L’intégration de la copie ADN du VIH-1 dans le génome d’une cellule infectée est une étape essentielle du cycle réplicatif de ce rétrovirus. Elle est réalisée par une enzyme virale, l’intégrase, qui constitue une cible privilégiée des stratégies antivirales. Différentes études suggèrent une régulation de la sélectivité d’intégration par la chromatine et la transcription. La protéine cellulaire LEDGF/p75, activateur transcriptionnel, interagissant à la fois avec l’intégrase et la chromatine constitue une parfaite illustration de cette régulation.Mon projet de thèse a été d’étudier les liens entre LEDGF/p75, la chromatine et la transcription au cours de l’intégration du VIH-1.Tout d’abord, mes travaux ont permis de valider in vitro l’interaction entre LEDGF/p75 et son partenaire TOX4, récemment identifié par notre équipe. J’ai également montré que le domaine de TOX4, fixant LEDGF/p75, inhibe in vitro l’intégration sur matrice chromatine en présence de LEDGF/p75, suggérant un rôle inhibiteur de TOX4 à l’étape d’intégration du VIH-1.Ensuite, j’ai mis au point des protocoles in vitro de couplage entre l’intégration et la transcription. L’utilisation d’extraits nucléaires pour transcrire par l’ARN polymérase II n’étant pas compatible avec le processus d’intégration, j’ai utilisé l’ARN polymérase T7 purifiée comme machinerie de transcription et étudié les conséquences sur l’intégration. Bien que l’ARN synthétisé inhibe l’intégration, j’ai pu montrer que le passage d’une ARN polymérase sur la matrice d’intégration n’affecte pas l’efficacité globale d’intégration.Enfin, la transcription modifiant la topologie de l’ADN, mon dernier objectif a été d’étudier in vitro l’effet de ce paramètre sur l’intégration. En utilisant des plasmides de différentes formes topologiques comme substrats accepteurs d’intégration, j’ai montré que l’intégration est favorisée sur les formes surenroulées négativement. J’ai également prouvé que cette sélectivité est indépendante de la présence de LEDGF/p75.Mes travaux constituent une étape dans la connaissance des bases moléculaires et mécanistiques de la sélectivité d’intégration du VIH-1 pouvant déboucher sur l’établissement de nouvelles stratégies antirétrovirales. / The integration of the DNA copy of HIV-1 in an infected cell is an essential step of the replication cycle of the retrovirus. It’s performed by a viral enzyme, called integrase, which constitutes a major target of antiviral strategies. Several studies suggest a regulation of integration selectivity by chromatin and transcription. The cellular protein LEDGF/p75, a transcriptional activator, interacting with both integrase and chromatin perfectly illustrates this regulation. My thesis project was to study the links between LEDGF/p75, chromatin and transcription during HIV-1 integration.First, my work validated in vitro the interaction between LEDGF/p75 and its partner TOX4, recently identified by our team. I have also shown that the TOX4 domain, interacting with LEDGF/p75, inhibits integration in vitro on chromatin templates in the presence of LEDGF/p75, suggesting an inhibitory role of TOX4 during the HIV-1 integration step.Then, I developed several in vitro protocols coupling HIV-1 integration and cellular transcription. As RNA polymerase II transcription machinery from Hela nuclear extracts prevents the integration process, I used purified T7 RNA polymerase to perform transcription and studied its consequences on integration. I could show that the synthetized RNA inhibits integration but that the transcription process per se does not affect global integration efficiency on the transcribed template. Since transcription modifies DNA topology, my last goal was to study the effect of this parameter on integration in vitro. Using plasmids of different topological forms as integration acceptor substrates, I showed that integration is enriched in negative supercoiled plasmids. I also proved that this selectivity is independent of the presence of LEDGF/p75. My work constitutes an initial step in understanding the molecular and mechanistic basis of HIV-1 integration selectivity that can lead to the establishment of new antiretroviral strategies.

La protéine du VIH-1 est une protéine essentielle à la transcription et à la réplication du virus. Elle a donc un rôle crucial dans la cellule infectée. On sait qu'une partie de la Tat cellulaire peut être sécrétée, malgré l'absence de séquence signal. En effet, les 2/3 de la Tat cellulaire sont exportés par la cellule T-primaire infectée. Le mécanisme de sécrétion de Tat est non conventionnel et se produit directement à travers la membrane plasmique où Tat est recrutée grâce à sa très forte affinité pour le phosphatidylinositol(4,5)-biphosphate ou PI(4,5)P2 qui est exclusivement localisé à ce niveau. La Tat extracellulaire a un effet délétère sur de nombreux types cellulaires et agit donc comme une toxine virale. Elle constitue un facteur déterminant de l'évolution vers le SIDA. En accord avec cette efficacité de sécrétion par les cellules T primaires infectées, Tat est essentiellement localisée sur la membrane plasmique des T primaires infectées par le VIH-1. Une fraction importante de Tat est donc résidente à la membrane et nous avons recherché un mécanisme pouvant expliquer cette rétention et mis en évidence la palmitoylation. Nos travaux montrent que Tat est palmitoylée, dans des cellules T ainsi que dans les ‘cibles' comme les neurones et les macrophages. Cette palmitoylation, qui inhibe la sécrétion de Tat, est réalisée sur la cystéine 31 de Tat (qui possède 7 cystéines) par l'enzyme DHHC20 avec comme cofacteurs nécessaires les immunophilines (prolyl-isomérases), Cyclophiline A et FKBP12, qui interagissent avec Tat au niveau de la membrane. Nos résultats indiquent aussi qu'en présence de Gag, la palmitoylation de Tat est inhibée. Nous pensons que l'export de la CypA dû à son encapsidation diminuerait la quantité de CypA disponible pour Tat, inhibant la palmitoylation de Tat et permettant sa sécrétion efficace par les cellules infectées. En effet, le VIH-1 encapside 250 copies de CypA/virion, le taux de CypA régulant la virulence des virions produits. Dans les cellules cibles, Tat serait fortement palmitoylée ce qui induirait sa fixation quasi irréversible au PI(4,5)P2, l'empêchant de ressortir de la cellule et permet ainsi un effet cumulatif des doses reçues par la cellules. Cette accumulation de Tat perturbe des processus membranaires dépendant du PI(4,5)P2 tels que la phagocytose et la neurosécrétion. La palmitoylation de Tat est nécessaire pour ces effets. Ces actions de la Tat extracellulaire pourraient participer au développement des infections opportunistes et des troubles neurologiques observé lors du SIDA. / HIV-1 Tat is a small protein that is required for viral transcription and multiplication. It thus has a crucial role in the infected cell. It was known that Tat can be secreted despite its lack of signal sequence. In fact 2/3 of cellular Tat are exported by infected primary T-cells. The unconventional secretion of Tat relies on its interaction with phosphatidylinositol(4,5)-biphosphate or PI(4,5)P2, a lipid that is concentrated within the inner leaflet of the plasma membrane and is strictly required for Tat secretion. Exogenous Tat has deleterious effects on several cell types, indicating that extracellular Tat is involved in evolution to AIDS. Consistent with this secretion efficiency, Tat is mainly localized at the plasma membrane of primary T-cells infected by HIV-1. A large fraction of Tat is resident at the membrane and we looked for a mechanism that could explain this retention and discovered that Tat is palmitoylated. Our studies show that Tat is palmitoylated, both in T-cells and also in ‘target' cells such as neurons and macrophages. Tat palmitoylation inhibits its secretion and is performed on Tat cysteine 31 (Tat has seven cyteines) by the enzyme DHHC20 using immunophilins (prolyl ismerases), Cyclophilin A (CypA) and FKPB12, as cofactors. Our results also indicate that the presence of Gag inhibits Tat palmitoylation. We believe that the export of CypA due to its encapsidation will make less CypA available for Tat, thereby inhibiting Tat palmitoylation. Indeed, HIV-1 encapsidates 250 copies of CypA/virion and the amount of CypA regulates the virulence of produced virions. In target cells, Tat is strongly palmitoylated and this modification induces its almost irreversible binding to PI(4,5)P2, preventing its secretion and allowing cumulative effect of minute Tat doses.Tat palmitoylation enables Tat to severely inhibit various PI(4,5)P2-dependent processes such as phagocytosis and neurosecretion. These effects of extracellular Tat likely contribute to the development of opportunistic infections and neurological disorders observed during AIDS.

Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1) est l’agent causal de la pandémie du syndrome d’immunodéficience acquise (SIDA). Les rétrovirus ont la capacité de rétro-transcrire leur génome ARN en ADN afin qu’il soit intégré dans celui de l’hôte. Les traitements antirétroviraux (ART) actuels combinent plusieurs classes d’antirétroviraux (ARV) ciblant majoritairement les enzymes virales nécessaires à la réplication du VIH-1: la reverse transcriptase (RT), la protéase (PR) et l’intégrase (IN). L’émergence et la transmission de virus multirésistants à l’ensemble des ARV illustrent la nécessité de développer de nouveaux mécanismes thérapeutiques. Les inhibiteurs catalytiques d’IN (INSTIs) utilisés dans les ART ciblent le site actif de l’enzyme et empêchent ainsi la réaction de transfert de brin de l’intégration du VIH-1. La protéine cellulaire Lens Epithelium-Derived Growth Factor (LEDGF/p75), liée à la chromatine, est l’un des principaux cofacteurs de IN. En permettant le ciblage de l’intégration dans des régions actives du génome de l’hôte, l’interaction IN-LEDGF joue un rôle crucial pour la réplication effective du VIH-1 ce qui en fait une cible de premier ordre pour de nouvelles thérapies. Au cours de ces dernières années, des inhibiteurs allostériques de l’interaction IN-LEDGF (INLAIs encore appelés LEDGINs ou ALLINIs) ont été développés afin d’inhiber l’étape d’intégration. De manière inattendue, ces molécules exercent de fait une double activité antirétrovirale. En effet les INLAIs ciblent l'intégration mais possèdent également une seconde activité plus efficace sur les étapes tardives de la réplication du VIH-1. Celle-ci se traduit par la production de virions présentant un défaut d’infectivité. Mon projet de thèse, réalisé en partenariat avec la société biopharmaceutique Mutabilis, s’est intéressé à la caractérisation de l’activité antirétrovirale d’une nouvelle classe d’INLAIs selon deux axes: (1) l’approfondissement des mécanismes d’action de ces INLAIs sur les étapes tardives de la réplication du VIH-1 ; (2) l’appréciation de leur spectre d’activité sur la réplication du virus de l’immunodéficience simienne (SIV). J’ai pu montrer que les virions produits en présence d’INLAIs développées par Mutabilis présentent un défaut de transcription inverse lors de l’infection des cellules cibles, qui les rend non infectieux. Ces molécules n’influencent pas les étapes tardives de maturation protéique et d’empaquetage de l’ARN du VIH-1 dans les virions. De façon intéressante, ces virions non infectieux sont efficacement reconnus par un panel d’anticorps neutralisants spécifiques de l’enveloppe virale du VIH-1 et conservent la capacité d’induire une réponse immunitaire T CD4+ de type Th1 dans des cellules de patients infectés. Nous avons également évalué l’effet des INLAIs sur la réplication du SIV. Des expérimentations in vitro ont permis de montrer que certaines INLAIs inhibent efficacement l’interaction IN-LEDGF mais n’induisent pas la multimérisation anormale de IN SIV contrairement à ce que nous observons pour IN VIH-1. Ces résultats ont été confirmés in vivo et indiquent que si certaines INLAIs de seconde génération montrent une activité antirétrovirale au cours des étapes précoces, elles ne sont pas capables d’inhiber efficacement les étapes tardives de la réplication du SIV. De fait, la production de virions SIV en présence de ces INLAIs n’entraîne qu’une faible diminution de leur infectivité. Mes travaux ont donc permis de mettre en évidence que les virions “inactivés“ par ces INLAIs pourraient représenter un nouveau type d’immunogènes pour l’établissement d’une réponse immunitaire anti VIH-1. Cependant l’étude du spectre d’activité suggère que bien que la capacité de certaines INLAIs à inhiber l’interaction IN-LEDGF/p75 semble relativement bien conservée entre le VIH-1 et SIV, elles sont peu efficaces sur les étapes tardives du cycle de réplication du SIV. / No abstract

L’assemblage et la propagation du Virus de l’Immunodéficience Humaine de type 1 (VIH-1) met en jeu des évènements moléculaires et cellulaires impliquant des interactions entre protéines virales et co-facteurs cellulaires, tels que les régulateurs du trafic vésiculaire des protéines. Le virus doit notamment échapper aux mécanismes de défense de l’hôte afin de se disséminer dans l’organisme. La protéine BST2 « Bone marrow STromal antigen 2 » (Tetherin/CD317/HM1.24) appartient à une famille de médiateurs de l’immunité intrinsèque de l’hôte : les facteurs de restriction. BST2 inhibe la libération des particules virales néo-formées en les séquestrant à la surface des cellules infectées. La protéine virale Vpu permet de lever cette restriction en excluant BST2 des zones de bourgeonnement viral. Les mécanismes exacts par lesquels Vpu contrecarre l’activité anti-virale de BST2 au site de bourgeonnement ne sont pas complètement élucidés, mais résultent d’une altération du trafic intra-cellulaire du facteur de restriction. Une caractérisation précise des fonctions cellulaires de BST2, encore mal définies, et des mécanismes moléculaires et cellulaires régulant cette protéine et son activité permettrait de mieux appréhender son rôle au cours de l’infection, ainsi que les mécanismes développés par Vpu pour contrecarrer son activité anti-virale. Dans cette optique, nous avons entrepris un crible protéomique dans le but d’identifier des co-facteurs cellulaires de BST2. Compte tenu de l’importance des machineries de régulation du trafic intra-cellulaire dans la biogenèse virale et les contre-mesures par lesquelles Vpu contrecarre BST2, nous nous sommes essentiellement focalisés sur deux protéines de la famille EHD (Eps15 Homology Domain) : EHD4 et EHD1, deux GTPases impliquées dans la régulation du trafic vésiculaire des protéines au niveau des endosomes précoces et de recyclage respectivement. EHD4 en particulier a précédemment été décrite comme étant un régulateur de la biogenèse de virions VIH-1 infectieux selon des modalités qui restent à définir. Les objectifs de mon projet de thèse ont été (i) d’analyser / valider le rôle d’EHD4 dans la régulation du trafic intra-cellulaire de BST2 en conditions non-infectieuses, (ii) d’évaluer le rôle d’EHD4 dans l’activité anti-virale de BST2 et son antagonisme par la protéine virale Vpu, et finalement (iii) de documenter la contribution des protéines EHD4 et EHD1 dans le de cycle de réplication du VIH-1. Nous avons pu montrer qu’EHD4 interagit avec BST2 et régule son trafic intra-cellulaire au niveau des endosomes précoces. La déplétion d’EHD4 induit une altération majeure du trafic de BST2, caractérisée par une rétention de BST2 au niveau des endosomes précoces, associée à un ralentissement de son adressage vers les compartiments de dégradation lysosomale. Dans un contexte infectieux, EHD4 ne semble pas requise pour la dégradation de BST2 induite par Vpu, ni pour l’antagonisme de son activité anti-virale par la protéine virale. Cependant, nous avons révélé une implication majeure d’EHD4 et d’EHD1 dans le cycle de réplication du VIH-1 : en effet, leur déplétion respective aboutit à un ralentissement drastique de la propagation virale. EHD4 et EHD1 favorisent le déroulement d’une étape précoce de l’infection antérieure à la rétro-transcription du génome virale dans la cellule nouvellement infectée. De plus, EHD4 et EHD1 contribuent à la biogenèse de virus infectieux : leur déplétion respective perturbe le trafic intra-cellulaire des constituants viraux, l’intégrité des zones de bourgeonnement viral et l’incorporation de la glycoprotéine d’enveloppe dans les virions nouvellement produits. Ces altérations se traduisent par une diminution de l’infectivité des virions produits en l’absence des protéines EHD4 et EHD1. / Assembly and egress of Human Immunodeficiency Virus (HIV) involve a highly orchestrated series of interactions between proteins encoded by the virus and cellular cofactors, such as regulators of intra-cellular vesicular trafficking. One key challenge for the virus is to overcome several levels of host defence mechanisms to propagate. The cellular protein BST2 (Bone marrow STromal cell antigen-2), also called Tetherin, was recently identified as a cellular restriction factor that retains viral particles at the surface of infected cells, thereby considerably reducing viral release. The accessory protein Vpu encoded by the HIV-1 counteracts this restriction by reducing BST2 expression at the viral budding sites. This process comes along with a diminished global expression of BST2 in the cells. The mechanisms underlying Vpu-mediated BST2 down-regulation at the viral budding sites are not fully understood. Studies performed in the laboratory, along with others published by international research groups, showed that this activity relies on interference with BST2’s intra-cellular trafficking. A deeper caraterization of BST2’s cellular functions and modes of regulation would allow for a better understanding of its role against HIV-1 infection and the viral countermeasures antagonizing its antiviral activity. To this aim, we performed a protemic screening in order to identify new BST2 cofactors. As HIV-1 hijacks the cellular machineries involved in the regulation of vesicular intra-cellular traffcking to promote virion biogenesis and BST2 antagonism, we focused our investigations on two hits belonging to the EHD family (Eps15 Homology Domain) : EHD4 and EHD1. Both proteins are GTPases that regulate the intra-cellular vesicular trafficking, respectively at early and recycling endosomes. EHD4 has previously been involved in the regulation of the biogenesis of infectious HIV-1 viral particles, the underlying mecanisms remaining unclear to date. The goals of the research project constituting my Ph.D were to (i) analyze / validate the implication of EHD4 in the regulation of BST2’s intra-cellular trafficking in a non-infectious context, (ii) decipher the role of EHD4 in the regulation of BST2’s antiviral activity and its Vpu-mediated antagonism, and (iii) assess the invovlment of EHD4 and EHD1 in the replication cycle of HIV-1. We showed here that EHD4 interacts with BST2 and regulates its intra-cellular trafficking at early endosomes in a non-infectious context. EHD4 depletion induces a major alteration of BST2 trafficking, as internalized BST2 seem to be retained at an early endosomal level and unefficiently targeted towards the lysosomal degradation pathway. In the context of HIV-1 infection, EHD4 does not seem to be required in the Vpu-mediated BST2 degradation, nor in the antagonism of BST2’s antiviral activity. Nevertheless, we unveiled a major involvment of both EHD4 and EHD1 in the HIV-1 replication cycle : their respective depletion leads to a severe impairment of viral propagation. EHD4 and EHD1 seem to facilitate an early step of the viral cycle prior to reverse transcription. Moreover, EHD4 and EHD1 participate in the biogenesis of infectious virions : their respective depletion alters the intra-cellular trafficking of viral components, the viral budding sites organization and the incorporation of the viral envelope glycoprotein into nascent particles. Thoses phenotypes combined result in a drastic decrease of the infectivity of virions produced in the absence of either EHD4 or EHD1.

La spironolactone (SP), est un antagoniste de l’aldostérone, utilisée dans le traitement de l’hypertension. Le traitement de cellules par la SP induit la dégradation spécifique de la protéine XPB (Alekseev et al., 2014). L’utilisation de la SP sur des lignées lymphocytaires (Jurkat T) et des lymphocytes primaires issus du sang (CD4+ activées), préalablement infectées par le VIH (type 1 ou type 2), entraîne une forte dégradation de la protéine XPB et une inhibition importante de l’infection virale. Pour confirmer la spécificité de la spironolactone sur la réplication du VIH, nous avons utilisé en parallèle l’éplérénone, analogue structurale de la spironolactone incapable de dégrader la protéine XPB. A contrario, lorsque l’on traite les cellules avec l’éplérénone, l’infection virale n’est pas inhibée. Par ailleurs, le traitement par la spironolactone a mis en évidence un effet sur l’activation de la transcription du promoteur LTR du VIH dépendante de Tat, effet qui n’est pas observé si le LTR est activé via des voies alternes (PMA et TNF). La quantification des ARN cellulaires et viraux a montré le rôle spécifique de l’action de la SP sur la transcription du promoteur LTR en présence de la protéine Tat. La spironolactone est incapable d’inhiber la transcription de promoteurs viraux différents du LTR du VIH. La spironolactone est également capable d’inhiber la réactivation de la transcription à partir du LTR du VIH dans un modèle contenant un provirus latent. Cette molécule ouvre de nouvelles perspectives concernant les molécules inhibitrices de la transcription virale et met en lumière le rôle de cofacteur de la protéine XPB dans l’infection par le VIH. / Spironolactone (SP) is an aldosterone antagonist used in hypertension treatment for many years. SP treatment is responsible for a rapid and specific degradation of the XPB protein (Alekseev et al., 2014). Jurkat and primary CD4 + T cells infected by HIV-1 or HIV-2 and treated by SP show a strong degradation of the XPB protein and an important inhibition of viral infection. To confirm specificity of SP action on HIV, we have used a structural analogue of SP, Eplerenone (EPL), which can’t degrade XPB. On the contrary, EPL is unable to inhibit infection of cells previously infected by HIV. Otherwise, SP inhibition of HIV seems to be specific of Tat dependent transcription from the HIV promoter, because activation of this promoter with PMA or TNF is not affected by SP. Quantification of viral and cellular RNA show that only LTR transcription is affected by SP. Transcription of other promoters was measured in presence of SP and Tat but no inhibition of gene transcription has been observed. Finally, SP is also able to inhibit HIV LTR reactivation from latently infected T cells. This drug appears as a new anti-HIV compound and gives new perspectives concerning transcriptional inhibitors of HIV replication. This molecule also highlights the cofactor role of XPB during HIV replication in natural target cells.

La transcription est une étape fondamentale dans l'expression des gènes. Cependant, elle reste incomplètement caractérisée dans les cellules vivantes. Pour mieux comprendre la dynamique de la transcription, notre laboratoire a amélioré le système de marquage d'ARN en utilisant la séquence codante pour MS2, facilement fusionnée avec le promoteur d'intérêt et inséré copie unique dans deux lignées cellulaires HeLa cellules. Cette construction permet une vue quantitative de la transcription, a l’échelle de la molécule unique, en temps réel. Nous avons trouvé que le VIH-1 est transcrit par des groupes de polymérases nominés convois. La transcription oscille de manière aléatoire avec des périodes actives (ON) et inactives (OFF) et est contrôlée indépendamment.Sur la base de cette découverte, nous avons étudié: (i) comment l'architecture de différents promoteurs de mammifères contrôle la cinétique transcriptionnelle; et (ii) le rôle du transactivateur transcriptionnel (Tat), le régulateur principal de la transcription du VIH-1, dans les cellules vivantes. Pour traiter ces questions, une nouvelle méthode de modélisation a été établi, combinant l'information des fluctuations transcriptionnelles avec différentes résolutions temporelles. Cela a donné une vue complète et précise du processus stochastique, décrit par le modèle de Markov. Cinq des six promoteurs de mammifères pourraient être définis par trois états, probablement contrôlés par des mécanismes différents. Le passage entre ces états est défini par les constantes de vitesse et l'écart entre eux pourrait potentiellement expliquer la différence dans la quantité d'ARN produit. De manière intéressante, nous avons constaté que les taux de passage entre les états inactifs et profondément silencieux sont la marque distinctive de différents promoteurs, suggérant que les événements cruciaux définissant les profils transcriptionnels sont en fait des événements pré-transcriptionnels.Pour étudier le rôle de Tat, des lignées cellulaires contenant un rapporteur du VIH-1 et une quantité différente de Tat ont été produites. Avec cette approche décrite ci-dessus, nous avons montré que Tat, précédemment caractérisé en tant qu'acteur dominant dans la libération de la polymérase en pause, agit longtemps avant que la transcription soit initiée. Ces résultats frappants apportent de nouvelles perspectives concernant la dynamique transcriptionnelle du VIH-1 contrôlée par Tat. / Transcription is a fundamental step in gene expression. However, it is incompletely characterized in single living cells. To address this question, our laboratory developed the improved RNA tagging system using MS2-binding protein that could easily be fused with the promoter of interest inserted in a single copy in HeLa cell lines. This construct allows quantitative, single molecule view of the transcription in a real time. We have found that HIV-1 is transcribed by groups of closely spaced polymerases referred as convoys. The transcription oscillates randomly between active (ON) and inactive (OFF) periods that are controlled independently.On the basis of this discovery, we further investigated: (i) how architecture of different mammalian promoters controls the transcriptional kinetics; and (ii) the role of transcriptional transactivator (Tat), the master regulator of in HIV-1 transcription in living cells. To address this, new pipeline for the quantification was established, combining the information of transcriptional fluctuations with different temporal resolutions. This gave the full and precise view of the stochastic switching, described by the Markov model. Five of six mammalian promoters could be defined by three states, probably controlled by different mechanisms. Switching between them is defined by the rate constants and the discrepancy among them could potentially explain the difference in the amount mRNA produced. Interestingly, we found that switching rates between inactive, deeply silent states are the hallmark of different promoters, suggesting that the crucial events defining the transcriptional profiles are in fact pre-transcriptional events.To address the role of Tat, cell lines containing HIV-1 reporter and different amounts of Tat were produced. With the above described approach, we found that Tat, previously characterized as dominant player in the release of the paused polymerase, actually acts long before the transcription is initiated. These striking results bring new insights of HIV-1 transcriptional dynamics controlled by Tat.

Se asume que los factores como la discriminación, el hacinamiento, la promiscuidad y la pobreza determinan que la tasa de infección de la población masculina entre los 25 y 40 años sea proporcionalmente mayor, sin embargo, existen otros factores, (como un inadecuada aplicación de los protocolos de atención) que podrían llegar a ser determinantes para que este fenómeno se manifieste bajo esas características. Nuestro trabajo busca explicar cuán determinante son los eventuales problemas que pueda tener la gestión desde diversos aspectos: el normativo, el presupuestal, la carencia de personal, la desarticulación en las compras, que de una manera directa o indirecta inciden en lograr la adherencia al tratamiento del TARGA (Tratamiento de Gran Actividad) en los beneficiarios del mismo. Al respecto, adicionalmente consideramos que un adecuado manejo de los protocolos de atención y un posterior seguimiento por parte de los profesionales de la salud es fundamental. En ese sentido, planteamos la existencia de un vínculo entre una adecuada gestión así como una correcta aplicación de los protocolos de atención −con un real enfoque en derechos humanos− como factor que logre la adherencia al tratamiento en la población con VIH-SIDA. / Tesis

Les patients HIV controllers (HICs) sont des patients infectés par le VIH contrôlant spontanément la réplication virale sans traitement anti-rétroviral (TARV). Certains de ces patients présentent, au cours de leur suivi, une baisse de leurs lymphocytes T CD4 (LT CD4) et parfois, perdent le contrôle antiviral. Nous avons ainsi voulu étudier les paramètres d’activation immunitaire et d’inflammation systémique chez ces patients.Dans le travail n°1, nous avons quantifié plusieurs biomarqueurs de l’inflammation, et nous avons mis en évidence qu’en dépit d’une charge virale ARN VIH très faible, les HICs présentaient des taux de TNFα, IP10 et CD14 soluble anormalement élevés. La chimiokine IP10, produite sous l’effet des IFN de type I et II, était celle qui permettait le mieux de distinguer le profil inflammatoire des HICs par rapport aux témoins non infectés ou aux patients progresseurs. Notamment, les taux d’IP10 étaient inversement corrélés aux LT CD4 circulants. Nous avons poursuivi cette analyse dans le Travail n°2 par l’analyse en qPCR de gènes induits par l’Interféron (ISGs), au sein des LT CD4, LT CD8 et monocytes triés ex vivo. Le niveau d’expression des ISGs et leur régulation étaient différents selon le type cellulaire. En outre, le gène ifitm1 était surexprimé au sein des LT CD4 des HICs. Son rôle exact mérite d’être caractérisé précisément. Enfin, nous avons analysé les causes d’échappement immunologique et virologique des HICs de la cohorte ANRS CO21 CODEX, montrant queles taux de LT CD4, de charge virale ultra-sensible et d’IP10 à l’inclusion étaient anormaux chez les patients à risque d’échappement.Ces résultats soulignent donc que chez certains HICs, une inflammation anormale persiste. La place de ces biomarqueurs pour identifier les HICs à risque de progresser, chez lesquels un TARV devrait être instauré, doit être précisée. De même, le ciblage de ces voies d’activation immunitaire doit être étudié afin d’en réduire les conséquences. / HIV controllers patients (HICs) are HIV-infected patients who spontaneously control the viral replication without anti-retroviral treatment (ART). Some of these patients experience a decline of their CD4 T cell count (CD4 Tc) and/or lose their ability to control the virus during follow-up. Our aim was to study the parameters of immune activation and systemic inflammation in such settings.In the first article, we quantified several biomarkers of inflammation in HICs, and we highlighted that despite very low circulating HIV RNA viral load, HICs had higher levels of TNF, soluble CD14 and IP10 than healthy volunteers. IP10, depending on the production of type I and II IFN, was the one that allowed the better distinction in the inflammatory profile of HICs compared with uninfected controls or viremic patients. In particular, IP10 levels were negatively correlated to circulating CD4 T cell counts. We continued this analysis by performing qPCR analyses of the expression of 4 Interferon stimulated genes (ISGs) in sorted circulating CD4 T lymphocytes, CD8 T lymphocytes and monocytes ex vivo. The level of ISGs and their regulation differed depending on the cell type. In addition, Ifitm1 was overexpressed in HICs’ CD4 T cells. His precise role in antiviral control and/or regulation of inflammation should be further characterized. Lastly, we analyzed the immunological and virological progression causes in the HICs ANRS CO21 CODEX cohort, showing that CD4 T cell counts (nadir and at inclusion), as well as ultra-sensitive HIV viral load and IP10 levels at inclusion were abnormal in patients at risk of progression. These results point out that in some HICs, abnormal inflammation persists. The role of these biomarkers in the biological follow up of HICs must be specified to better identify patients at risk of progression, in which ART should be earlier initiated. Similarly, immunomodulatory drugs should be further studied in order to reduce the long term consequences of persistent inflammation in HICs.

L’objectif de cette thèse est de décrire la prise en charge en France des femmes enceintes infectées par le VIH à l’ère des multithérapies, de mesurer les écarts par rapport aux recommandations, d’identifier des facteurs liés à des prises en charge non optimales du point de vue du risque de transmission et d’améliorer les recommandations pour certaines situations minoritaires encore mal étudiées. Ce travail est issu des données de l’Enquête Périnatale Française (ANRS-EPF), la seule cohorte nationale et l’une des plus larges sur le plan international, avec 17 491 couples mères-enfants inclus depuis 1986.Actuellement, presque toutes les femmes sont traitées par multithérapie (96,5% en 2009) et le taux de transmission est inférieur à 1% (0,6% ; IC95% : 0,2-1,4). Les prises en charge non optimales du point de vue de la prévention de la transmission mère-enfant du VIH (PTME)(dépistage du VIH tardif, absence ou retard à l’initiation des traitements antirétroviraux pendant la grossesse, en perpartum ou en prophylaxie post-natale, échec virologique en fin de grossesse, accouchement par voie basse malgré une charge virale non contrôlée, allaitement maternel) sont de plus en plus rares en France (0,2% à 5,5% en 2009). Le taux de césarienne reste cependant nettement plus élevé qu’en population générale, du fait notamment d’un taux élevé de césariennes programmées malgré une charge virale contrôlée, ce qui n’est pas conforme aux recommandations. On n’observe pas pour autant un taux de transmission plus bas pour les césariennes programmées lorsque la charge virale est contrôlée.L’immigration en provenance d’un pays d’Afrique sub-saharienne est associée à un diagnostic du VIH plus tardif pendant la grossesse, mais l’accès à la PTME et l’observance semblent similaires à ceux des Françaises de métropole, une fois le diagnostic établi. La non divulgation du statut VIH maternel au père de l’enfant, plus fréquente chez les africaines, est associée à une PTME moins optimale, mais sans augmentation de la transmission mère–enfant du VIH.Nous avons également évalué les recommandations pour certaines situations minoritaires.Pour les femmes infectées par le VIH-2 (2,6% des femmes de la cohorte EPF), dont le risque de transmission mère-enfant est spontanément faible, nos résultats contribuent à justifier une prise en charge moins intensive que celles des femmes infectées par le VIH-1. Pour les femmes nécessitant une amniocentèse, associée à un risque accru de transmission mère-enfant avant l’ère des multithérapies, nos résultats ne montrent pas d’augmentation de risque chez les femmes traitées par multithérapie.Nos résultats sont globalement encourageants pour un système offrant un accès universel et gratuit aux soins pour le VIH, facilitant ainsi l’accès aux soins aux populations en situation de précarité, qui restent néanmoins les plus à risque de prises en charge non optimales. / The objective of this Ph.D thesis is to describe the care received by HIV-infected pregnant women in France in the era of multitherapy, to assess how actual practices differ from recommendations, to identify factors related to non optimal care for prevention of mother-to child HIV transmission (PMTCT) and to improve recommendations for some minority situations that have not been well evaluated.Work for this thesis was done using data from the French perinatal cohort ANRS-EPF, the only national multicenter cohort and one of the largest, having included 17 491 mother-child couples since 1986.Currently, almost all women are treated with multitherapy (96.5% in 2009) and the transmission rate is below 1% (0.6%; 95%CI: 0.2-1.4). Non optimal care for PMTCT (late HIV diagnosis, lack or late initiation of antiretroviral treatment during pregnancy, intrapartum and postnatal prophylaxis, virological failure at delivery, vaginal delivery despite uncontrolled viral load, maternal breastfeeding) has become increasingly rare in France (between 0.2% and 5.5% in 2009). The cesarean section rate is however clearly higher than in the general population, most notably due to a higher rate of elective cesarean section among women with a controlled viral load, which does not comply with the recommendations. And yet elective cesarean section performed on women with a controlled viral load does not result in a lower transmission rate.Migration from a sub-Saharan African country is associated with a later HIV diagnosis during pregnancy, but access to PMTCT and adherence seem similar once HIV infection is diagnosed. Failure for a mother to disclose her HIV status to the child’s father, which occurs more frequently with African women, is associated with less optimal PMTCT strategies but without any increase in MTCT rate.We have also evaluated the recommendations for some minority situations. For HIV-2infected women (2% of EPF cohort), who had a spontaneously lower MTC rate, our results contribute to justifying a less intensive PMTCT than for HIV-1 infected women. For women needing an amniocentesis, which, before the multitherapy era, was associated with an increased transmission rate, our results suggest that the transmission risk is no longer greater for women being treated by multitherapy.Our findings are encouraging as they demonstrate the effectiveness of a health care system which promoting free universal access to HIV care has succeeded in reaching out the most under privileged populations, thereby making it easier for them to receive optimal care although they remain at risk for non optimal PMTCT practices.

L'effet protecteur de la circoncision masculine (CM) contre l'acquisition hétérosexuelle du VIH chez les hommes a été démontré dans trois essais contrôlés randomisés menés en Afrique australe et de l'Est, et sa généralisation a été recommandée par l’OMS et l’ONUSIDA comme une composante complémentaire importante des stratégies de prévention du VIH dans les pays à forte incidence du virus et bas taux de CM. Cependant, la généralisation de la CM dans les communautés ou elle n’est pas une norme sociale pose de nombreux défis en ce qui concerne son acceptabilité, son implémentation, son acceptation et son impact sur les comportements sexuels ainsi que sur les connaissances, attitudes et pratiques concernant la CM. Le projet ANRS 12126 Bophelo Pele a été implémenté à la suite des recommandations internationales dans la communauté d’Orange Farm, en Afrique du Sud, site du premier essai randomisé contrôlé sur la CM, et communauté cible de cette stratégie. Les activités de recherche menées au sein du projet prouvent que la généralisation de la CM est acceptable et réalisable rapidement dans une communauté à ressources limitées, selon les directives des instances internationales, de manière sure et coût-efficace. Son acceptation parmi les hommes non-circoncis est satisfaisante. De plus, trois ans après l’implémentation du projet, et bien que les connaissances envers la CM et son effet sur le risque du VIH restent à être améliorées, aucune différence de comportement sexuel n’a été décelée entre les hommes circoncis et les hommes non-circoncis ainsi qu’entre les partenaires des hommes circoncis et celles des hommes non-circoncis. La CM comme méthode de prévention du VIH dans les communautés hyperendémiques est donc une stratégie qui promet d’avoir un impact considérable sur l’épidémie en Afrique australe et de l’Est. / The protective effect of male circumcision (MC) on HIV heterosexual acquisition among men was demonstrated in three randomized controlled trials conducted in Southern and Eastern Africa, and its roll-out has been recommended by the WHO and UNAIDS as an important complementary component of HIV prevention strategies in high incidence communities with low rates of MC. However, the scale-up of MC in communities where it is not a social norm raises several challenges in regards to its acceptability, its implementation, its uptake, and its impact on sexual behavior as well as knowledge, attitudes and practices about MC. The ANRS 12126 Bophelo Pele project was implemented following the international recommendations in the community of Orange Farm (South Africa), site of the first MC randomized controlled trial, and target community of this strategy. Research activities conducted to evaluate the project show that the roll-out of MC is acceptable and can be implemented quickly in limited resources settings according to international recommendations in a safe and cost-effective manner. MC uptake among uncircumcised men is satisfactory. In addition, three years after project implementation, no difference in sexual behavior between circumcised men and uncircumcised men and between female partners of circumcised and uncircumcised men was detected, although knowledge and attitudes about MC and its association with HIV could be improved. MC as an HIV prevention method in hyperendemic communities is a promising strategy which can have a considerable impact on the epidemic in Eastern and Southern Africa.