reaction time as stimulus intensity increased according to contrast statistically significant for gCAMP6s group but not significant for gACh3.0. Motion sensitivity was studied by projecting a random dot kinematogram with varying directional coherence (from 30%, 50%, 75%, to 100%). Neither the CaS nor the ACh signal was sensitive to variation in motion coherence. The efficacy of DPZ (0.1 and 1mg/kg), which potentiates cholinergic transmission, was dose-dependent and increased ACh release but not calcium signal. Muscarinic ACh receptor antagonism by scopolamine (1mg/kg) decreased calcium signaling. Resting-state activity correlated modestly between the different cortical areas and was not affected by DPZ in the gACh3.0 group. The resting state activity exhibited a modest correlation and was infrequently impacted by treatments in the gACh3.0 group. However, in the gCAMP6s group, both positive and negative correlations were enhanced subsequent to the administration of injections. As a conclusion, the research findings revealed a strong contrast sensitivity of both calcium and ACh signalling, wherein calcium signals exhibited greater activation compared to ACh signals. The influence of ACh on visual processing is thus shown at a very low cognitive level. The signals were not changed by the coherence of moving dots. Cholinergic and anticholinergic drugs, particularly when administered in high dosages, influence the visual processing.

Seule une minorité des individus infectés par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) développe une réponse immunitaire capable de contrôler le virus. Chez la plupart des individus, on observe un échappement virologique et un épuisement des lymphocytes T CD8+ spécifiques du VIH. L’infection chronique non-traitée altère également les lymphocytes T CD4+ spécifiques du VIH caractérisé par l’expression accrue des récepteurs co-inhibiteurs et une signature des cellules auxiliaires T folliculaires (Tfh). La thérapie antirétrovirale (TAR) est très efficace pour supprimer durablement la charge virale dans le plasma. Néanmoins, elle ne permet pas une éradication complète du VIH car le virus persiste, intégré dans le génome des cellules réservoirs, desquelles le virus réapparaît lors de l’interruption de la thérapie. Cela démontre que l'immunité adaptive spécifiques du VIH n'est pas restaurée. Les anticorps neutralisants à large spectre (bNAbs) représentent une alternative potentielle à la TAR. En plus de la neutralisation du virus – et contrairement à la TAR – les bNAbs ne limitent pas la disponibilité de l'antigène et peuvent engager le système immunitaire. L'administration de bNAbs à des macaques rhésus induit des réponses immunitaires adaptatives associées à un contrôle prolongé de la virémie, mais cela n’a pas été établi chez l’Homme. Dans cette thèse, nous avons donc exploré la modulation des réponses des lymphocytes T spécifiques du VIH lors d'une TAR standard et d’une immunothérapie utilisant des bNAbs. Dans un premier objectif nous avons analysé la modulation persistante des réponses des lymphocytes T CD4+ spécifiques du VIH chez les individus sous TAR. Nous avons pu démontrer l'expansion persistante des Tfh spécifiques au VIH avec des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles les distinguant des Tfh spécifiques d’antigènes viraux comparatifs (cytomégalovirus, virus de l’hépatite B). Ces caractéristiques ont été induites au cours de l’infection chronique non-traitée, persistaient pendant la TAR et étaient associées au réservoir du VIH compétent pour la traduction. Ces données suggèrent qu’une stimulation antigénique persistante, malgré une TAR efficace, maintient des modifications immunologiques notamment au niveau des Tfh. Dans un second objectif, nous avons caractérisé les réponses T spécifiques du VIH à la suite d’un traitement utilisant des bNAbs et une interruption structurée de la TAR (IST). Des individus inclus dans une étude clinique de phase Ib ont reçu une perfusion d’une combinaison des bNAbs 10-1074 et 3BNC117 et ont démontré une suppression virale prolongée après l’IST. Chez ces participants, nous avons observé une augmentation des réponses immunitaires des lymphocytes T CD8+ et CD4+ spécifiques du VIH due à l'expansion des réponses immunitaires préexistantes et au développement de réponses ciblant de nouveaux épitopes. Cela suggère que la combinaison d’un traitement par bNAbs avec l’IST est associée au maintien de la charge virale plasmatique indétectable et à une intensification de la réponse immunitaire des lymphocytes T spécifiques du VIH. Nos travaux permettent une meilleure compréhension des réponses des lymphocytes T spécifiques du VIH au cours de la TAR et lors d’une immunothérapie. Ils peuvent contribuer au développement de stratégies thérapeutiques plus efficaces visant à contrôler la réplication virale sans la TAR. / Only a small fraction of individuals infected with the human immunodeficiency virus (HIV) develops effective immune responses able to control the virus. In most individuals, the virus escapes the antiviral immune response and HIV-specific CD8+ T cell responses become exhausted. Untreated progressive HIV infection also leads to alterations in HIV-specific CD4+ T cells. This includes increased expression of co-inhibitory receptors and skewing towards a T follicular helper cell (Tfh) signature. Antiretroviral therapy (ART) is highly effective in controlling the HIV viral load at undetectable levels in the plasma. However, ART does not represent a cure as the virus integrates into the genome of infected cells from where the virus rebounds once ART is stopped. This demonstrates that the HIV-specific T cell immunity is not restored. However, the changes that are introduced during progressive infection and that are maintained after viral suppression with ART are poorly known. Broadly neutralizing antibodies (bNAbs) represent a potential alternative to ART. In addition to virus neutralization and unlike ART, bNAbs to do not limit HIV antigen availability and can engage the immune system. bNAb administration elicited adaptive immune responses that were associated with long-lasting viral control in a simian animal model but this has not been established in HIV-infected individuals. In this thesis, we therefore proceeded to study the modulation of HIV-specific T cell responses during standard ART and after an immunotherapeutic intervention using bNAbs. The first objective was to better understand persistent modulation of HIV-specific CD4+ T cell responses in ART-treated individuals. Our results demonstrated the persistent expansion of HIV-specific Tfh cell responses with multiple phenotypic and functional features that differed from Tfh cells specific for comparative viral antigens (cytomegalovirus, hepatitis B virus). These features were induced during chronic untreated HIV infection, persisted during ART and correlated with the translation-competent HIV reservoir. This suggests that persistent HIV antigen expression, despite effective ART, maintains these altered immunological features specifically for Tfh responses. For the second objective, we characterized changes in the HIV-specific CD8+ and CD4+ T cell immunity after bNAb treatment and analytical treatment interruption (ATI). For this, we used samples obtained from participants enrolled in a clinical phase Ib study that received combined infusion of bNAbs 10-1074 and 3BNC117 and demonstrated prolonged viral suppression after ATI. In these individuals, we detected an increase of HIV-specific CD8+ and CD4+ T cell responses during ART interruption when compared to baseline. Increased T cell responses were due to both expansion of pre-existing responses and the emergence of responses to new epitopes. In contrast, HIV-specific T cell responses remained unchanged in ART-treated individuals who did not receive bNAb infusions. This suggests that bNAb treatment and ATI is associated with increased HIV-specific T cell immunity while viral suppression is maintained. Together our results contribute to a better understanding of HIV-specific T cell responses during ART and immunotherapy treatment. Our findings may help to develop more effective HIV treatment strategies to improve the host’s immune system so that HIV can be controlled without the need for ART.

Dans le monde entier, les infections virales causent des problèmes de santé majeurs et récurrents, engendrant de sérieux problèmes socio-économiques. Notamment, les virus de la famille Flaviviridae qui représentent un fardeau considérable sur la santé mondiale et font partie des domaines prioritaires de la virologie médicale selon le rapport 2016 du ‘Global Virus Network’. Bien que le traitement actuel contre le virus de l’hépatite C (VHC) ait un taux de guérison dépassant 98%, d’autres comme le virus de la dengue (DENV) et le virus zika (ZIKV) n’ont pas encore de traitement spécifique autorisé. En prenant avantage de la grande expertise de notre laboratoire dans l’étude du VHC, nous avons utilisé des données d’une étude de biologie des systèmes visant à identifier l’interactome des différentes protéines virales. Les techniques utilisées ont combiné l’immunoprécipitation des protéines virales suivie de l’identification des protéines interacteurs humaines par spectrométrie de masse. Des études de génomique fonctionnelle par ARN interférent (ARNi) ont permis d’étudier l’effet de la diminution de l’expression des protéines identifiées sur la réplication du VHC. Cette étude a conduit à la découverte de l’interactant spécifique 17-bêta-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 12 (HSD17B12 ou DHB12) de la protéine virale Core comme facteur cellulaire requis à la réplication du VHC. HSD17B12 est une enzyme cellulaire dont l’activité catalytique est requise pour l’élongation des acides gras à très longue chaîne (VLCFA) lors de la deuxième des quatre réactions du cycle d’élongation. Dans cette étude, nous avons déterminé que les cycles de réplication du VHC, ZIKV et DENV dépendent de l’expression et de l’activité métabolique du facteur cellulaire HSD17B12. Ainsi, nous avons étudié les effets de l’inhibition de l’expression génique par ARNi et de façon pharmacologique sur la réplication de plusieurs flavivirus dans une approche antivirale à large spectre. Nous avons démontré que le silençage de HSD17B12 diminue significativement la réplication virale, l’expression des protéines virales et la production de particules infectieuses de cellules Huh7.5 infectées par la souche JFH1 du VHC. L'analyse de la localisation cellulaire de HSD17B12 dans des ii cellules infectées suggère une colocalisation avec l'ARN double brin (ARNdb) aux sites de réplication virale, ainsi qu’avec la protéine Core (et les gouttelettes lipidiques) aux des sites d’assemblage du virus. Nous avons également observé que le silençage de HSD17B12 réduit considérablement le nombre et la taille des gouttelettes lipidiques. En accord avec ces données, la diminution de l’expression de HSD17B12 par ARNi réduit significativement l’acide oléique et les espèces lipidiques telles que triglycérides et phosphatidyl-éthanolamine dans l'extrait cellulaire total. Ces travaux suggèrent une contribution de la capacité métabolique de HSD17B12 lors de la réplication du VHC. De même, nous avons démontré que le silençage de HSD17B12 réduit significativement les particules infectieuses de cellules infectées par DENV et ZIKV. Ces études supportent le rôle de HSD17B12 dans l’efficacité des processus de la réplication de l'ARN viral et de l’assemblage de particules virales. De plus, l'inhibiteur spécifique de HSD17B12, INH-12, réduit la réplication du VHC à des concentrations pour lesquelles aucune cytotoxicité notable n'est observée. Le traitement avec 20 μM d'INH-12 réduit jusqu'à 1,000 fois les particules infectieuses produite par des cellules Huh-7.5 infectées par DENV et ZIKV lors de plusieurs cycles de réplication, et bloque complètement l'expression des protéines virales. En conclusion, ces travaux ont conduit à une meilleure compréhension du rôle de HSD17B12 lors de la synthèse de VLCFA et de lipides requise à la réplication du VHC, permettant d’explorer l’inhibition de HSD17B12 et de l’élongation d’acides gras à très longue chaîne comme nouvelle approche thérapeutique pour le traitement à large spectre des infections par les virus de la famille Flaviviridae. / Infections with viruses are major recurrent socio-economical and health problems worldwide. These include infections by viruses of the Flaviviridae family, which present a substantial global health burden and are among the priority areas of medical virology according to the Global Virus Network 2016 report. While the current treatment regimens for hepatitis C virus (HCV) infection have cure rates of more than 98%, other important members of Flaviviridae like dengue virus (DENV) and zika virus (ZIKV) have no specific licensed treatments. By taking advantage of the most-studied HCV, which our lab has developed a vast expertise in the last 20 years, we used proteomics data of an HCV interactome study, combining viral protein immunoprecipitation (IP) coupled to tandem mass spectrometry identification (IP-MS/MS) and functional genomics RNAi screening. The study uncovered the 17-beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 12 (HSD17B12, also named DHB12), as a specific host interactor of core that promotes HCV replication. HSD17B12 catalytic activity is involved in the synthesis of very-long-chain fatty acids (VLCFA) upon the second step of the elongation cycle. In this study, taking HCV as a virus model, we elucidated the dependency of HCV, dengue virus (DENV) and zika virus (ZIKV) replication on expression and metabolic capacity of the host factor HSD17B12. We investigated the effects of the inhibition of gene expression by RNAi and of its pharmacological enzymatic inhibition on flavivirus replication in a broad-spectrum antiviral approach. We showed that silencing expression of HSD17B12 decreases viral replication, viral proteins and iv infectious particle production of the JFH1 strain of HCV in Huh7.5 cells. The cellular localization analysis of HSD17B12 showed a co-staining with double-stranded RNA (dsRNA) at viral replication sites and with core protein (and lipid droplets) at virus assembly sites. Furthermore, HSD17B12 gene silencing drastically reduced the number and size of lipid droplets. In association, the reduced expression of HSD17B12 by RNAi decreases oleic acid levels and lipids such as triglycerides (TG) and phosphatidylethanolamine (PE) in whole-cell extract. The data suggested the requirement of the metabolic capacity of HSD17B12 for HCV replication. Similarly, we provide evidence that HSD17B12 silencing significantly reduces DENV and ZIKV infectious particles. The studies support a role of HSD17B12 for effective viral RNA replication and particle assembly processes. Moreover, the specific HSD17B12 inhibitor, INH-12, reduces HCV replication at concentrations for which no appreciable cytotoxicity is observed. The treatment of DENV- and ZIKV-infected Huh- 7.5 cells with 20 μM of INH-12 dramatically reduces production of infectious particles by up to 3-log10 in infection assays, and completely block viral protein expression. In conclusion, these studies extends our understanding of the role of HSD17B12 in VLCFA synthesis required for the replication of HCV, allowing to explore the inhibition of HSD17B12 and elongation of VLCFA as a novel therapeutic approach for the treatment of a broad-spectrum of viruses of the Flaviviridae family.