Les macrophages jouent un rôle important dans l’infection par le virus d’immunodéficience humaine de type-1 (VIH-1) et sont suspectés d’être des réservoirs viraux, empêchant ainsi l’élimination complète du virus chez les individus infectés. Cinquante gènes ont été sélectionnés à la suite d’une étude transcriptomique comparant l’expression génique entre des cellules spectatrices (bystanders) ou infectées par le VIH-1. Parmi ces gènes, l’expression d’une enzyme impliquée dans le cycle du folate (Gamma-Glutamyl Hydrolase ; GGH), est augmentée rapidement à la suite de l’infection. Nous suggérons que dans les macrophages dérivés de monocytes (MDM), une concentration faible de folate pourrait jouer un rôle protecteur en limitant la disponibilité des nucléotides nécessaire au VIH-1 lors de l’infection. Notre modèle expérimental est basé sur l’identification de MDM productivement infectés par un clone moléculaire de tropisme R5 du VIH-1 exprimant tous les gènes viraux ainsi qu’une petite protéine murine membranaire (Heat Stable Antigen; HSA). Ce virus a servi à infecter des MDM transfectés avec de petits ARN interférents (siRNA) ou exposés à des inhibiteurs chimiques. Ces expériences ont permis d’observer l’effet de l’extinction génique de ces enzymes durant l’infection par le VIH-1. Après 3 à 18 jours avec le virus, le pourcentage de cellules productivement infectées est évalué par cytométrie en flux ainsi que par ELISA ciblant la capside virale (p24). La diminution de l’expression de certaines enzymes régulant le niveau de folate intracellulaire (ex. GGH, FPGS et MTHFR) fait augmenter le nombre de cellules productivement infectées par le virus. De plus, le traitement au Raltitrexed (RTX), un inhibiteur de la Thymidylate Synthase (TYMS), avant l’infection mène à un blocage de la réplication virale. Les résultats montrent donc que des interactions réciproques entre le virus et le cycle du folate pourraient être des éléments déterminants dans la susceptibilité des MDM à l’infection par le VIH-1. / Macrophages plays an important role in HIV-1 infection. These cells are suspected to act as a viral reservoir preventing complete virus eradication in infected individuals. Following a transcriptomic study, fifty genes were selected based upon their differential expression between non-infected, infected and bystander populations. One of those genes, coding for Gamma-Glutamyl Hydrolase (GGH), an enzyme involved in folate metabolism, was upregulated rapidly after HIV-1 infection before returning to a basal state. We propose that in monocyte-derived macrophages (MDM), a low folate concentration may play a protective role by limiting nucleotide availability for HIV-1 during the process of infection. We have developed an experimental model based on MDM identification productively infected with a R5 tropism HIV-1 molecular clone expressing all viral genes and a small membrane murine protein (Heat Stable Antigen; HSA). This virus was used to infect MDM transfected with small interfering RNAs (siRNA) or exposed to chemical inhibitors. The purpose of those experiments was to assess the effect of genetic downregulation of important folate proteins during HIV-1 infection. Between 3 and 18 days post-infection, percentage of productively infected cells was evaluated with flow cytometry or ELISA targeting the viral capsid protein p24. Downregulation of important enzymes involved in intracellular folate retention (e.g. GGH, FPGS and MTHFR) increased the number of cells productively infected with HIV-1. Also, Raltitrexed (RTX), a specific inhibitor of Tymidylate Synthase (TYMS), was able to inhibit viral replication when used before infection. Those results show that an interplay between HIV-1 and folate cycle may play a decisive role in MDM susceptibility to virus infection.

Ce mémoire présente la mise en place des techniques de fluorescence en milieu biologique pour mieux comprendre le principe des interactions entre macromolécules biologiques ainsi que leurs mécanismes catalytiques. Dans ce contexte, nous avons appliqué trois méthodes d'analyse de la fluorescence. Une première technique d'analyse dynamique, la spectroscopie de cross-corrélation de fluorescence, basée sur des mesures en micro-volume et sur une faible concentration moléculaire, a essentiellement été appliquée à étudier l'activité hélicase en mesurant la corrélation croisée des fluctuations de fluorescence entre deux molécules d'ADN complémentaires. En particulier, l'activité d'hélicase de la protéine E.Coli RecQ et l'activité d'annealing pour la protéine RecQ5 humaine ont été étudiées. Les performances de la technique FCCS pour appréhender l'étude des activités enzymatiques de la famille des hélicases RecQ ont été validées par nos résultats. Une deuxième technique d'analyse dynamique qui nous permet de mesurer l'anisotropie de fluorescence statique a été appliquée pour comprendre l'effet de deux voies de résistances au Raltégravir (N155H et G140S/Q148H) sur la réplication virale du virus VIH-1 et sur les propriétés enzymatiques de l'intégrase du VIH (INs). Les applications de cette technique nous ont permis de démontrer la mutation Q148H joue un rôle prépondérant pour la résistance au Raltegravir, tandis que la mutation G140S augmente la fitness virale dans le contexte de la double mutation G140S/Q148H. Une troisième technique d'analyse dynamique, le déclin de la photo luminosité résolue en temps de la fluorescence, a été appliquée à caractériser les propriétés de fluorescence de nanocristaux de CdTe couronnés par MPA. Cette approche a confirmé les avantages des nanocristaux et leurs applications pour le marquage de fluorescence. En conclusion, ce mémoire inclus les principes et les applications variées des techniques de fluorescence qui sont engagées à intégrer la domaine différente (lumière, photoniques et biologie) dans la même domaine biophotonique.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Depuis sa découverte en 1983, le virus du SIDA ne cesse de faire des ravages. Malgré l’apparition de la thérapie HAART, qui permet de prolonger l’espérance de vie des individus atteints, aucun traitement n’est actuellement disponible pour prévenir ou éradiquer complètement l’infection. Le virus mute beaucoup ce qui lui confère rapidement une résistance à l’ensemble des traitements utilisés. L’objectif actuel du monde scientifique est donc de développer d’autres cibles qui pourraient restreindre les effets indésirables des médicaments actuels tout en diminuant l’émergence de souches virales résistantes. Afin de développer ces nouveaux traitements, il est essentiel de mieux comprendre le comportement du virus et ce, sous diverses conditions de l’organisme. Mon projet de doctorat s’inscrit dans cette thématique puisqu’il a permis d’étudier le comportement du virus suite à la stimulation du TLR2, un récepteur essentiel à la reconnaissance, entre autre, de structures spécifiques des bactéries Gram positives. L’objectif global consistait à déterminer si la stimulation de ce TLR, par un ligand synthétique, avait des effets sur l’état d’activation et le taux d’infection des lymphocytes T CD4+ naïfs et mémoires de même que celui des cellules dendritiques. Les résultats obtenus indiquent que la stimulation du TLR2 augmente l’infection de ces deux types cellulaires et favorise également le transfert du virus des cellules dendritiques aux lymphocytes T CD4+. Sachant que l’activation des cellules favorise l’infection par le VIH 1 et que les produits bactériens présents dans la circulation sanguine lors de la translocation microbienne activent les lymphocytes T CD4+ et les cellules dendritiques, toutes les conditions sont alors réunies pour mener à une hyperactivation des cellules immunes. Ces résultats démontrent que la reconnaissance des produits microbiens par les TLR participe à la dissémination de l’infection en favorisant l’activation de cellules permissives à l’infection. / Since its discovery in 1983, HIV-1 continues to destroy many people lives and no treatment is actually available to treat or prevent infection. Despite the utilization of HAART therapy, the epidemy is still increasing and the worldwide really need new treatments. Due to his high capacity of mutations, HIV-1 rapidly develops resistance against all available treatments. The major aim of scientific community is to develop new therapeutics using different targets to try to avoid and control the resistance phenomenon. To develop these treatments, it is very important to acquire a better understanding of the HIV-1 biology. My doctorate project is tightly related to this because it permits to study the reaction of HIV-1 following TLR2 stimulation, a receptor very useful to sense pathogens. Since microbial translocation is a phenomenon frequently observed in HIV-1-patients, characterized by the presence of bacterial compounds into bloodstream, we evaluated if TLR2 stimulation, with a synthetic ligand, could modulated infection process. Our global objective was to determine if this stimulation could change the activation state and influence the infection in both CD4+ T lymphocytes and dendritic cells. Our results confirmed that TLR2 stimulation increases infection in both cell subtypes and also increases the transfer of viruses from dendritic cells to CD4+ T lymphocytes. Knowing that cell activation favors HIV-1 infection and that bacterial compounds present into bloodstream during microbial translocation stimulate TLR2 stimulation activates CD4+ T cells and dendritic cells, all conditions are put together to favors hyperactivation of the immune system. Our results demonstrate that TLR2 stimulation participates to HIV-1 dissemination by triggering activation of immune cells.

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Le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) infecte et se réplique dans les cellules du système immunitaire. À sa sortie de la cellule, le virus s’enveloppe d’une partie de la membrane cellulaire et acquiert alors certaines des protéines membranaires de la cellule hôte. C’est le cas de la protéine HLA-DR du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMH-II) nécessaire à la présentation antigénique. Son incorporation par le virus augmente le potentiel infectieux et contribue à la persistance du virus. Vpu est une protéine du VIH-1 qui contribue au bourgeonnement viral. Une étude récente a montré que Vpu pourrait diminuer l’expression de HLA-DR mature à la surface des cellules infectées. Toutefois, il est aussi reconnu que Vpu module l’acquisition de HLA-DR mature par le VIH-1. Ces résultats pouvaient être expliqués par un contrôle de la localisation intracellulaire de HLA-DR et/ou des protéines structurales du VIH-1 par Vpu. En somme, Vpu pourrait favoriser les interactions spécifiques entre HLA-DR mature et le VIH-1 tout en diminuant l’expression générale de HLA-DR mature à la surface de la cellule. Nous avons souhaité confirmer ce double rôle de Vpu qui est important dans la pathogénèse du virus puisqu’il bénéficie ainsi des avantages de l’incorporation du HLA-DR mature tout en court-circuitant son rôle dans la réponse antigénique normale. Il est également admis que le virus bourgeonne à partir des microdomaines (radeaux lipidiques) de la cellule hôte. Ces régions de la membrane sont riches en cholestérol et constituent le lieu d’expression préférentiel des molécules de HLA-DR mature. Lors d’un traitement avec de la Simvastatin™, les radeaux lipidiques sont affectés car cette drogue inhibe la synthèse du cholestérol et de surcroit, diminue l’expression de HLA-DR mature à la surface cellulaire. L’usage de la Simvastatin™ nous a renseigné sur l’endroit où le virion pouvait interagir et éventuellement incorporer la molécule de l’hôte HLA-DR dans son enveloppe. Ce projet de recherche à permis de caractériser les interactions entre Vpu et HLA-DR et ainsi de mieux comprendre les mécanismes par lesquels Vpu module à la fois l’expression de HLA-DR à la surface des cellules infectées ainsi que son incorporation sur les virions. Les études conduites en microscopie confocale par co-marquage fluorescent de Vpu et HLA-DR ont conduit à la mise en évidence de l’existence d’une interaction entre Vpu et HLA-DR au sein de la cellule infectée. Les mesures de l’expression de HLA-DR à la surface de cellules infectées et de son incorporation à la surface des virions à l’aide des techniques de cytométrie en flux et d’immunocapture ont également permis de confirmer la modulation de l’expression de HLA-DR par Vpu. Enfin, le traitement des cellules infectées avec la Simvastatin™ nous a permis d’émettre l’hypothèse que l’acquisition de HLA-DR s’effectuait à une étape antérieure au bourgeonnement viral. Pour finir, nous avons tenté de corréler les différences observées dans la pathogénèse de certains sous-types viraux avec la variabilité de la séquence de Vpu entre ceux-ci, en lien avec une différence de localisation subcellulaire de Vpu. Les études conduites dans le cadre de mon projet de maîtrise ont contribués à une meilleure compréhension des mécanismes d’acquisition des molécules de l’hôte et de leur possible répercussion sur la pathogénèse du VIH-1 par différents sous-types viraux. Elles renseignent également de manière substantielle sur le rôle de Vpu, protéine dont le rôle est demeuré relativement méconnu dans la pathogénèse du VIH-1 ainsi que sur les mécanismes d’acquisition des molécules de l’hôte par le VIH-1. Les résultats présentés dans ce mémoire devraient susciter un regain d’intérêt pour cette protéine ainsi que pour les mécanismes d’incorporation des molécules de l’hôte par le VIH-1. / The type-1 human immunodeficiency virus (HIV-1) infects and replicates itself in the immune system cells. When it buds out, the virus covers itself with a part of the plasma membrane and then acquires some of the host membrane proteins. It is the case for the HLA-DR protein from the major histocompatibility complex class II (MHC-II) necessary for antigen presentation. Its viral incorporation increases the infectious potential and contributes to viral persistence. Vpu is an HIV-1 protein which contributes to the viral budding process. A recent study showed that Vpu could decrease the mature HLA-DR expression at the infected cell surface. Nevertheless, it is also known that Vpu modulates the mature HLA-DR acquisition by HIV-1. Those results could be explained by a control of the intracellular localization of HLA-DR and/or some HIV-1 structural protein by Vpu. In summary, Vpu could promote specific interactions between mature HLA-DR and HIV-1 while decreasing the general expression of mature HLA-DR at the cell surface. We wished to confirm the dual role of Vpu which is important in the viral pathogenesis by getting the mature HLA-DR incorporation advantages while short-circuiting its role in the normal antigen response. It is also accepted that the virus buds out from the infected cell lipid raft. These region are highly enriched with cholesterol and the preferential expression location of mature HLA-DR. With a Simvastatin™ treatment, the lipid raft are disrupt because this drug inhibit the synthesis of cholesterol, therefore down-modulating the mature HLA-DR expression at the cell surface. Using Simvastatin™ inform us on where the virus could possibly acquire the mature host molecule HLA-DR in its envelop. This research project allowed us to characterise the possible interactions between Vpu and HLA-DR that led to a better understanding of the mechanism by which Vpu modulates HLA-DR at the infected cell surface and its viral incorporation. The study conducted by confocal microscopy using multiple fluorescent tagging of Vpu and HLA-DR has led to the evidence of an interaction between Vpu and mature HLA-DR in an infected cell. The measurement of the cell surface expression of HLA-DR and its viral incorporation by flow cytometer and immunocapture techniques also allowed the confirmation of the Vpu modulation on HLA-DR expression. Finally, the Simvastatin™ treatment on infected cells allowed us to hypothesis that the mature HLA-DR acquisition was done at an earlier stage that the viral budding. To conclude, we also attempted to correlate the difference in the pathogenesis of some HIV-1 subtype with the sequence variability of Vpu between them: a link with a different subcellular localization of Vpu. The studies that have been performed in order to complete my master diploma have contributed to a better understanding of the acquisition mechanism of certain host molecules and their impact on different sub-types of HIV-1 pathogenesis. They also give substantial information on the roles of Vpu, a virus-encoded protein whose involvement in HIV-1 pathogenesis remains to be defined and on the acquisition mechanism of some host molecule by HIV-1. The results presented in this thesis will probably arouse an interest renewal for this protein and for the host molecule incorporation mechanism used by HIV-1.

Les microARN (miARN) sont des acides ribonucléiques (ARN) endogènes, d’environ 19 à 24 nucléotides (nt), produits lors du clivage d’une structure d’ARN en forme de tige-boucle par la ribonucléase III (ARNase III) Dicer. Il a été rapporté que le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1), en période de latence dans les lymphocytes T CD4+, produit un court transcrit d’ARN appelé « Trans-Activation Response element » (TAR) et que celui-ci est sujet au clivage par Dicer, ce qui génère deux miARN fonctionnels, soit miR-TAR-5p et miR-TAR-3p. Il a donc été suggéré que les miARN dérivés de TAR pourraient jouer un rôle dans la latence du VIH-1. L’objectif, au cours de ma maîtrise, était de déterminer le rôle potentiel de ces miARN dans la régulation de l’expression des gènes de l’hôte en utilisant les cellules en culture J-lat et Jurkat exprimant miR-TAR-5p et miR-TAR-3p de manière stable. Suite à cela, une analyse protéomique grande échelle iTRAQ a été effectuée pour tenter de faire la lumière sur le rôle potentiel des miARN dérivés de l’ARN TAR du VIH-1. En conclusion, il a été montré que la majorité des protéines d’intérêts sont réfractaires à une régulation génique par les miARN. Par contre, ceci ne supporte pas l’idée que ces miARN ne possèdent aucun rôle, d’où l’importance des résultats protéomiques qui ont montré que plusieurs protéines sont potentiellement régulées par les miARN viraux.

L’établissement de latence dans les lymphocytes T CD4+ mémoire est une des barrières majeures à l’éradication du VIH-1. Ces cellules infectées, mais qui sont peu ou pas transcriptionnellement actives sont immunisées aux trithérapies combinées qui ciblent les étapes de réplication virale. Les thérapies actuelles ne permettent cependant pas l’élimination des cellules déjà infectées. La stratégie « Shock and Kill », qui repose sur l’utilisation d’agents favorisant la réactivation virale dans les cellules infectées de façon latente, est prometteuse et pourrait, théoriquement, permettre l’élimination du VIH-1. Cependant, les agents actuellement étudiés sont non-discriminant envers les différentes populations cellulaires, infectées ou non. De plus, l’étude de l’impact de ces agents sur les macrophages, une population cellulaire clé dans l’établissement de l’infection et dans la progression de la maladie, semble avoir été négligée au détriment d’études spécifiquement axées sur les lymphocytes T CD4+. Nos résultats ont montré que le traitement des macrophages primaires humains avec les agents réactivateurs de la latence (LRA), particulièrement la bryostatin-1, un activateur de la voie PKC, est associé avec des augmentations importantes dans l’expression et la sécrétion de médiateurs proinflammatoires tels le CCL2/MCP-1, le CCL5/RANTES, l’IL-8/CXCL8 et le TNF. Ces modulations ne sont pas observées chez les lymphocytes T CD4+. De plus, la susceptibilité des macrophages à l’infection par le VIH-1 est diminuée suivant le traitement avec les agents réactivateurs. Finalement, le traitement des macrophages infectés à l’aide de la bryostatin-1 est associé à une diminution importante de la production ou du relargage de particules virales. Ces résultats montrent que l’effet des LRA sur les différentes populations cellulaires est très variable et qu’une meilleure connaissance des effets de ceux-ci est nécessaire. / Latency establishment in memory CD4+ T-lymphocytes is a major obstacle to HIV-1 eradication. Those infected, but poorly transcriptionally, cells are immune to combinatory antiretroviral therapy which target HIV-1 replication steps. Those therapie, therefore, don’t allow infected cells elimination. The Shock and Kill strategy, which relies on the use of agents that promote viral reactivation in latently infected cells is promising and could, theoretically, allow the elimination of HIV-1. However, the agents currently studied are non-discriminating towards the different cell populations, infected or not. In addition, the study of the impact of those agents on macrophages, which is a key cell population in the establishment of infection and progression of the disease, seems to have been neglected at the expense of studies specifically focused on CD4+ T lymphocytes. Our results have shown that the treatment of human primary macrophages with latency reactivating agents (LRAs), particularly the PKC activator bryostatin-1, is associated with a significant increase in the expression and secretion of pro-inflammatory mediators such as CCL2/MCP-1, CCL5/RANTES, IL-8/CXCL8 and TNF. These modulations are not observed in CD4+ T cells. In addition, the susceptibility of macrophages to HIV-1 infection is decreased following treatment with LRAs. Finally, the treatment of infected macrophages with bryostatin-1 is associated with a significant decrease in the production of viral particles. Those results show that the effect of LRAs on the different cell populations is very variable and that a better comprehension of the effects of these is necessary.

Cette étude porte sur le rôle des personnes séropositives témoignant de leur vécu dans la prévention du VIH/sida. Il s'agit d'une recherche qualitative qui, principalement, vise à comprendre le rôle des personnes séropositives témoignant de leur vécu pour la prévention du VIH/sida et les perceptions qu'elles ont de l'impact de leur implication. La recherche est menée dans la Ville de Québec auprès de sept participants. Les cInq principaux interviewés sont des personnes atteintes du VIH/sida qui participent à des activités de prévention par les témoignages de leur vécu. En plus, deux intervenants professionnels, oeuvrant pour la prévention et accompagnant des personnes séropositives, ont été rencontrés en tant qu'informateurs-clés. Afin d'obtenir de l'information, des entrevues semi-dirigées ont été réalisées. Ensuite, les résultats des entrevues ont été codés, puis analysés et interprétés. Il ressort de cette étude que les personnes séropositives jouent, de leur point de vue, un rôle important dans la prévention du VIH/sida grâce à leurs témoignages. En effet, ces quelques personnes ont atteint différentes catégories de la population et elles témoignent avoir eu des réactions positives et de bons commentaires de la part du public qui les a entendus.

L’immunopathogenèse de l’infection au VIH-1 est principalement causée par la déplétion des LT CD4 (lymphocytes T-CD4). Cette mort des LT CD4 dépend de plusieurs facteurs comme la lyse des LT CD4 infectés et la présence de vésicules extracellulaires et d’exosomes libérées par les cellules dendritiques et les LT CD4 infectés au VIH-1. L’analyse protéomique des exosomes issus des cellules dendritiques mises en culture avec le VIH-1 a révélé la présence de molécules pro-apoptotiques comme le Dap-3 (Death Associated Protein 3). Nous avons proposé comme hypothèse que le Dap-3 puisse être contenu dans d’autres types de vésicules extracellulaires et que le Dap-3 vésiculaire contribue à la déplétion des LT CD4. Après avoir optimisé l’immunobuvardage avec l’anti-Dap-3, nous avons déterminé la présence de Dap-3 dans les vésicules extracellulaires issues des cellules RAJI-CD4-DCIR infectées au VIH-1. L’utilisation de gradients de vélocité nous a permis d’observer la présence de Dap-3 dans les fractions du gradient contenant les exosomes issus des cellules RAJI-CD4-DCIR infectées, mais également dans d’autres fractions du gradient de vélocité encore non caractérisées. Chez les patients, nous avons montré une hétérogénéité des vésicules extracellulaires dans les fractions du gradient de vélocité issues des plasmas des patients VIH-1+. Ces résultats indiquent la présence de plusieurs populations de vésicules extracellulaires séparées par la méthode du gradient de vélocité. Enfin, la transfection des cellules RAJI-CD4-DCIR et des cellules dendritiques a été mise au point avec les ARN anti-sens de Dap-3 afin de produire éventuellement des vésicules Dap-3 négatives. Ce projet de recherche aura permis de valider les outils nécessaires à la poursuite de l’étude du rôle de Dap-3 dans la pathogenèse de l’infection au VIH-1.