La transmission du Virus de l’Immunodéficience Humaine (VIH) par voie sexuelle représente le mode majoritaire de contamination (80%) (UNAIDS). Ce mode de contamination implique le passage du virus à travers les muqueuses et une interaction avec les cellules épithéliales et les cellules immunitaires présentes au sein de ces muqueuses (cellules dendritiques, macrophages ou lymphocytes). Les muqueuses représentent le principal site d'exposition de l’organisme aux antigènes de l’environnement. Les SIgA (IgA sécrétoires) présentes dans la lumière de ces muqueuses représentent la première ligne de défense immunitaire contre l’infection et la colonisation des muqueuses. Les IgA sont capables d’interagir avec les glycoprotéines (gp) exprimées à la surface du VIH et de bloquer l’infection et/ou la transcytose à travers l’épithélium muqueux. Nous avons pu étudier la prévalence des SIgA anti-gp41 et plus précisément anti-MPER présentes dans la salive parotidienne de personnes Exposées au VIH Séronégatives (ESN) et leur rôle dans l’inhibition de l’infection par le virus in vitro. Nous avons pu démontrer que ces sujets présentaient un taux plus important de SIgA anti-MPER neutralisantes. Ce premier travail nous a permis de valider la gp41 comme immunogène d’intérêt pour la génération de SIgA neutralisantes. Nous avons pu générer des IgA1 dans un modèle murin α1Kl chimérique capable de produire des anticorps IgA1 humanisés. L’immunisation de ces souris a permis la production de 6 anticorps monoclonaux spécifiques de la région MPER capables de reconnaître des épitopes conformationnels élargis, correspondant aux épitopes reconnus par le 2F5 et le 4E10. Les IgA1 présentaient de fortes capacités neutralisantes pour différentes souches de laboratoire et de souches primaires du VIH. Les études de caractérisation des fonctions antivirales de ces anticorps permettront de mieux définir le mode d’action de ces anticorps. A notre connaissance, ces IgA1 neutralisantes anti-MPER sont les premières décrites à ce jour dans la littérature. De par leur faible immunogénicité et leur faible autoréactivité, ces anticorps peuvent facilement être intégrés dans des approches thérapeutiques locales ou par sérothérapie passive pour la protection après administration de SHIV dans des modèles animaux comme le macaque. L’ensemble de mes travaux de thèse ont confirmé l’intérêt thérapeutique potentiel des SIgA dans la lutte contre le VIH et notamment celles dirigées contre la partie gp41 de l’enveloppe / Sexual transmission of the Human Immunodeficiency Virus is the major mode of contamination (80%) for this pathogen (UNAIDS). This mode of transmission involves a passage of the virus though the mucosa and an interaction with epithelial cells and immune cells present in the mucosa (dendritic cells, macrophages and lymphocytes). Mucosa represents the major site of exposure for the organism to environmental antigens. The IgA expressed in the lumen of mucosa are the first line of immune defence against infection and colonization of mucosa. IgA are able to interact with glycoproteins (gp) expressed on the surface of HIV and prevent infection and/or block epithelial transcytosis. In this study we have investigated the prevalence of SIgA anti-MPER present in the parotid saliva of Exposed to HIV but Seronegative individuals (ESN). This study has allowed us to validate gp41 as an immunogen of interest for the generation of neutralizing IgA. IgA1 were generated in a chimeric mice model α1Kl that produced humanized IgA1 type antibodies. Immunizations of these mice has led to the elicitation of six monoclonal antibodies specific to the MPER region able to recognize extended conformational neutralizing epitopes of 2F5 and 4E10, two broadly neutralizing monoclonal antibodies specific to MPER. Elicited IgA1 have potent neutralizing properties for both laboratory and primary HIV strains. Characterization studies of the antiviral functions of these antibodies will further define the mode of action of these antibodies. To our knowledge, these anti-MPER humanized monoclonal neutralizing IgA1 antibodies are the first of this type described to date in the literature. By their low immunogenicity and autoreactivity, these antibodies can be easily integrated into local therapeutic approaches or passive serotherapy for protection in animal models such as the macaque challenged with SHIV. All the results of my PhD work confirm the great interest of gp41-specific SIgA as therapeutic agents against HIV

<p>Several HIV-1 neutralizing antibodies (e.g. 2F5, 4E10) have been shown to react with self-antigens, suggesting that effective humoral responses to HIV-1 may be constrained by the tolerization of HIV-reactive B cells that also recognize self-antigens. I have tracked the development of 2F5-like HIV-1 gp41 membrane proximal external region (MPER)-reactive B cells throughout ontogeny using B-cell tetramer reagents. In BL/6 mice, MPER-binding populations are lost during normal B-cell development and immunization with HIV-1 MPER antigen does not elicit robust humoral responses. I have identified Kynureninase as a self-antigen that is recognized by 2F5 antibody and, therefore, is a molecule that could mediate the developmental loss of B cells reactive to an epitope shared by HIV gp41 and Kynureninase. To recover these MPER-reactive cells, I describe and characterize a stromal-cell independent culture system that efficiently supports pro-B cell to IgM+ B-cell development with near normal levels of IgH and Igkappa diversity. B-cell development in vitro closely follows the patterns of development in vivo with culture derived (CD) B cells demonstrating characteristic patterns of surface antigen expression and gene activation. Immature and transitional B-cell compartments are reduced, due to the induction of tolerance, in the bone marrow of 3H9 IgH knockin mice ; however, cultures of 3H9 IgH knockin pro-B cells yields high frequencies of "forbidden", autoreactive IgM+ B cells. Furthermore, serum IgG autoantibody exceeded that present in autoimmune, C4-/- animals following the reconstitution of RAG-1-/- mice with IgM+ CD cells derived from BL/6 mice. I show that HIV-1 MPER-reactive B cells are recovered from both BL/6 and 2F5 IgH knockin bone marrow using this in vitro culture system. RAG-1-/- mice reconstituted with these culture-derived B and T cells generate strong germinal center and antibody responses to HIV-1 MPER antigens. These data demonstrate that the humoral immune response to this HIV-1 gp41 MPER antigen can be restored in mice when the constraints of B-cell tolerance have been relaxed.</p> / Dissertation

An effective vaccine to protect against HIV-1/AIDS remains elusive due to the extensive mechanisms employed by the HIV-1 virus to evade immune attack. Highly potent broadly neutralizing antibodies isolated from chronically infected individuals, however, show that such relevant antibodies can be naturally produced, implying that their elicitation through vaccination is a realistic possibility. These broadly neutralizing antibodies target different regions on the trimeric spikes formed by three protomers of the envelope (Env) protein. Each Env protein is comprised of the gp120 surface subunit in non-covalent association with the gp41 transmembrane subunit. Four regions have been identified: the CD4 binding site, the V1/V2 segment and the V3/glycan area all on the gp120 subunit as well as the MPER segment on the gp41 subunit. This dissertation focuses on the gp41 MPER segment given its highly conserved amino acid sequence among all HIV-1 clades and viral strain isolates and essential function in Env-mediated fusion and HIV entry. Of note, the MPER segment contains several adjacent epitopes targeted by broadly neutralizing antibodies, suggesting that the immune system is capable of producing neutralizing antibodies against this specific region. Analysis of both clade B and C MPER segments shows them to be L-shaped, consisting of two &#61537; helices separated by a hinge. We have found that the hinge region of the MPER segment provides the conformational flexibility necessary for the Env-mediated hemifusion and fusion processes. A significant reduction in virus infectivity is observed when the hinge region is disrupted by introduction of two amino acid mutations that eliminate &#61537;-helical capping residues and the tandem hinge joints. The importance of the hinge region of the MPER segment is further supported by the action of four MPER-specific neutralizing antibodies 2F5, 4E10, 10E8 and Z13E1. These neutralizing antibodies block virus infection by disrupting MPER hinge-related function.

La transmission du Virus de l'Immunodéficience Humaine (VIH) par voie sexuelle représente le mode majoritaire de contamination (80%) (UNAIDS). Ce mode de contamination implique le passage du virus à travers les muqueuses et une interaction avec les cellules épithéliales et les cellules immunitaires présentes au sein de ces muqueuses (cellules dendritiques, macrophages ou lymphocytes). Les muqueuses représentent le principal site d'exposition de l'organisme aux antigènes de l'environnement. Les SIgA (IgA sécrétoires) présentes dans la lumière de ces muqueuses représentent la première ligne de défense immunitaire contre l'infection et la colonisation des muqueuses. Les IgA sont capables d'interagir avec les glycoprotéines (gp) exprimées à la surface du VIH et de bloquer l'infection et/ou la transcytose à travers l'épithélium muqueux. Nous avons pu étudier la prévalence des SIgA anti-gp41 et plus précisément anti-MPER présentes dans la salive parotidienne de personnes Exposées au VIH Séronégatives (ESN) et leur rôle dans l'inhibition de l'infection par le virus in vitro. Nous avons pu démontrer que ces sujets présentaient un taux plus important de SIgA anti-MPER neutralisantes. Ce premier travail nous a permis de valider la gp41 comme immunogène d'intérêt pour la génération de SIgA neutralisantes. Nous avons pu générer des IgA1 dans un modèle murin α1Kl chimérique capable de produire des anticorps IgA1 humanisés. L'immunisation de ces souris a permis la production de 6 anticorps monoclonaux spécifiques de la région MPER capables de reconnaître des épitopes conformationnels élargis, correspondant aux épitopes reconnus par le 2F5 et le 4E10. Les IgA1 présentaient de fortes capacités neutralisantes pour différentes souches de laboratoire et de souches primaires du VIH. Les études de caractérisation des fonctions antivirales de ces anticorps permettront de mieux définir le mode d'action de ces anticorps. A notre connaissance, ces IgA1 neutralisantes anti-MPER sont les premières décrites à ce jour dans la littérature. De par leur faible immunogénicité et leur faible autoréactivité, ces anticorps peuvent facilement être intégrés dans des approches thérapeutiques locales ou par sérothérapie passive pour la protection après administration de SHIV dans des modèles animaux comme le macaque. L'ensemble de mes travaux de thèse ont confirmé l'intérêt thérapeutique potentiel des SIgA dans la lutte contre le VIH et notamment celles dirigées contre la partie gp41 de l'enveloppe