La infecció pel virus de la immunodeficiència humana (VIH) constitueix una de les epidèmies més importants actualment. El VIH es caracteritza per la seva elevada variabilitat genètica al llarg de la seva història natural. Les múltiples variants existents dins del mateix hoste, el que es coneix com quasiespècies, constitueixen una font d'adaptabilitat del virus, ja que permeten la disponibilitat d'una variant d'escapament davant una possible pressió selectiva en l'ambient (resposta immune, fàrmacs antiretrovirals, etc) . Malgrat els grans avenços en el desenvolupament de tractaments eficaços, actualment no ha estat possible l'eradicació de la infecció. El tractament antiretroviral de gran activitat (TARGA) ha disminuït significativament la morbi-mortalitat associada a la infecció pel VIH, però, no aconsegueix l'eliminació del virus. Conseqüència directa d'això és que, en suspendre'l, el virus reapareix en sang perifèrica, i caldrà mantenir el tractament de per vida, amb els seus costos tant a nivell d'efectes secundaris com econòmics. Davant aquesta situació, ha estat necessari el disseny de teràpies alternatives com les teràpies immunomediades (interrupcions estructurades del tractament o vacunes terapèutiques), enfocades a estimular el sistema immunològic del pacient per poder suspendre el TARGA de forma definitiva o, almenys, durant períodes variables de temps. Avui en dia no es coneixen amb exactitud els efectes que pugui tenir la variabilitat del VIH en les teràpies immunomediades, i l'interès del nostre estudi parteix d'aquesta premissa. Per això, l'objectiu d'aquesta tesi és analitzar, per primera vegada, l'evolució del virus en pacients sotmesos a vacunació terapèutica (en el nostre cas, una vacuna terapèutica de cèl•lules dendrítiques polsades amb el virus autòleg inactivat per calor). / La infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) constituye una de las epidemias más importantes actualmente. El VIH se caracteriza por su elevada variabilidad genética a lo largo de su historia natural. Las múltiples variantes existentes dentro del mismo huésped, lo que se conoce como cuasiespecie, constituyen una fuente de adaptabilidad del virus, pues permiten la disponibilidad de una variante de escape frente una posible presión selectiva en el ambiente (respuesta inmune, fármacos antiretrovirales, etc). A pesar de los grandes avances en el desarrollo de tratamientos eficaces, actualmente no ha sido posible la erradicación de la infección. El tratamiento antirretroviral de gran actividad (TARGA) ha disminuido significativamente la morbi-mortalidad asociada a la infección por el VIH, no obstante, no consigue la eliminación del virus. Consecuencia directa de ello es que, al suspenderlo, el virus reaparece en sangre periférica, siendo necesario mantener el tratamiento de por vida, con sus costes tanto a nivel de efectos secundarios como económicos. Frente esta situación, ha sido necesario el diseño de terapias alternativas como las terapias inmunomediadas (interrupciones estructuradas del tratamiento o vacunas terapéuticas), enfocadas a estimular el sistema inmunológico del paciente para poder suspender el TARGA de forma definitiva o, al menos, durante períodos variables de tiempo. Hoy en día no se conocen con exactitud los efectos que pueda tener la variabilidad del VIH en las terapias inmunomediadas, y el interés de nuestro estudio parte de esta premisa. Por ello, el objetivo de esta tesis es analizar, por primera vez, la evolución del virus en pacientes sometidos a vacunación terapéutica (en nuestro caso, una vacuna terapéutica de células dendríticas pulsadas con el virus autólogo inactivado por calor). / Human Immunodeficiency Virus (HIV) infection is one of the largest epidemics today. HIV is characterized by high genetic variability throughout its natural history. Multiple variants exist within the same host, which is known as quasispecies. These quasispecies are a source of adaptability of the virus, and allow the availability of alternative escape variants against a possible selective pressure in the environment (immune response, antiretroviral drugs, etc). Despite the great advances in the development of effective treatments, now has not been possible to eradicate the infection. Antiretroviral therapy (HAART) has significantly decreased morbidity and mortality associated with HIV infection, however, it fails to eliminate the virus. Direct consequence is that, when HAART is stopped, virus rebound in peripheral blood, being necessary to maintain treatment for life, with its costs both in terms of side effects and economic burden. Facing this situation, it has been necessary to design alternative therapies such as immune-mediated therapies (structured treatment interruptions or therapeutic vaccines), aimed to stimulate the patient's immune system to permanently remove HAART or, at least, for varying periods of time. Today, effects of the variability of HIV in immune-mediated therapies are not exactly known , and the interest of our study is based on this premise. Therefore, the objective of this thesis is to analyze, for the first time, the evolution of HIV in patients undergoing therapeutic vaccination (in our case, a therapeutic vaccine based on dendritic cells pulsed with autologous heat-inactivated virus).

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L'élimination des cellules tumorales par le système immunitaire repose sur la capacité des cellules dendritiques à correctement présenter l'antigène aux cellules effectrices. Nous avons donc développé une stratégie de vaccination thérapeutique basée sur des lipopolyplexes à ARNm (LPRs) : l'ARNm codant pour l'antigène est associé à un complexe de polylysine histidylée, et incorporé dans un liposome trimannosylé afin de mieux cibler les cellules dendritiques. En effet, les cellules dendritiques expriment largement les lectines de type C, qui sont des récepteurs reconnaissant principalement des résidus mannose. Dans le travail présenté ici, nous montrons que les LPR trimannosylés sont capables de fixer les cellules dendritiques humaines et murines. De manière très intéressante, nous montrons aussi que les LPR trimannosylés injectés chez la souris induisent le recrutement et l'activation de cellules dendritiques dans le ganglion drainant. De plus, quand les LPR trimannosylés vectorisent un ARNm codant pour l'antigène tumoral E7, ils sont capables d'induire une réponse T spécifique d'E7 au niveau systémique. Enfin, les LPRs trimannosylés permettent une réponse thérapeutique lorsqu'ils sont utilisés dans trois différents modèles de tumeurs : le modèle TC1 de carcinome exprimant E7, le modèle B16 de mélanome exprimant MART1 et le modèle EG7 de lymphome exprimant OVA. Cette stratégie apparaît donc prometteuse comme thérapie innovante anti-cancer. / Elimination of cancer cells requires an efficient cytotoxic immune response. In order to obtain such a response, antigens need to be uptaken by dendritic cells (DCs) and correctly presented to effector cells. We developed a strategy based on RNA lipopolyplexes (LPRs): antigenic mRNA is associated with a histidine-polylysine polyplexe and incorporated in a trimannosylated liposome to better target dendritic cells (DCs) in vivo, as DCs express several C-Type lectin receptors that preferentially bind to mannose. Here, we report that trimannosylated LPRs are efficient to target both human and murine DCs. Interestingly, in vivo experiments reveal that trimannosylated LPRs not only target DCs but also induce their recruitment and activation in draining lymph nodes. Furthermore, when combined with mRNA encoding E7 oncoprotein from HPV16, trimannnosylated LPRs trigger specific T-cell response against E7. Finally, when used as therapeutic vaccines in three different tumors models, LPRs promote curative therapeutic responses in E7-expressing TC1 tumor, in OVA-expressing EG7 lymphoma and in MART-1-expressing B16 melanoma, when combined with E7, OVA or MART-1 mRNA, respectively. Altogether, these results comfort us to considerate the use of this strategy for anti-cancer vaccine therapies.

Le développement d'un traitement curatif du virus de l’immunodéficience humaine (VIH) est devenu le défi majeur pour le futur mais les réservoirs et une réponse immunitaire insuffisamment efficace constituent des barrières pour l’élimination du virus. La réponse immune contre l’infection VIH dépend en partie de la capacité des cellules hôtes à présenter correctement les épitopes viraux pour induire une réponse spécifique des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques (CTL). Cette présentation des épitopes viraux qui pourrait être optimisée par vaccination, dépend du système HLA (Human Leukocyte Antigen) du patient présentant un déterminisme génétique individuel. Correctement pré-stimulés, les CD8 cibleraient et détruiraient efficacement les cellules productrices du virus. Les précédents essais vaccinaux stimulant la réponse CTL n’ont pas montré d’efficacité dans la réponse virologique, probablement parce qu’ils sont composés d’épitopes "génériques" et qu’ils ne prennent pas en compte la variabilité du VIH ni l’immunogénétique des patients.L’objectif de ce travail est d’identifier des épitopes archivés dans l’ADN proviral, susceptibles d’induire une réponse CTL en considérant la variabilité du VIH-1 et la variabilité immunogénétique des patients infectés par le VIH-1 en succès thérapeutique. L’idée, à terme, est d’utiliser les peptides correspondants comme base de vaccin thérapeutique et de permettre au système immunitaire de prendre le relai du traitement antirétroviral pour contrôler l’infection virale.Cent quarante patients infectés par le VIH-1, suivis au CHU de Bordeaux en succès thérapeutique depuis plus de 6 mois ont été inclus dans le projet Provir/Latitude 45 entre 2012 et 2017. Une cartographie de la répartition des sous-types viraux du VIH-1 en Aquitaine a d’abord été réalisée. L’analyse de plus de 3200 génotypes de résistance VIH-1 effectués entre 2012 et 2016 a permis de déterminer que le sous-type viral majoritaire infectant les patients vivants avec le VIH dans la région est le sous-type B, suivi du CRF02_AG qui est majoritaire parmi les sous-types viraux non B. Si l’on se focalise sur les patients inclus dans ce projet on retrouve des répartitions similaires. Suite à cette première analyse, un nouveau virus recombinant composé de CRF06_cpx et de sous-type B a pu être identifié. Il est référencé en tant que CRF98_cpx. Un des patients inclus au sein du projet est d’ailleurs infecté par ce virus. Afin d’identifier des épitopes candidats pouvant servir de base à un vaccin thérapeutique pour l’ensemble de la population ou pour un groupe de la population en fonction de leurs caractéristiques immunogénétiques, nous avons combiné les données des séquences virales avec le typage HLA des patients afin de prédire in silico l’affinité entre un HLA et un peptide via les algorithmes d’IEDB. Pour automatiser l’analyse des données, un logiciel, TutuGenetics, a été développé. Ce logiciel instrumentalise les algorithmes d’IEDB et permet d’étudier la variabilité de la présentation des épitopes par les différents HLA du patient grâce à un score MHC IC50 déterminé pour chaque couple HLA-séquence virale. Ce logiciel a été validé en comparant l’analyse des données issues du séquençage Next Generation Sequencing avec le séquençage Sanger. Finalement, pour les 140 patients inclus dans le projet Provir, TutuGenetics a effectué un découpage des séquences virales par pas de 8 à 10 acides aminés et les valeurs MHC IC50 ont été définies pour toutes les combinaisons HLA-épitope. Une analyse plus fine nous a ensuite permis de déterminer une liste de 15 épitopes avec une forte affinité in silico pour les HLA majoritaires finalement retenue pour une cocktail vaccinal.Ces données in silico vont dans une prochaine phase être confirmées in vitro via des tests d’immunologie fonctionnelle, puis in vivo chez le macaque. / HIV (Human Immunodeficiency Virus) cure is the major challenge of the future but latent reservoir and inefficient immune response do not allow virus elimination. The immune response against HIV infection depends on host cells ability to correctly present viral epitopes to induce specific cytotoxic CD8+ T lymphocytes (CTL) response. This presentation of viral epitopes which could be improved by vaccination depends on the HLA (Human Leukocyte Antigen) system of the patient which is extremely variable. Accurately pre-stimulated, CTL would target and destroy efficiently virus-producing cells. Previous vaccine trials stimulating CTL response haven’t shown efficient virological response, presumably because epitopes used are generic without taking into account HIV-1 or patient’ immunogenetic variability.The aim of this work is to identify epitopes archived in the proviral DNA, considered to induce CTL response according to the HIV-1 and immunogenetic variability of the patients at therapeutic success. The goal is to use these peptides for a therapeutic vaccine and educate the immune system to control the viral replication without any antiretroviral treatment.One hundred and forty patients infected with HIV-1, followed at the University Hospital of Bordeaux, at therapeutic success for more than 6 months have been included in the Provir/Latitude 45 project between 2012 and 2017. A mapping of the distribution of viral subtypes of HIV-1 in Aquitaine was first performed. Analysis of more than 3200 HIV-1 genotypes conducted from 2012 to 2016 determined that the major viral subtype infecting patients living with HIV in the region is subtype B, followed by CRF02_AG which is predominant among the non-B viral subtypes. Focusing on the patients included in this project led us to find similar distributions. Following this initial analysis, a new recombinant virus composed of CRF06_cpx and subtype B could be identified. It is now referenced as CRF98_cpx. One of the patients included in the project is infected with this virus. In order to identify candidate epitopes that can serve as a therapeutic vaccine for the entire population or for a population group based on their immunogenetic characteristics, we combined the viral sequence data with the HLA typing of patients to predict the affinity in silico between an HLA and a peptide via IEDB algorithms. To automate data analysis, a software package, TutuGenetics, has been developed. This software exploits IEDB algorithms and makes it possible to study the variability of the presentation of epitopes by the different HLAs of the patient thanks to an MHC IC50 score determined for each HLA-viral sequence pair. This software has been validated by comparing the analysis of data from Next Generation Sequencing (NGS) with Sanger sequencing. Finally, for 140 patients included in the Provir project, TutuGenetics sliced the viral sequences in steps of 8 to 10 amino acids and MHC IC50 values were defined for all HLA-epitope combinations. A finer analysis allowed us to determine a list of 15 epitopes with high in silico affinity for major HLAs. These epitopes were selected by applying different filters and only HLA-peptide couples with more than 10 patients sequenced per position and by HLA were kept in this "Optimal_Provir" list.These in silico data will in a next phase be confirmed in vitro via functional immunology tests, then in vivo in macaques.