Le complexe bc₁ de la chaîne respiratoire mitochondriale est une bonne cible thérapeutique pour traiter le paludisme car cette enzyme est essentielle au parasite. Ses deux sites actifs, Qo et Qi, formés par le cytochrome b, ne sont pas totalement conservés entre les espèces, facilitant la découverte d’inhibiteurs à affinité différentielle, ce qui est important dans le développement de médicaments. L’atovaquone est le seul antipaludique ciblant le complexe bc₁ utilisé en médecine. L’émergence de résistance rend urgente l’étude de nouveaux inhibiteurs. Les ELQs (Endochin-like Quinolones) sont une classe d’antipaludiques particulièrement prometteuse.Pour étudier la liaison des inhibiteurs dans les sites actifs et l’effet de mutations de résistance, nous utilisons la levure et des méthodes biochimiques et bio-informatiques. Dans ce travail, nous avons étudié la relation entre mutations de résistance à l’atovaquone dans le site Qo et perte de fonction. Nous avons aussi modifié le site Qo de la levure pour qu’il mime mieux le site de l’enzyme du parasite. Les résidus «Plasmodium» altèrent le fonctionnement du site, résultant en une surproduction d’ions superoxides et une perte de croissance respiratoire, qui est restaurée par la modification d’une autre sous-unité du complexe, ISP, partenaire du site Qo, suggérant que les deux sous-unités doivent s’ajuster pour un fonctionnement correct. Nous avons analysé des polymorphismes de la région Qo observés chez l’Homme et trouvé qu’ils peuvent modifier la sensibilité du complexe à l’atovaquone, ce qui pourrait avoir un impact sur les effets secondaires du traitement. Nous avons ensuite étudié le mode d’action d’ELQ-400 et montré que ce nouvel antipaludique cible les deux sites Qo et Qi, ce qui rend l’apparition de résistance peu probable. Enfin, nous avons commencé la reconstruction du site Qi de la levure pour mimer le site du parasite.Les mutants de levure avec un complexe bc₁ «Plasmodium» semblent être de bons outils pour l’étude des inhibiteurs. Leur étude a aussi permis de comprendre mieux la structure et le fonctionnement du complexe bc₁. / The bc₁ complex of the mitochondrial respiratory chain is a good therapeutic target for the treatment of malaria as the enzyme is essential for pathogen proliferation. The two catalytic sites, Qo and Qi, formed by cytochrome b, are not fully conserved between species, facilitating the development of inhibitors with differential saffinity, which is important for the development of new drugs. At present, Atovaquone is the only antimalarial drug targeting the bc₁ complex used in medicine. The emergence of resistance makes it important to find new inhibitors, and the ELQs (Endochin-like Quinolones) are promising antimalarial candidates.In order to study the inhibitor binding to the active sites and the effect of resistance mutations, we have used yeast and a combination of biochemical and bioinformatic methods. We have studied the relationship between atovaquone resistance mutations in the Qo site and loss of function. We have also modified the yeast Qo site to make it more like the parasite site. The “Plasmodium” residues in the yeast Qo site altered its activity, which resulted in the overproduction of superoxide and the loss of respiratory growth. This could be restored by the modification of another bc₁ complex subunit interacting with the Qo site, ISP, suggesting that both these subunits need to be readjusted for correct activity. We then analyzed polymorphisms of the Qo region reported in Humans and found that they could alter the enzyme sensitivity to atovaquone, which could impact the side-effects linked to atovaquone treatment. We have also studied the mode of action of ELQ-400 and showed that this new antimalarial drug targets both the Qo and Qi sites, which would make the emergence of resistance less likely. Finally, we have started the reconstruction of yeast Qi site to make it resemble the parasite site.The yeast mutants with a “Plasmodium-like” bc₁ complex could be useful tools for the study of antimalarial drugs. These analyses have also resulted in a better understanding of the structure and function of the bc₁ complex.

L’objectif d’un traitement antirétroviral (ARV) est d’obtenir une charge virale VIH plasmatiqueindétectable afin de réduire la morbi-mortalité associée au VIH.La résistance du virus aux ARV est un facteur de risque d’échec virologique (EV). Les testsgénotypiques de résistance par séquençage classique (méthode de Sanger) ne permettent pas dedétecter les virus porteurs de mutations de résistance (MR) présents à taux minoritairereprésentant moins de 20% de la population virale plasmatique. Dans notre étude (cohorteANRS CO3), l’utilisation de l’ultra-deep sequencing (UDS) a permis de détecter 1.4 fois plusde MR avant traitement et 1.3 fois plus à l’EV en comparaison à la technique de séquençageclassique, confirmant la haute sensibilité de l’UDS pour la détection des MR. Les MRminoritaires détectées uniquement par UDS augmentaient la résistance génotypique du virus autraitement ARV chez 4% des patients à l’initiation du traitement et 21% des patients à l’EV.Les conséquences des épisodes de charges virales de faible niveau persistantes (CVF) entre 50et 200 copies/ml (CVF50-200) ne sont pas clairement établies du fait de l’insuffisance dedonnées dans la littérature. Dans nos études de cohortes (cohortes ANRS CO3 et ART-CC), 4-9% des patients ont présenté au moins un épisode de CVF50-200. La survenue d’une CVF50-200 était associée à un risque plus de 2 fois plus élevé d’EV>200 copies/ml, quels que soient ladurée de la CVF, l’historique de traitement ou le traitement ARV lors de la CVF50-200(régimes comportant des INNTI ou des IP/r). La survenue d’une CVF n’était pas associée à lasurvenue d’un évènement classant SIDA ni au décès, avec toutefois un suivi médian de 3 ans. / The goal of antiretroviral therapy (ART) is to reach undetectable plasma HIV viral load in orderto reduce HIV-related morbidity and mortality.The presence of ART-resistant virus can compromise the efficiency of these treatments,resulting in virological failure (VF). Standard genotyping by Sanger sequencing (SS) usedcurrently in clinical practice cannot detect low-frequency viral variants harbouring drugresistance associated mutations (DRM) representing less than 20% of the viral population. Inour study, the use of ultra-deep sequencing (UDS) allowed us to detect 1.4-fold more DRMsbefore ART and 1.3-fold more DRMs at VF compared to SS, confirming the high sensitivity ofUDS for the detection of DRMs. The low-frequency DMRs detected only by UDS modified thegenotypic resistance of the virus to the prescribed treatment for 4% of the patients before ARTinitiation and for 21% of the patients at VF.The impact of persistent low-level viremia (LLV) between 50 and 200 copies/ml (LLV50-200)remains uncertain due to the lack of controlled comparison data. In our cohort studies (ANRSCO3 and ART-CC cohorts), 4-9% of HIV-infected patients experienced at least one episode ofLLV50-200. LLV50-200 was strongly associated with a twice higher risk of VF>200copies/ml,independently of the duration of LLV, the history of treatment or the type of ART regimen atLLV (NNRTI or PI-based regimens). LLV was not associated with AIDS event or death witha median follow-up of only 3 years.

Des progrès importants ont été réalisés dans la thérapie des personnes vivant avec le VIH (PVVIH) avec le développement d’antirétroviraux (ARV) de plus en plus efficaces, sûrs avec une bonne innocuité et tolérance. Cependant, des défis thérapeutiques demeurent chez les PVVIH dont le VIH pourrait être porteur de mutations génétiques conférant de la résistance aux traitements soit en raison d’une histoire d’échec thérapeutique antérieur soit en raison d’une exposition antérieure à une mono/bithérapie aux inhibiteurs nucléosidiques de la transcriptase inverse (INTI) (thérapie sous-optimale qui se faisait avant l’ère des trithérapies). Chez ces patients, les cliniciens peuvent tenter des combinaisons peu étudiées dans l’espoir de mieux contrôler la charge virale ou de réduire les effets secondaires. Ainsi, cette thèse par articles avait trois objectifs qui visaient à étudier des thérapies utilisées chez ces patients mais pour lesquelles il y a peu ou pas de données. Le premier objectif (article 1) consistait à déterminer si l'efficacité du régime ARV avec dolutégravir chez les patients stables (dont la charge virale est supprimée) variait en présence d'une histoire d’échec virologique ou d’exposition antérieure à la thérapie sous-optimale. Le deuxième objectif (article 2) visait à comparer l’issue virologique des PVVIH stables ayant un échec virologique documenté ou une exposition antérieure à la thérapie sous-optimale et qui ont maintenu leur régime inhibiteur de la protéase/ritonavir (IP/r) par rapport à ceux qui sont passés au dolutégravir. Finalement, le troisième objectif (article 3) était de comparer le risque d’échec virologique chez les PVVIH avec une histoire d’échec virologique ou de thérapie sous-optimale prenant un traitement non standard d’ARV composé d’abacavir/ténofovir disoproxil (ABC/TDF) avec un 3e ARV d’une classe différente par rapport à un régime composé d’un traitement de fond standard. Nous avons utilisé les données de la cohorte VIH du Québec qui regroupe 10 219 PVVIH suivies au niveau de quatre centres à Montréal incluant la Clinique de médecine urbaine du Quartier Latin (CMUQL), la Clinique médicale l’Actuel (CMA), le Centre hospitalier universitaire de Montréal (CHUM) et le Centre universitaire de santé McGill (CUSM). Une restriction à certains patients a été réalisée pour chacun des objectifs. Les patients avec une charge virale indétectable qui avaient reçu une thérapie avec dolutégravir + 2 INTI à partir de 2013 ont été retenus pour l’objectif 1. Le modèle de risque proportionnel de Cox avec score de propension a été utilisé afin de comparer l’issue virologique des patients sous dolutégravir en fonction de l’exposition étudiée. Pour l’objectif 2, les patients stables avec une histoire d’échec virologique documenté ou d’exposition à une thérapie sous-optimale qui étaient sous IP/r + 2 INTI à partir de 2014 ont été sélectionnés. Le modèle de Cox structurel marginal a permis de voir l’effet du changement de traitement vers le dolutégravir + 2 INTI en comparaison avec ceux qui sont restés sur IP/r + 2 INTI. Pour l’objectif 3, les patients avec une histoire d’échec virologique documenté ou d’exposition à une thérapie sous-optimale qui étaient sous traitements de fond standards (abacavir/lamivudine, ténofovir disoproxil/emtricitabine, ténofovir disoproxil/lamivudine) avec un agent autre qu’un INTI à partir du 1er janvier 2006 ont été retenus. Le modèle multivarié proportionnel de Cox a été utilisé afin de comparer l’issue virologique des patients passés à un régime de thérapie inhabituelle à base d’ABC/TDF par rapport à ceux qui sont restés sur traitement de fond standard. L’article 1 a montré une efficacité similaire du dolutégravir chez les patients stables avec ou sans histoire d’échec virologique documenté ou d’exposition à une thérapie sous-optimale (Hazard ratio ajusté (HRa)=0,84 (IC95% : 0,35 - 2,01)). Dans l’article 2, aucune preuve d'un risque accru d'échec virologique n’a été trouvée chez les patients stables ayant déjà eu un échec virologique antérieur ou une exposition à une thérapie sous-optimale qui ont eu un changement de régime vers le dolutégravir en comparaison avec ceux qui ont maintenu leur régime IP/r (HRa=0,57 (IC95% : 0,21 - 1,52)). Dans l’article 3, une réduction non significative du risque d’échec virologique avec le traitement de fond non standard à base d’ABC/TDF a été trouvée par rapport au traitement de fond standard (HRa=0,45 (IC95% : 0,06 - 3,36)). En conclusion, les résultats de cette thèse n’ont pas montré un effet de la présence d’échec virologique antérieur ou d’exposition à une thérapie sous-optimale sur l’efficacité du dolutégravir. Par ailleurs, les résultats ont permis de constater que le changement vers le dolutégravir + 2 INTI pour des patients stables sur un régime IP/r + 2 INTI peut être envisagé malgré la présence ou la suspicion de mutation de résistance aux INTI. Ces résultats sont importants puisqu’ils devraient permettre de faire changer les guides cliniques concernant le dolutégravir chez les patients stables. Par contre, nos résultats n’ont pas réussi à montrer un avantage significatif à utiliser le traitement de fond à base d’ABC/TDF en comparaison au traitement de fond standard chez des patients présentant une histoire d’échec virologique ou d’exposition à la thérapie sous-optimale. / Significant progress has been made in treatment for people living with HIV (PLHIV) with the development of increasingly effective antiretroviral (ARV) therapy, safe with good tolerability. However, clinicians can sometimes face treatment challenges related to the monitoring of PLHIV whose HIV could carry genetic mutations conferring resistance to treatments either because of a history of virologic failure or because of previous exposure to mono/bitherapy to nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTIs) (suboptimal therapy that was provided before the era of triple therapy). In these patients, clinicians can sometimes try less studied combinations in the hopes to better control viral load or reduce side effects in these patients. Therefore, this thesis by articles had three objectives aiming to evaluate less studied therapies that are used in these patients. The first objective (Paper 1) was to determine whether the efficacy of ARV regimen with dolutegravir in stable patients (whose viral load is controlled) varied in the presence of a history of virologic failure or with a previous exposure to suboptimal therapy regimen. The second objective (Paper 2) was to study virologic outcome after switching to dolutegravir compared to remaining on a boosted protease inhibitor (PI/r) regimen in stables PLHIV with prior documented virologic failure or exposure to mono/dual NRTI. Finally, the third objective (Paper 3) was to compare the risk of virologic failure for PLHIV who have previous documented virologic failure or prior exposure to suboptimal therapy taking an ARV therapy composed of abacavir/tenofovor (ABC/TDF) with a third agent of a different class, versus an ARV regimen composed of a standard backbone also with a non-NRTI third agent. We used data from the Quebec HIV cohort which brings together clinical information from 10,219 PLHIV followed in four clinical care centers in Montreal including the “Clinique de médecine urbaine du Quartier Latin (CMUQL)”, “Clinique médicale l’Actuel (CMA)”, the “Centre hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM)” and the “McGill University Health Center (MUHC)”. A restriction to some patients in the cohort was made with regards to each objective of this thesis. Patients with an undetectable viral load who had received therapy with dolutegravir +2 NRTI from 2013 were selected for the objective 1. A Cox proportional hazard model with propensity score was used to compare the virologic outcome of patients on dolutegravir according to the exposure. For objective 2, patients with an undetectable viral load with an history of documented virologic failure or exposure to suboptimal therapy who were on PI/r + 2 NRTI from 2014 were selected. A marginal structural Cox model was used to measure the effect of switching to dolutegravir +2 NRTI compared to those who remained on PI/r + 2 NRTI therapy. For objective 3, patients with a documented virologic failure or exposure to suboptimal therapy in standard backbone (abacavir/lamivudine, tenofovir disoproxil/emtricitabine, tenofovir disoproxil/lamivudine) with another agent from January 01, 2006 were selected. A Cox proportional multivariate model was used to compare the virologic outcome of patients who switched to a non-standard regimen including ABC/TDF therapy versus those who remained on standard backbone. The article 1 suggested similar virologic efficacy of dolutegravir in stables patients with or without an history of documented virologic failure or exposure to suboptimal therapy (adjusted Hazard Ratio (aHR)=0,84 (95%CI: 0,35 - 2,01)). In article 2, no evidence of an increased risk of virologic failure was found in stables patients who had a regimen switched to dolutegravir compared to those who maintained their regimen with PI/r in patients who have had previous virologic failure or exposure to suboptimal therapy (aHR=0,57 (95%CI: 0,21 - 1,52)). In article 3, a non-significant reduction in the risk of virologic failure with the non-standard backbone including ABC/TDF was found compared to standard backbone (aHR=0,45 (95%CI: 0,06 - 3,36)). In conclusion, the results of this thesis first suggested no effect of the presence of previous virologic failure or exposure to suboptimal therapy on the efficacy of dolutegravir in stables patients. In addition, the results showed that the switch to dolutegravir +2 NRTI for patients with an undetectable viral load on PI/r +2NRTI regimen can be considered despite the presence of proved or suspected NRTI resistance mutation. These results are of great importance as they should lead to changes the clinical guidelines for the use of dolutegravir in stable patients. On the other hand, our results failed to show a significant advantage to the use of the backbone ABC/TDF instead of standard backbones in patients with prior documented virologic failure or previous exposure to suboptimal therapy.