Plus de deux millions d’enfants dans le monde vivent actuellement avec le virus d’immunodéficience humaine de type 1 (le VIH-1). De plus, les femmes, particulièrement celles en âge de procréer, sont plus vulnérables à cette infection. Or, 90% des infections par ce rétrovirus chez l’enfant sont attribuables à la transmission de la mère à l’enfant (TME). Quoique des traitements antirétroviraux soient disponibles pour la prévenir, seulement une infime proportion des femmes séropositives y a accès encore aujourd’hui. On estime donc que la transmission verticale du VIH-1 est un problème de santé public alarmant, non seulement pour les générations d’aujourd’hui, mais aussi pour celles de demain. La contamination fœtale est l’une des voies par laquelle la TME peut se produire. Cependant, les mécanismes qui y sont associés demeurent peu connus, particulièrement en ce qui concerne l’infection directe des trophoblastes, éléments structuraux du placenta. Afin d’éclaircir ce sujet, nous avons étudié, dans cette thèse, les évènements précoces du cycle réplicatif du VIH-1 dans les trophoblastes, première étape conduisant à l’infection d’une cellule cible. Nous avons découvert que le mécanisme d’infection des trophoblastes est inhabituel pour ce rétrovirus. En effet, le VIH-1, au contact de ces cellules, est internalisé par celles-ci et se retrouve alors dans les endosomes. Nous avons établi que l’endocytose du VIH-1 se fait par une voie indépendante de la clathrine, des cavéoles et de la dynamine-2, mais requérant toutefois que le cholestérol membranaire soit libre. Nous avons suivi le parcours intracellulaire des particules virales et noté qu’elles se rendaient principalement aux endosomes tardifs, transit contrôlé par les protéines Rab5 et Rab7. Quoique ce transport entraîne la dégradation d’une grande partie des virions, il est de façon étonnante essentiel à leur processus infectieux dans les trophoblastes. Finalement, l’accès du VIH-1 au cytoplasme cellulaire se fait en l’absence des protéines de l’enveloppe virale, la gp120 et la gp41, suggérant que le virus fusionne dans les endosomes grâce à la machinerie cellulaire présente. Les données présentées dans cette thèse décrivent donc une nouvelle voie d’infection pour le VIH-1. La compréhension de ce processus est essentielle si l’on veut mieux contrôler un jour la transmission mère-enfant du VIH-1 durant la grossesse et/ou trouver des solutions alternatives aux antirétroviraux existants. / More than two million children under fifteen years of age are currently living with the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) worldwide and 90% of these infections are associated with mother-to-child transmission (MTCT) of this retrovirus. Women, particularly those of child-bearing age, are highly susceptible to HIV-1 infection. In spite of available antiretroviral treatments to prevent MTCT, only a minority of infected women have access to these treatments. Hence, vertical transmission of HIV-1 is an alarming public health issue for both current and future generations. One of the postulated models for how HIV-1 is transmitted by the mother is foetal contamination. However, the mechanisms underlying such an event are poorly understood. In particular, the process whereby HIV-1 may directly infect trophoblasts, the structural cells of the placenta, is unknown. In this thesis, we have studied the early events associated with HIV-1 life cycle in trophoblasts, the first step towards infecting a target cell. Our data demonstrate that the mechanism whereby HIV-1 infects trophoblasts is unusual for this retrovirus. Upon contact with these cells, HIV-1 is rapidly and massively endocytosed. We have tracked the step-by-step movements of incoming particles and found that HIV-1 traffics primarily towards late endosomes, via Rab5 and Rab7. Surprisingly, although this transit leads to the degradation of the majority of the internalized virions, it is necessary for HIV-1 to establish a productive infection in these cells. In addition, we found that endocytosis of HIV-1 in these placental cells relies on a clathrin-, caveolae- and dynamin-independent pathway that requires free membrane cholesterol. Finally, viral entry occurs in the absence of the viral envelope glycoproteins, gp120 and gp41, suggesting that HIV-1 undergoes fusion within the endosomes via the host cell machinery. Collectively, the data presented in this thesis describe a novel infection pathway for HIV-1. An understanding of this unique process is essential if we are to learn how to control MTCT and/or find alternate solutions to existing antiretroviral drugs.

À ce jour, malgré les traitements antirétroviraux efficaces permettant de contrôler la charge virale chez les personnes vivant avec le VIH-1, aucun vaccin ni traitement curatif n'est disponible. La recherche fondamentale est donc toujours de mise afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires permettant la persistance du virus. Les macrophages, l'une des cellules cibles du VIH-1, jouent un rôle important dans l'établissement de l'infection et la propagation du virus. Étant présentes dans les muqueuses, ces cellules sont parmi les premières à être exposées au VIH-1 lors de l'infection. En combinaison avec leur longue durée de vie et leur résistance à l'effet cytopathique du virus, les macrophages doivent être pris en considération dans le développement d'une stratégie de guérison. De plus, ces cellules font partie des réservoirs viraux, c'est-à-dire des cellules qui persistent chez la personne infectée malgré les thérapies antirétrovirales, et participent au rebond de la charge virale lors de l'arrêt des traitements. Les macrophages sont caractérisés par un faible taux d'infection in vitro. Afin d'identifier les facteurs de l'hôte associés à une susceptibilité ou une résistance à l'infection, nous avons fait une étude comparant le transcriptome de cellules infectées par le VIH-1 avec la population exposée ayant résisté à l'infection (population spectatrice), suivie d'un criblage d'ARN interférents envers une sélection de gènes modulés par le virus. Cette étude a permis de mettre en évidence plusieurs facteurs de régulation du VIH-1, dont la protéine MDM2. MDM2 est une ubiquitine ligase impliquée dans la réponse aux dommages à l'ADN et régulant le niveau de plusieurs protéines, sa cible principale étant le facteur de transcription p53. Les deux études présentées dans cette thèse de doctorat cherchent à mieux comprendre le rôle des protéines MDM2 et p53 dans l'infection des macrophages humains par le VIH-1. Nous démontrons d'abord que l'ubiquitine ligase MDM2 favorise l'infection productive des macrophages via le contrôle de p53. En effet, la stabilisation du facteur de transcription p53 induit l'expression de la protéine p21, qui à son tour empêche la phosphorylation de la protéine SAMHD1. SAMHD1 est un facteur de restriction efficace chez le macrophage, interférant avec l'étape de transcription inverse du virus, et est inactivé suivant sa phosphorylation. Un niveau plus élevé de p53 dans la cellule entraîne donc en une plus forte restriction de l'infection par le VIH-1. Cette première étude a mis en lumière un rôle antiviral de p53 et l'importance de son contrôle par MDM2 pour le VIH-1. Notre seconde étude découle directement des résultats obtenus lors de la première. Le gène TP53 exprime plusieurs isoformes de p53, chacune connue pour moduler l'activité de p53 pleine longueur. Nous démontrons que ces isoformes peuvent aussi moduler le cycle viral de manière distincte. Par exemple, l'interférence par ARN de l'isoforme p53β cause un effet similaire à l'ARN interférent ciblant toutes les isoformes, mais cette hausse de l'infection est seulement observée au niveau de la production de virions et n'affecte pas le taux d'infection. Cet effet serait aussi indépendant de l'action de SAMHD1. L'inhibition de l'expression des isoformes Δ133p53, quant à elle, diminue la susceptibilité des macrophages au VIH-1 et dépend du sentier p53/SAMHD1. Dans cette étude, nous montrons aussi que la protéine virale Nef protège le virus de l'action de p53. Enfin, nous avons observé une modulation de l'expression des isoformes de p53 suivant l'infection par le VIH-1, certaines isoformes étant modulées spécifiquement chez les macrophages productivement infectés. Ensemble, ces études mettent en lumière un rôle dans l'immunité innée antivirale pour le facteur de transcription p53, plutôt connu pour ses propriétés antitumorales. La mise en évidence d'un nouveau facteur de régulation du VIH-1 spécifique au macrophage et impliqué dans les étapes menant à l'intégration du VIH-1 dans ces cellules permet une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires menant à la formation et à la persistance de réservoirs viraux. Ces études permettront d'envisager de nouvelles voies thérapeutiques pour prévenir leur formation et mener à l'éradication du virus. Nos résultats permettent aussi de mieux comprendre l'implication de p53 dans l'immunité ainsi que l'importance de son contrôle par MDM2 et pourront aussi être transposées dans d'autres sphères de la virologie. Inversement, les connaissances actuelles en oncologie sur le facteur de transcription p53 pourront être transposées pour développer de nouvelles thérapies et, éventuellement, une guérison de l'infection par le VIH-1. / To date, despite effective antiretroviral therapies for viral load control in people living with HIV-1, no vaccine or cure against the virus is available. Basic science research is then still necessary to better understand the molecular mechanisms allowing the viral persistence. Macrophages, one of the cells targeted by HIV-1, play an important role in the establishment and propagation of HIV-1 infection. Being present in the mucous membranes, macrophages are among the first cells exposed to the virus upon infection. In combination with their long lifespan and their resistance to HIV-1-mediated cytopathogenic effects, macrophages must be considered for the development of a functional cure. In addition, these cells are part of the viral reservoirs, which are cells that persist in the infected person despite antiretroviral therapy and are responsible for the return of the viremia when treatments are stopped. Macrophages are characterized by their low infection rate in vitro. To identify host factors associated with the susceptibility or resistance to infection, we did a transcriptomic study comparing the infected cells with the bystander population (i.e., cells exposed to HIV-1 but uninfected), followed by a siRNAs screening of genes modulated by HIV-1 infection. This study revealed several positive and negative HIV-1 regulatory factors. One of these regulators was MDM2. MDM2 is a ubiquitin ligase involved in the DNA damage response and regulating the turnover of various proteins, including p53. The main goal of the two studies presented in this Ph.D. thesis is to better understand the role of MDM2 and p53 in the infection of macrophages by HIV-1. We demonstrate that the MDM2 ubiquitin ligase favors HIV-1 replication through the control of p53. Indeed, p53 stabilization induces the expression of p21, which in turn inhibits the phosphorylation of SAMHD1. SAMHD1 is an important restriction factor in macrophages, interfering with HIV-1 reverse transcription, and is inactivated by phosphorylation. A higher level of p53 thus results in a stronger restriction against HIV-1 mediated by SAMHD1. This first study highlights an antiviral role of p53 and the importance of its control by MDM2 for HIV-1infection. Our second study stems from the results obtained in our first one. The TP53 gene expresses multiple isoforms of p53, each known to modulate the full-length p53 activity. We demonstrate that these isoforms can also modulate the HIV-1 replication cycle in a distinct manner. For example, RNA interference of the p53β isoform cause a similar effect than the siRNA targeting all the isoforms, but the increase is only seen on the viral production and not on the infection rate. This effect also seems to be SAMHD1-independent. Knockdown of Δ133p53 isoforms, on the other hand, decreases the susceptibility of macrophages towards HIV-1 in a p53/SAMHD1-dependant manner. In this study, we also show that the viral protein Nef protects the virus from the antiviral activity of p53. Finally, we observe a change in the p53 isoforms expression pattern upon exposure to HIV-1, certain isoforms being modulated specifically in the productively infected macrophages. Together, these studies highlight an antiviral role for the transcription factor p53, better known for its antitumor functions. The demonstration of a new regulatory factor of HIV-1infection specific to the macrophages and involved in the replication steps leading to the viral genome integration allows a better understanding of the molecular mechanisms leading to the formation and persistence of HIV-1 reservoirs. These studies will open the way to new therapeutic routes to prevent their formation and lead to the eradication of the virus. Our results also provide a better understanding of the involvement of p53 in immunity and the importance of its control by MDM2 and may also be transposed into other areas of virology. Conversely, current knowledge in oncology on the p53 transcription factor could be used in the development of new therapies and, possibly, a cure against HIV-1.

Des avancées thérapeutiques majeures résultantes de plusieurs décennies de recherche intensives ont significativement modifié la physionomie de l'infection au virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1). Dans plusieurs pays, mais pas tous, les personnes infectées peuvent désormais bénéficier de la trithérapie antirétrovirale pour contrôler la charge virale systémique. Néanmoins, pour plus de la moitié des cas d'infection, des particules virales sont présentes très tôt dans le système nerveux suivant la neuroinvasion du virus et occasionnent différentes dysfonctions neurocognitives. Fait important, la prévalence de ces troubles neurologiques persiste même en présence d'un traitement suppressif et efficace. Le système nerveux agit donc comme sanctuaire où le virus peut infecter des microglies et astrocytes pour ainsi causer une réaction neuroinflammatoire délétère pour la physiologie neuronale. De nombreuses recherches ont d'ailleurs démontré que les dommages au cerveau corrèlent davantage avec cette réaction qu'avec la charge virale. Dans un premier temps, cette thèse présente un article de revue faisant état d'une problématique majeure intimement reliée à l'infection par le VIH-1 dans le cerveau. Nous décrivons le débalancement abrute dressé par un profil sécrétoire prépondérant en composés neurotoxiques accompagné par un déclin important dans la production de différents composés neurotrophiques. Plus précisément, nous discutons plus en détail les divers rôles de premiers plans entrepris par ces composés neurotrophiques dans ce contexte de neuropathogenèse. De façon additionnelle, nous adressons les mécanismes biologiques variés par lesquels le virus, directement ou indirectement, interfère avec leurs productions et leurs rôles fondamentaux dans le cerveau de sujets infectés. Enfin, nous discutons des retombées pathophysiologiques de telles perturbations. Par la suite, nous présentons un premier article de recherche complété se concentrant justement sur la relation entre le VIH-1 et l'un de ces facteurs neurotrophiques, nommément la chimiokine fractalkine. Nous y présentons une relation de causalité entre l'infection d'astrocytes et la réduction de cette chimiokine autant au niveau transcriptomique que protéomique. Par des comparaisons directes avec d'autres cytokines exprimées par les astrocytes, nous mettons en évidence un dérèglement transcriptionnel spécifique de celle-ci. Ainsi, nous évoquons un mécanisme biologique particulier faisant intervenir des défauts dans le recrutement du facteur de transcription NF-κB au promoteur du gène codant pour la fractalkine. Ensuite, nous caractérisons les facteurs solubles produits de cellules infectées/activées connus pour jouer un rôle dans la sécrétion de la fractalkine par les astrocytes. La dernière partie de cet article confirme le potentiel neuroprotecteur de cette chimiokine contre l'apoptose neuronale lors d'une exposition à du milieu conditionné de cellules infectées. Nous terminons en proposant qu'un dérèglement dans la signalisation de la fractalkine dans le cerveau accentue le débalancement décrit en détail dans l'article précédent et puisse avoir des conséquences notables pour la survie neuronale. Pour finir, dans le cadre d'un deuxième projet de recherche, un autre chapitre de cette thèse est alloué à des données préliminaires mettant en lumière le potentiel anti-inflammatoire de la fractalkine. Les données présentées illustrent l'expression du récepteur correspondant sur des microglies, autant infectées que non-infectées, avec entre autres une réponse fonctionnelle à la fractalkine recombinante se traduisant par une modulation du profil inflammatoire. Par conséquent, cette étude aborde un autre rôle intrinsèque de ce facteur qui serait bénéfique dans l'optique de mieux contrôler l'activité microgliale parfois neurotoxique. D'autres investigations présentement en cours et prévues prochainement permettront idéalement d'approfondir cet aspect intéressant. Globalement, ces travaux de recherche de doctorat permettent une mise en perspective de la relation entre le VIH-1, la production de la fractalkine par les astrocytes et ses propriétés bénéfiques dans le cerveau sous des conditions neuroinflammatoires. Les données présentées ici permettent de laisser entrevoir une possible percée thérapeutique dans le but de mieux contrôler les symptômes d'ordre neurocognitifs associés à l'infection au VIH-1 qui, rappelons-le, demeurent prévalents.

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.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / Le HAART a véritablement révolutionné le traitement anti-VIH en diminuant la morbidité et la mortalité dues au SIDA. Toutefois, les succès demeurent partiels, car avec le temps l’apparition de souches résistantes diminue l’efficacité du traitement. L’un des défis du deuxième millénaire consiste à développer de nouvelles classes d’inhibiteurs efficaces à long terme, spécifiques et non toxiques. La compréhension des événements moléculaires et cellulaires intervenant lors de l’adsorption et de l’entrée du virus dans les cellules cibles représente actuellement une des voies abondamment étudiées. Mon projet de doctorat a ciblé deux facteurs cellulaires participant au processus infectieux du VIH-1. L’objectif premier consistait à déterminer l’influence de la molécule d’adhésion ICAM 1, ancrée dans l’enveloppe du VIH-1, et de son récepteur principal, l’intégrine LFA 1, lors des événements précoces du cycle viral. Les résultats obtenus confirment l’intervention active de l’ICAM-1 et du LFA-1 lors de l’attachement et de l’entrée du VIH 1 dans les lymphocytes T CD4+, un processus lié directement à l’état d’activation de l’intégrine sur les lymphocytes T. La liaison du virus aux intégrines induit des événements de signalisation qui sont favorables à la génération du pore de fusion. Ce phénomène augmente par conséquent l’accès du virus dans le cytoplasme des lymphocytes T CD4+ par la fusion des membranes virale et cellulaire. L’interaction entre les deux molécules d’adhérences permet aux virus de s’orienter vers des cellules hautement permissives à l’infection virale, lesquelles expriment des quantités élevées de LFA-1 dans un état d’affinité intermédiaire. Ces données indiquent que le LFA-1 est un cofacteur cellulaire non négligeable dans la pathogenèse virale, particulièrement lors des événements initiaux de l’infection. / Since the first isolation of HIV in 1983, huge progress has been made in understanding the biology of the virus and the pathogenesis related to viral infection. HAART has truly revolutionized anti-HIV treatment and reduces AIDS-associated mortality and morbidity. However, the emergence of drug-resistant viruses has decreased the efficiency of HAART. Hence, development of more potent and less toxic drugs than those currently in use represents the next challenges. Recent insights into molecular events involved in viral attachment and entry processes have permitted creation of fusion inhibitors, a new class of anti-HIV drugs. Unfortunately, a number of recent studies revealed that HIV can develop resistance against these new inhibitors. Thus, the understanding of cellular factors collaborating in the early steps of HIV life cycle should be helpful in development of anti HIV drugs that might be less sensitive to viral mutations. The principal goal of this project was to investigate whether HIV-1-anchored host ICAM-1 participates in the initial steps of HIV 1 life cycle by its interaction with the integrin LFA-1 on target cells. Results confirm the determinant role of this cellular interaction during attachment and entry of viral particles into CD4+ T lymphocytes, a phenomenon linked to the activation status of LFA 1. Altogether, these data provide additional clues of the active role played by HIV-1-anchored ICAM-1 and host LFA-1 in the viral life cycle. Such information could be useful in the development of complementary drugs working in combination with fusion inhibitors.

L’infection par le VIH-1 (Virus de l’Immunodéficience Humaine de type I) est caractérisée par une réplication virale persistante, une activation chronique du système immunitaire, une déplétion des cellules T CD4+ et de plusieurs dysfonctionnements immunitaires qui sont observés même chez les cellules qui ne sont pas ciblées par le virus telles que les cellules B. Plusieurs cytokines et facteurs de croissance, qui sont augmentées dans le sérum des individus infectés par le VIH-1, ont été suggérés de déclencher directement et/ou indirectement l'activation des cellules B, et l'un d'eux est BAFF (B cell activating factor). BAFF est un composant essentiel de l'homéostasie des lymphocytes B mais sa surproduction résulte en une hyperplasie des cellules B, lymphoprolifération, une hypergammaglobulinémie et des symptômes d’autoimmunité. Les différentes études présentées dans cette thèse convergent vers l'objectif général de mieux caractériser les mécanismes qui mènent à la surproduction de BAFF par les monocytes primaires humains et les macrophages dérivés des monocytes dans le contexte de l’infection par le VIH-1. Nous démontrons que le VIH-1 cause la sécrétion de BAFF dans les monocytes par un processus dépendant de l’interféron (IFN) de type-I. De plus, nous avons identifié les cellules dendritiques plasmacytoïdes (CDP) comme la source de l’IFN de type-I dans nos cultures de monocytes, ce qui démontre que l’interaction entre ces cellules est nécessaire pour la production de BAFF générée par le VIH-1. En plus, nous avons aussi démontré que le VIH-1 régule la production de BAFF dans les macrophages et ce processus nécessite une infection productive par le virus et est influencé par le statut du phénotype cellulaire mais est indépendant de la transduction de signal par les récepteurs de type Toll, l’IFN de type-I ainsi que l'action de la protéine virale Nef. En résumé, cette thèse offre de nouvelles connaissances dans les mécanismes d'augmentation de BAFF dans le contexte de l’infection par le VIH-1. Celles-ci pourraient être pertinentes dans le développement de thérapies qui pourraient aider à restaurer la fonctionnalité normale du compartiment des cellules B chez les sujets infectés par le VIH-1. / HIV-1 (Human Immunodeficiency Virus I) infection is characterized by persistent viral replication, chronic immune activation, CD4+ T cell depletion and several immune dysfunctions that are observed even in cells that are not targeted by the virus such as B lymphocytes. Some B-cell abnormalities observed in HIV-1-infected individuals include hypergammaglobulinemia, nonspecific B-cell activation, class switching, increased cell turnover, breakage of tolerance as well as a loss of the capacity to generate and maintain memory, among others. Several cytokines and growth factors that are increased in the serum of HIV-1-infected individuals have been suggested to directly and/or indirectly trigger B-cell activation, and one of these is the B-cell-activating factor (BAFF). BAFF is an essential component of B-cell homeostasis but excess production results in B-cell hyperplasia, lymphoproliferation, hypergammaglobulinemia, and symptoms of autoimmunity. The mechanisms of BAFF upregulation in the context of HIV-1 infection are not fully understood and no previous studies have addressed the ability of fully competent HIV-1 to induce BAFF production by myeloid cells. The different studies presented in this thesis converge to the general objective of better characterizing the mechanisms underlying BAFF upregulation by primary human monocytes and monocyte-derived macrophages in the context of HIV-1 infection. We show here that HIV-1 drives BAFF secretion in monocytes by a type-I interferon (IFN)-dependent process. Moreover, we identified plasmacytoid dendritic cells (pDCs) as the cellular source of this type-I IFN-directed modulatory effect in our monocyte cultures, demonstrating that a pDC/monocyte interplay is required for the HIV-1-induced BAFF production. In addition, we provide evidence that HIV-1 upregulates BAFF production in monocyte-derived macrophages and this process relies on productive virus infection, which is itself influenced by the cell phenotype status, and is independent of Toll-like receptors and type-I IFN signal transduction as well as the action of Nef. Altogether, this doctoral project provides new insights for the increased BAFF levels observed during HIV-1 infection. These findings might be relevant for the design of therapies that could help restore the functionality of the B-cell compartment in HIV-1-infected individuals.

La pathogenèse du VIH-1 reflète les différentes propriétés biologiques du VIH et de la réponse immune des cellules hôtes. L'expression différentielle de ces deux composants majeurs détermine le devenir final d'une infection par le VIH-1: survie à long terme ou le développement du SIDA. L'implication de facteurs autre que le virus lui-même pouvant déterminer l'infection par le VIH et la pathogenèse demeure une importante considération scientifique. Les travaux présentés dans cette thèse de doctorat ont pour but de mieux comprendre l'implication des facteurs cellulaires lors d'une infection par le VIH-1 des cellules T CD4+ et des macrophages. Dans ce dessein, mon projet de doctorat a ciblé deux caractéristiques de la pathogenèse du VIH : la présence préférentielle de R5 en début d'infection et l'implication de la réponse IFN lors d'une infection des macrophages par le VIH-1. L'objectif premier consistait à identifier les voies cellulaires modulées lors d'une infection des cellules T CD4+ par le virus X4 et le virus R5. Les résultats obtenus démontrent une plus grande habilité de la souche R5 à moduler des gènes cellulaires que la souche X4. La liaison des virus aux cellules T CD4+ non-stimulées induit des événements de signalisation, comme la signalisation via le RCT et l'organisation de l'actine, qui sont favorables à l'activation des cellules T CD4+. Ce phénomène pourrait expliquer en partie pourquoi R5 est la principale souche observée tôt dans le processus naturel d'une infection. Le deuxième objectif consistait à identifier les facteurs de la réponse IFN modulés par le VIH chez les macrophages. TRAF6 a été identifié comme un facteur cellulaire de la réponse IFN ayant une propriété antivirale, tandis qu'IRF7 contribue positivement à la replication du VIH-1. Plus précisément, la présence d'IRF7 active la transcription de CARM1 lors d'une infection des macrophages par le VIH-1 et celui-ci semblerait augmenter la transcription du virus.

Le virus de l’immunodéficience humaine de type-1 (VIH-1) a été identifié comme étant l’agent responsable de la pandémie qui frappe actuellement notre civilisation. En une trentaine d’années le virus à causé la mort de plus de 35 millions de personnes. Une telle épidémie dans l’histoire de l’humanité n’est pas une première; rappelons-nous dans le passé, la peste noire ou encore la grippe espagnole qui ont fait elles aussi des millions de morts. Cependant, pour la première fois dans l’ère moderne, nous avons la possibilité de lutter contre ce fléau grâce à l’étude approfondie de la biologie du virus qui a permis, entre autres, l’avènement de la trithérapie. Le VIH-1 acquiert un nombre impressionnant de molécules cellulaires tout au long de son cycle réplicatif. En dépit de tous les efforts consacrés à l’étude des molécules de l’hôte, le(s) mécanisme(s) exact par lequel toutes ces molécules sont acquises n'est toujours pas connu. Néanmoins, dans le cas d'ICAM-1, une des molécules transmembranaires les plus étudié il apparaît que le précurseur viral Pr55Gag est un candidat potentiel d'interaction avec ICAM-1. Par conséquent, nous avons étudié et caractérisé au niveau moléculaire le processus d'incorporation d'ICAM-1 en utilisant dans un premier temps un modèle de pseudo particules virales (VLPs) dérivé de Pr55Gag. La substitution de plusieurs domaines de Pr55Gag tels que la nucléocapside, SP2 et p6 n'ont pas eu d'effet sur son acquisition. Par la suite, nous avons démontré que la protéine de matrice (MA) est nécessaire à son incorporation. Nous avons confirmé ces résultats préliminaires en générant le mutant de matrice dans un clone moléculaire couramment utilisé en laboratoire (NL4.3). Des études complémentaires suggèrent que les deux tiers C-terminal de la MA sont importants et en particulier treize acides aminés présents dans l'hélice-α 5. De plus, en se basant sur la modélisation 3D des interactions protéines-protéines et en validant par la suite ces prédictions par immunocapture, nous avons trouvé qu'une série d'acides aminés acides de la MA interagit avec des acides aminés basiques présents sur le domaine cytoplasmique d'ICAM-1 et sont responsables de son incorporation. En résumé, nos résultats apportent de nouvelles connaissances dans le mécanisme moléculaire régissant l'acquisition d'ICAM-1, une molécule de l'hôte connu pour renforcer l'infectiosité virale et moduler la pathogénèse du VIH-1.

Le but de cette étude est d'analyser les relations mutuelles de la co-infection VlH-llTrypanosoma cruzi dans un modèle de cellules de type microglial dérivées de monocytes humains. Un modèle de co-infection de MDMi par le T. cruzi et le VIH-1 a été établi. Le T. cruzi peut être inhibé par la co-infection T.cruzi/VIH-l dans les MDMi : nos résultats indiquent que l'infection par le VIH-1 conduit à une réduction de l'entrée et de la multiplication du T. cruzi dans les MDMi. De son côté, l'infection par le T. cruzi, aussi bien que ses facteurs solubles, semble exercer une forte inhibition de l'entrée, l'expression et la replication du VIH-1 dans ces cellules. Ces résultats sont en accord avec les rares études effectuées sur le sujet. De plus, nos résultats montrent qu'une co-entrée dans la même cellule n'est pas nécessaire à l'inhibition mutuelle exercée par ces deux pathogènes.

Le virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1), agent causal du syndrome d'immunodéficience humaine (SIDA), est rapidement devenu pandémique suite à son identification en 1981. Les données statistiques publiées par l'Organisation des Nations Unies pour le Syndrome d'Immunodéficience Acquise (ONUSIDA) démontrent que, parmi les 34,3 à 41,4 millions de cas d'infection recensés en 2014, près de 70 % d'entre eux ont été répertoriés en Afrique subsaharienne et environ 6,5 % en Europe et en Amérique du Nord. L'Agence de la santé publique du Canada estimait, quant à elle, à près de 75 500 le nombre de personnes vivant avec le VIH-1 sur son territoire en 2014, dont environ 18 000 résidant au Québec. Malgré l'avènement de trithérapies contrôlant l'infection, à ce jour, aucune médicamentation n'en permet la guérison. La complexité de la pathogenèse virale menant à l'établissement d'une infection latente et à des comorbidités associées à l'état d'inflammation chronique est si considérable qu'aucun traitement ne peut encore enrayer la maladie. La recherche fondamentale et translationnelle, permettant de mieux comprendre le fonctionnement du système immunitaire en réponse à l'infection et d'associer plus efficacement ces avancées faites en laboratoire à la pratique médicale, sont donc primordiales. Les résultats présentés dans cette thèse abondent dans ce sens, puisqu'ils mènent à une meilleure compréhension du rôle que peut avoir le microbiote sur la susceptibilité à l'infection au VIH-1 des lymphocytes T CD4+ primaires, ce qui pourrait inspirer l'élaboration de composés médicamenteux limitant le dialogue entre les bactéries et les cellules permissives au virus. En effet, l'infection au VIH-1 peut être associée à un désordre du tractus gastro-intestinal menant à une translocation de bactéries de la lumière intestinale vers les muqueuses avoisinantes. Cette migration bactérienne semble influencer la susceptibilité à l'infection des lymphocytes T CD4+, mais encore aujourd'hui, tous les mécanismes ne sont pas parfaitement connus. Les deux études présentées dans ce manuscrit contribuent donc à l'avancement des connaissances dans le domaine puisqu'elles démontrent que 1) l'engagement du TLR2 semble entraîner la production de virus par les lymphocytes T CD4+ activés en favorisant l'activité de NF-B et la réplication virale chez les cellules CCR6+ et que 2) la sécrétion d'acétate (petit acide gras produit par la fermentation de composés non digestibles par les bactéries du tractus gastro-intestinal) semble promouvoir l'activation cellulaire et la diminution de l'activité des HDAC de classe 1 et 2 de sorte à accentuer l'intégration de l'ADN proviral dans le génome des lymphocytes T CD4+.