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

Le travail décrit dans ce manuscrit vise à caractériser les voies de résistance aux inhibiteurs de CCR5. Lors d’une première étape, nous avons développé un test phénotypique clonal nous permettant d’une part d’identifier le tropisme viral et d’autre part de mesurer la résistance aux inhibiteurs des CCR5. Des virus à tropisme R5 ou X4 représentant aussi peu que 0,4% d’un mélange de populations virales sont détectables par ce test, démontrant ainsi sa sensibilité. De plus, grâce à son approche clonale, cette technique permet de différencier les virus à tropisme double de populations virales mixtes. Par la suite, nous avons étudié l’impact des mutations dans les régions variables de la protéine gp120 de l’enveloppe du virus VIH-1 sur la résistance aux inhibiteurs de CCR5. Pour ce faire, nous avons généré des virus résistants par passage des isolats CC1/85 et BAL, en présence de concentrations sous-inhibitrices de maraviroc (MVC) et vicriviroc (VCV). Après quelques passages du virus CC1/85 en présence de MVC, certaines sont apparues dans differentes régions de la gp120. Par la suite, nous avons sélectionné trois mutations dans les domaines variables de la gp 120, V169M en V2, L317W en V3 et I408T en V4 pour construire des virus contenant des mutations simples, doubles et triples afin d’évaluer la contribution des mutations individuelles ou combinées au phénotype de résistance. Nous avons déterminé la sensibilité de chaque mutant à MVC et VCV, le pourcentage d’infectivité et le tropisme viral par rapport au phénotype sauvage. Tous les mutants ont conservé le tropisme R5 et ont montré une diminution d’infectivité par rapport au contrôle. Nos résultats ont montré que les mutants qui portent des mutations en V4 (I408T) ont eu le plus d'impact sur la susceptibilité au MVC. Finalement, nous avons voulu évaluer l’activité antivirale d’un nouvel inhibiteur de CCR5, VCH-286 avec d’autres inhibiteurs de CCR5 tels que MVC et VVC ainsi que ses interactions avec des médicaments représentatifs de différentes classes d’antirétroviraux ARV employés en clinique pour traiter le HIV/SIDA., afin d’évaluer si ces médicaments pourraient être utilisés dans un même régime thérapeutique. Nous avons tout d’abord évalué indépendamment l’activité antivirale des trois inhibiteurs de CCR5 : VCH-286, MVC et VVC. Par la suite nous avons évalué les interactions de VCH-286 avec MVC et VVC. Finalement nous avons évalué les interactions de VCH-286 avec d’autres médicaments antirétroviraux. Ces études ont montré que VCH-286 est un inhibiteur puissant de CCR5 avec une activité antivirale in vitro de l’ordre du nanomolaire et des interactions médicamenteuses favorables avec la majorité des ARV tels que les inhibiteurs de transcriptase inverse, de protéase, d’intégrase, et de fusion employés en clinique pour traiter le VIH/SIDA et des interactions allant de synergie à l'antagonisme avec les inhibiteurs de CCR5. Nos résultats montrent que la plasticité de l’enveloppe virale du VIH-1 a des répercussions sur la résistance aux inhibiteurs de CCR5, le tropisme et la possible utilisation de ces molécules en combinaison avec d’autres molécules appartenant à la même classe. / The work described in this manuscript aimed to characterize the resistance pathways to CCR5 inhibitors. We first developed a phenotypic assay to identify viral tropism and to measure the resistance to CCR5 inhibitors. This assay detects R5 tropic viruses or X4 when they represent as little as 0.4% in a mixture of viral populations, demonstrating its robustness and sensitivity. Based on its clonal approach, this assay can differentiate the truly dual-tropic viruses from mixed viral populations. We then studied the impact of mutations in the variable regions of gp120 envelope protein of HIV-1 virus on resistance to CCR5 inhibitors. To do this, resistant viruses were generated by passage of CC1/85 and BAL isolates in the presence of sub-inhibitory concentrations of maraviroc (MVC) and vicriviroc (VCV). Following some passages of the CC1/85 virus in the presence of MVC, some mutations were identified in differents regions of the gp120. We further selected three mutations in the variable domains of gp120, V169M in V2, L317W in V3 and I408T in V4 to construct viruses containing single, double and triple mutations to assess the contribution of individual or combined mutations in the resistance phenotype to MVC and VCV. We determined the sensitivity of each mutant to MVC and VCV, the tropism and the percentage of infectivity compared to wild type. Our results showed that the sequences that carry mutations in the V4 domain I408T, had the most impact on susceptibility to MVC. Finally, we aimed to evaluate the antiviral activity of a new CCR5 inhibitor, VCH-286 and its interaction with representative drugs from different classes of antiretroviral (ARVs) such as reverse transcriptase inhibitors, protease inhibitors, integrase inhibitors and fusion inhibitors used in clinic to treat HIV/AIDS and other CCR5 inhibitors such as MVC and VVC to assess whether these drugs could be used together within the same treatment regimen. To answer this question, we first evaluated the antiviral activity of the three CCR5 inhibitors: VCH-286, MVC, and VVC. We then evaluated the interactions of VCH -286 with MVC VVC. We finally evaluated the interactions of VCH -286 with other ARV drugs These studies showed that VCH-286 is a potent inhibitor of R5 viruses with antiviral activity at the nanomolar range and favorable drug interactions with the majority of ARVs such as reverse transcriptase, protease, integrase and fusion inhibitors employed clinically to treat HIV/AIDS. The combinations of CCR5 inhibitors have interactions ranging from synergy to antagonism. Our results show that the plasticity of the viral envelope of HIV-1 affects resistance to CCR5 inhibitors, its tropism and the potential combination of these drugs.

La reconnaissance d’un antigène présenté par les cellules présentatrices d’antigène induit la prolifération et la différenciation des lymphocytes T naïfs en lymphocytes T effecteurs et mémoires. Cette reconnaissance se fait par l’interaction du récepteur des cellules T (TCR) des lymphocytes T et le complexe CMH-peptide présent à la surface des DC. Cependant, des signaux additionnels sont requis, une meilleure activation des lymphocytes T implique des corécepteurs présents à la surface de ces deux types cellulaires. Après l’élimination de l’antigène, la plupart des lymphocytes T effecteurs vont mourir. Une petite population de lymphocytes T va persister pour se différencier en lymphocytes T mémoires capables de protéger l’organisme contre une réinfection. Les signaux qui contrôlent le maintien des lymphocytes T mémoires sont encore mal compris. Pour comprendre le rôle de la molécule de costimulation 4-1BB dans le maintien des lymphocytes T CD8 mémoires, nous avons émis l’hypothèse que l’état de phosphorylation de la protéine adaptatrice TRAF1, qui se lie à 4-1BB, module le maintien des lymphocytes T CD8 mémoires. Ainsi, nous avons montré par des expériences de spectrométrie de masse que TRAF1 s’associe préférentiellement à TBK1 lorsqu’elle n’est pas phosphorylée. Nous avons aussi montré que la présence de TRAF1 est requise pour stabiliser TBK1 au récepteur 4-1BB après stimulation des lymphocytes T. Par ailleurs, les lymphocytes T CD8 OT-I TRAF1-/- reconstituées avec un mutant phospho-déficient de TRAF1 (S139A) et ensuite différenciées en lymphocytes T mémoires in vitro induisent une activation de la voie de signalisation NF-ĸB contrairement à ceux exprimant la forme phospho-mimétique de TRAF1 (S139D). Ces premières études démontrent l’importance de l’état de phosphorylation de TRAF1 en aval de 4-1BB dans les cellules T. Dans la seconde partie, nous avons évalué le rôle d’un autre corécepteur; la neuropiline 1, dans la maturation des DC. A cet effet, nous avons émis l’hypothèse que l’interaction de la neuropiline 1 et ses ligands contribuerait à la fonction des DC. Nous avons démontré que l’absence de la neuropiline 1 n’a pas d’effet sur la maturation au LPS des DC. Cependant, la présence du VEGF (un ligand de Nrp-1) inhibe la maturation des DC dérivées de la moelle osseuse. Notre étude a démontré que VEGF inhibe l’expression des molécules de costimulation, la sécrétion des cytokines pro inflammatoires et la signalisation TLR4 principalement les voies MAP Kinase et NF-ĸB. Contrairement aux résultats avec les cellules WT, VEGF n’est pas capable d’affecter la maturation, la sécrétion des cytokines et la signalisation TLR4 des DC Nrp1-Lyz où la neuropiline 1 est délétée. Ainsi, nos résultats ont démontré que VEGF inhibe la maturation des DC de façon Nrp1-dépendante. Enfin, l’analyse des molécules partenaires de la neuropiline 1 montre que Nrp1, VEGF et TLR4 se retrouvent dans le même complexe. Nos résultats démontrent que VEGF, en présence de la neuropiline 1 est capable d’interagir avec TLR4 pour inhiber la maturation des DC. Toutefois, en absence de la neuropiline1, VEGF n’est pas capable de recruter TLR4 pour réduire l’expression des molécules de costimulation. Ces études sur les corécepteurs pourraient être importantes dans l’élaboration de nouvelles approches vaccinales. / Antigen presentation by dendritic cells induces the proliferation and differentiation of naïve T lymphocytes into effector and memory T lymphocytes. This recognition is due to the interaction of the T cell receptor (TCR) with the cognate peptide-MHC complex presented on the surface of dendritic cells. However, additional signals are required from co-receptors on both cell types to ensure optimal T cell activation. Following the elimination of the antigen, most of the effector T cells will die with a small population of T cells remaining that will continue to differentiate into memory T cells which protect the organism against reinfection. The signals that control the maintenance of memory T cells are poorly understood. To dissect the role of the 4-1BB costimulatory molecules in the maintenance of CD8 memory T cells, we hypothesized that the phosphorylation state of the TRAF1 adaptor protein that binds to 4-1BB, modulates the maintenance of CD8 memory T lymphocytes. Thus, we have demonstrated by mass spectrometry that TRAF1 preferentially associates with TBK1 when it is not phosphorylated. We also have shown that the presence of TRAF1 is required to stabilize the interaction between TBK1 and 4-1BB after T cell activation. Furthermore, OT-I TRAF1-/- CD8 T cells reconstituted with a phospho-deficient TRAF1 mutant (S139A) and differentiated into memory CD8 T cells induced the activation of the NF-ĸB signaling pathway, in contrast to cells expressing a phospho-mimetic form of TRAF1 (S139D). Together, these results highlight the importance of the phosphorylation state of TRAF1 downstream of 4-1BB in T cells. In the second part, we evaluated the role of the neuropilin 1 coreceptor in the maturation of dendritic cells. To this end, we hypothesized that the interactions of neuropilin-1 with its ligands contribute to the function of dendritic cells. We have demonstrated that the absence of neuropilin-1 has no effect on the maturation of dendritic cells in the presence of LPS. However, the presence of VEGF (a neuropilin-1 ligand) inhibits the maturation of dendritic cells derived from the bone marrow. Our study further demonstrated that VEGF inhibits the expression of costimulatory molecules, the secretion of proinflammatory cytokines and TLR4 signaling pathways mainly MAP Kinase and NF-ĸB. Contrary to the results with wild-type cells, VEGF is not able to affect maturation, cytokine secretion and TLR4 signaling in NRP1-Lyz dendritic cells when neuropilin-1 is deleted. Thus, our results demonstrated that VEGF inhibits the maturation of dendritic cells in a NRP1-dependent manner. Finally, analysis of neuropilin 1 partners shows that NRP1, VEGF and TLR4 are found in the same complex. Our results show that VEGF, in the presence of neuropilin-1 is able to interact with TLR4 and inhibit the maturation of dendritic cells. However, in the absence of the neuropiline1, VEGF is not able to recruit TLR4 to reduce the expression of costimulatory molecules. These studies on coreceptors could be important in the development of novel vaccine therapies.