VIH - Cours PDF

Pr Jacques Izopet Virologie - n°2 Estelle Touriol 08/01/2025 - 8h-10h Ronéo n°1 Marine Rodde VIH Le prof a réduit son cours su...

Pr Jacques Izopet Virologie - n°2 Estelle Touriol 08/01/2025 - 8h-10h Ronéo n°1 Marine Rodde VIH Le prof a réduit son cours sur le VIH par rapport à l’année dernière. I. Historique Le syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA) a été identifié en 1981. Deux ans plus tard, en 1983, le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), responsable de cette maladie, a été découvert. En 1985, une seconde souche du virus, le VIH-2, a été mise en évidence. Contrairement au VIH-1, largement répandu, le VIH-2 est principalement présent en Afrique de l’Ouest et dans certains pays européens, notamment au Portugal. En France, le VIH-2 représente environ 1 % des infections au VIH, tandis que l’écrasante majorité des cas concerne le VIH-1. En 1987, le premier antirétroviral a été identifié : la Zidovudine (AZT). Initialement développée comme molécule anticancéreuse, la Zidovudine a démontré une certaine efficacité contre le VIH lors de tests in vitro. Cependant, il a rapidement été constaté que le virus était capable de s'adapter et de développer des résistances au traitement, limitant son efficacité sur le long terme. Une avancée majeure a été réalisée en 1996 avec l’introduction des inhibiteurs de protéases. Ces molécules, combinées à d'autres classes d'antirétroviraux dans une approche de thérapie combinée (ou trithérapie), ont marqué un tournant décisif dans le traitement de l’infection au VIH. Cette stratégie a permis d'obtenir une puissance thérapeutique suffisante pour réduire efficacement la charge virale tout en retardant l’apparition de résistances. En 2008, le Prix Nobel de Médecine a été attribué à Françoise Barré-Sinoussi et Luc Montagnier pour leur rôle dans la découverte du VIH. Leur travail pionnier a permis de mieux comprendre la pathogenèse de l’infection, d’élaborer des stratégies diagnostiques et de développer les premières approches thérapeutiques contre le virus. II. Taxonomie Le virus appartient à : - la famille des Retroviridae (virus ayant un transcriptase inverse). - le genre Lentivirus - 2 espèces qui peuvent infecter l’homme : HIV1 et HIV2 - Les virus du VIH sont classés en différents groupes en fonction de leur séquence nucléotidique. 1  Groupes HIV 1 Groupes HIV 2 4 : M, N, O, et P. 8 : A, B, C, D, E, F, G, H Parmi eux, le groupe M est le groupe majeur, responsable de la majorité des infections. Au sein du groupe M, on distingue plusieurs sous-types, qui reflètent la grande variabilité génétique du VIH. En France, le sous-type B est le plus fréquent, représentant environ 50 % des infections. La notion de sous-type est particulièrement importante en virologie, car elle met en évidence la diversité du virus, mais aussi ses implications cliniques. En effet, certaines molécules antirétrovirales peuvent être moins efficaces contre certains sous-types spécifiques, ce qui peut influencer les choix thérapeutiques et nécessiter une approche adaptée en fonction du sous-type viral identifié. III. Epidémiologie D’un point de vue épidémiologique, le VIH se transmet principalement de trois manières : par transmission sexuelle, qui constitue le mode de contamination majoritaire, par transmission sanguine (notamment lors de transfusions, de l’utilisation d’aiguilles contaminées ou chez les usagers de drogues injectables), et par transmission mère-enfant, qui peut survenir pendant la grossesse, l’accouchement ou l’allaitement. Actuellement, on estime qu’environ 40 millions de personnes vivent avec le VIH dans le monde, dont deux tiers en Afrique subsaharienne. En 2024, environ 1,6 million de nouvelles infections ont été recensées, accompagnées de 600 000 décès liés au VIH. Bien que ces chiffres aient diminué au fil des années grâce aux avancées médicales et aux efforts de prévention, ils demeurent considérables. L’objectif d’éliminer le VIH reste encore éloigné, en particulier dans les pays en développement ou à ressources limitées, où l’accès aux soins, aux traitements antirétroviraux et aux outils de prévention demeure insuffisant. 2  IV. Origine des virus HIV 1 et HIV 2 L'origine du VIH est animale, plus précisément simienne (provenant des singes). Le VIH-1 découle de deux ancêtres rétroviraux simiens : le SIVcpz (virus de l'immunodéficience simienne du chimpanzé) et le SIVgor (virus équivalent chez le gorille). Les groupes M et N du VIH-1 proviennent du SIVcpz, tandis que les groupes O et P ont pour origine le SIVgor. En ce qui concerne le VIH-2, il a une origine simienne distincte, dérivant du SIVsm, un rétrovirus retrouvé chez le sooty mangabey, une espèce de singe d’Afrique de l’Ouest. Ces virus simiens ont franchi la barrière des espèces par transmission à l’homme, suivie d’une adaptation dans l’organisme humain. Cette adaptation a permis la transmission interhumaine, donnant lieu à la pandémie actuelle. Au sein du groupe M du VIH-1, plusieurs sous-types géographiques et épidémiologiques ont été identifiés. Par exemple, le sous-type B, largement prédominant en Europe, Australie et Amériques, est représenté en vert sur la carte épidémiologique. Cependant, les sous-types non-B deviennent de plus en plus fréquents en Europe, représentant désormais près de 50 % des infections. Cette évolution est principalement liée aux flux migratoires en provenance d’Afrique, où une diversité génétique du VIH est observée. V. La particule virale et les gênes Le VIH est un virus enveloppé dont l’enveloppe externe comporte deux protéines majeures : - La gp120, une glycoprotéine de surface, qui joue un rôle essentiel dans l’interaction avec la molécule CD4 des cellules cibles. - La gp41, une glycoprotéine transmembranaire, qui contribue à la fusion de l’enveloppe virale avec la membrane de la cellule hôte. 3 À l’intérieur de la particule virale, on trouve les protéines de capside, codées par le gène gag. Parmi elles, la protéine p24 est une composante clé. Cette protéine peut se trouver sous forme libre dans le sang des personnes infectées, en plus de sa forme associée à la particule virale. Le virus contient également des enzymes virales essentielles : - La transcriptase inverse, qui permet de convertir l’ARN viral en ADN. - L’intégrase, qui insère l’ADN viral dans le génome de la cellule hôte. - La protéase, qui intervient dans le clivage et l’assemblage des protéines virales. Ces enzymes constituent les principales cibles des molécules antivirales. En outre, le génome viral renferme deux molécules d’ARN dimériques, indispensables pour la fabrication de l’ADN viral. Le génome du VIH comprend trois gènes majeurs : - gag, qui code pour les protéines de capside, dont la p24. - pol, qui code les enzymes virales (transcriptase inverse, intégrase et protéase). - env, qui code pour les protéines de l’enveloppe (gp120 et gp41). Outre ces gènes structuraux, le VIH possède plusieurs gènes auxiliaires ou de régulation, qui jouent un rôle dans l’expression et le contrôle des différents gènes viraux : - tat, un activateur de transcription. - rev, un régulateur de l’expression des protéines de structure. - nef, un facteur favorisant l’infectivité virale. - vpu, qui facilite la libération des virions à la surface des cellules infectées. Ces gènes auxiliaires permettent au VIH de moduler son cycle de réplication, d'échapper au système immunitaire et d’assurer son infectivité. 4  VI. Le cycle du virus 1) La multiplication Étape 1 : Reconnaissance du récepteur La première étape concerne l’entrée du virus dans la cellule hôte. Le VIH cible spécifiquement les cellules portant le récepteur CD4, principalement les lymphocytes T CD4 et les monocytes/macrophages. Cette reconnaissance est assurée par la glycoprotéine gp120 présente sur l’enveloppe virale. Une fois que la gp120 a interagi avec le récepteur CD4, le virus engage également des corécepteurs, tels que CCR5 ou CXCR4, ce qui permet la fusion entre l’enveloppe virale et la membrane cellulaire grâce à l’action de la glycoprotéine gp41. Ce processus conduit à la libération de la nucléocapside virale dans le cytoplasme de la cellule hôte. Une fois à l’intérieur du cytoplasme, la rétrotranscription commence. Cette étape repose sur la transcriptase inverse, une enzyme clé du VIH, qui convertit l’ARN viral en ADN double brin. Ce nouvel ADN viral traverse ensuite les pores nucléaires de la cellule pour pénétrer dans le noyau. Là, grâce à une autre enzyme essentielle, l’intégrase, l’ADN double brin s’intègre dans le génome cellulaire. Cet ADN intégré est appelé provirus. Cette première phase du cycle repose donc sur l’action coordonnée de deux enzymes majeures : la transcriptase inverse et l’intégrase, qui sont des cibles cruciales pour les traitements antiviraux. Étape 2 : Expression des gènes du virus La deuxième étape du cycle viral concerne l’expression des gènes du VIH. Le provirus intégré dans le génome cellulaire est transcrit en ARN messager, qui servira à produire les protéines virales nécessaires à la formation de nouvelles particules infectieuses. Certains de ces ARN messagers agiront comme futurs génomes viraux, tandis que d’autres seront traduits en protéines structurelles ou enzymatiques. L’expression des gènes du VIH dépend non seulement des gènes régulateurs du virus, comme tat et rev, mais également de l’état d’activation de la cellule hôte. Une cellule activée favorise une expression optimale des gènes viraux. Etape 3 : Maturation des protéines virales Les protéines virales et les ARN génomiques produits dans le cytoplasme s’assemblent pour former de nouvelles particules virales. Ces particules bourgeonnent à partir de la membrane cellulaire, un processus qui conduit à leur libération dans l’environnement extracellulaire. Toutefois, ces nouvelles particules ne deviennent pleinement infectieuses qu’après l’intervention d’une dernière enzyme virale, la protéase. Cette enzyme clive des précurseurs protéiques pour rendre les particules virales fonctionnelles. 5 La protéase constitue également une cible thérapeutique majeure pour les traitements antiviraux. 2) Entrée cellulaire du VIH L'entrée du VIH dans la cellule hôte est un processus complexe et crucial pour la réplication du virus. Ce mécanisme repose sur l'interaction spécifique entre la glycoprotéine de surface gp120 (en jaune) du virus et le récepteur CD4 situé à la surface des cellules cibles. Le récepteur CD4 est principalement exprimé sur les lymphocytes T CD4, mais également sur les macrophages et d'autres cellules du système immunitaire. Cependant, l'interaction avec le seul récepteur CD4 n'est pas suffisante pour permettre l'entrée du virus. En effet, un autre facteur, appelé corécepteur, joue également un rôle essentiel dans cette étape. Ce corécepteur est un récepteur de chimiokines (représenté en vert), qui sont de petites molécules impliquées dans la migration des leucocytes (globules blancs) au sein de l'organisme. Le VIH exploite ces récepteurs de chimiokines à son avantage pour faciliter l'infection des cellules cibles. Les deux principaux co-récepteurs utilisés par le VIH sont le CCR5 et le CXCR4. Ces récepteurs sont des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) et possèdent sept domaines transmembranaires. L’interaction entre la gp120 et le récepteur CD4 induit une modification conformationnelle de la gp120, qui facilite à son tour l’interaction avec une partie spécifique de la gp120, appelée boucle V3. Cette boucle V3 se lie ensuite au co récepteur de chimiokine, qui peut être soit le CCR5, soit le CXCR4. Cette interaction entre la gp120, le CD4 et le corécepteur est indispensable pour la fusion de l'enveloppe du virus avec la membrane cellulaire, permettant ainsi l'entrée du VIH dans la cellule hôte. Une fois la fusion accomplie, la nucléocapside virale pénètre dans la cellule et initie le processus de réplication virale. Les virus du VIH peuvent être classés en trois catégories principales en fonction du type de co récepteur qu'ils utilisent. Les virus de type R5 utilisent exclusivement le CCR5 comme co récepteur, ce qui est le cas pour la majorité des infections initiales. Les virus de type X4, quant à eux, utilisent le CXCR4 comme corécepteur. Enfin, il existe des virus dits « mixtes » ou « duals » qui sont capables d'utiliser à la fois le CCR5 et le CXCR4, ou des mélanges de virus utilisant l'un ou l'autre des corécepteurs. Le tropisme viral, c'est-à-dire la capacité du VIH à utiliser tel ou tel corécepteur, est une caractéristique clé de l'infection. Au début de l'infection, lors de la primo-infection, les virus R5 dominent généralement. Cependant, au cours de l'évolution de l'infection, on observe souvent une évolution vers l'émergence de virus X4, qui peuvent exploiter le CXCR4. Ce changement, connu sous le nom de « switch du tropisme », est fréquent à mesure que la maladie progresse. Le tropisme du VIH est également lié à la virulence du virus. En effet, les virus qui utilisent le CXCR4 (X4) sont généralement associés à une plus grande agressivité et à un pouvoir pathogène plus élevé que ceux qui 6 utilisent uniquement le CCR5 (R5). Cela signifie que les virus X4 sont souvent plus capables d'infecter des cellules T CD4, ce qui accélère la progression de la maladie vers le SIDA. En revanche, les virus R5, bien que efficaces dans les premières phases de l'infection, tendent à être moins agressifs et leur présence prédomine dans les premiers stades de l'infection. VII. L’infection au virus HIV 1) L’infection in vivo L’infection in vivo est schématisée ci-contre et la transmission se fait essentiellement par voie sexuelle. L’infection se fait au niveau de la porte d’entrée par les cellules dendritiques, cellules qui expriment à leur surface une molécule appelée DC-SIGN. Ce DC-SIGN capture le VIH (même affinité pour tous les virus qu’ils soient X4 ou R5). La cellule dendritique permet de véhiculer le VIH au niveau du premier ganglion le plus proche de la porte d’entrée. Il peut aussi infecter et transmettre le virus à la cellule cible (lymphocyte TCD4 présent au niveau du ganglion lymphatique). Il y a une multiplication et production importante de virus qui passe dans le sang et se retrouver au niveau de différents tissus. 2) Histoire naturelle de l’infection L’histoire naturelle de l’infection au VIH (important à retenir) représente l’évolution de l’infection indépendamment de tout traitement antiviral. Ce qui ne représente plus la situation actuelle puisqu’aujourd’hui on traite directement. Mais pendant longtemps, chez les personnes qui n'étaient pas traitées, on observait 3 phases : - Primo infection : Courbe jaune qui représente la charge virale qui va présenter un pic très important qui traduit de la multiplicaiton du virus dans les lymphocytes. On retrouve, au niveau du tractus digestif, beaucoup de lymphocytes et le VIH va se développer à ce niveau là. - Infection asymptomatique qui dure 8 ans en règle générale, en l’absence de traitement. La charge virale va être maîtrisée par les défenses de l’organisme. 7  On parle de plateau d'équilibre entre la production de virus et les défenses de l’organisme. La charge virale va être beaucoup plus faible qu’au moment de la primo infection. Le niveau de la charge virale va conditionner la durée de la période asymptomatique. Plus la charge virale est faible et plus la durée de cette période est longue. Plus c’est élevé et plus la phase symptomatique arrive vite. Donc la charge virale est un facteur prédictif de progression clinique. - Infection symptomatique : elle matérialise par des infections opportunistes et des cancers. Cette période dure 2-3 ans et conduit au décès en l’absence de traitement. Il y a un épuisement des défenses de l’organisme et la charge virale remonte à nouveau. Dans 90% des cas, on détecte les VIRUS R5 au moment de la primo infection. Mais on peut détecter dans 50% des cas les virus R5X4 et X4 à des stades avancés. Sur le plan immunologique, lorsqu’on regarde les lymphocytes TCD4 au moment de la primo infection, il va y avoir une chute importante du nombre de TCD4 qui est transitoire. Elle reflète la destruction des lymphocytes TCD4 au niveau du tractus digestif. Mais comme l’organisme va régénérer les lymphocytes du fait de la moelle osseuse, cette diminution de lymphocytes TCD4 n'est que transitoire. Puis ces lymphocytes (en vert sur le schéma) vont diminuer progressivement et c’est dû à une activation permanente du système immunitaire liée à la réplication du virus. Il est donc important de mesurer cette chute. le nombre clef des lymphocytes TCD4 à partir duquel on définit le SIDA c’est 200 lymphocytes TCD4 par mm3 (chiffre à avoir en tête). A partir de là, on rentre dans une phase critique. VIII. Les outils virologiques 1) Le diagnostic Le diagnostic du VIH se fait à l’aide d’outils de diagnostic directs et indirects. Le dépistage de l’infection se fait sur la sérologie, donc le but est de doser les anticorps spécifiques au VIH via la technique ELISA. Cette technique permet aussi de mettre en évidence les antigènes du VIH (antigène P24 en particulier qui circule dans le sang en cas d’infection). L’idée est de réduire la période muette entre l’infection établie et la détection de cette infection : en 15 jours - 3 semaines on obtient un test de dépistage positif. Il faut cependant confirmer l’infection au VIH (pour éviter les faux positifs) grâce au western blot qui permet aussi de différencier une infection HIV1 et HIV2 car les antigènes qui sont déposés dans le western blot sont soit spécifique de l'HIV 1, soit du HIV 2. Même pour le diagnostic, on va avoir recours au diagnostic direct. Il y a la situation du western blot dit indéterminé : test de dépistage positif mais western blot n’est pas complètement concluant, il n’y a pas les réactivités attendues pour confirmer l’infection. Dans ce cas, on fait un test PCR pour savoir si on peut détecter l’ARN du VIH ou pas. La seconde situation est celle de l’enfant né d’une mère qui a le VIH : durant les 18 premiers mois on a les anticorps maternel transmis donc on ne peut pas conclure à l’infection de l’enfant. Seul le test moléculaire peut mettre en évidence une infection. 8  2) Le Suivi de l’infection et du traitement La charge virale est un élément essentiel de mesure de l’efficacité du traitement. Si le traitement n’est pas complètement efficace, le VIH s’adapte et devient résistant au traitement. Des tests de résistance doivent donc être fait. Pour suivre le traitement, on peut déterminer la charge virale (quantification de l’ARN HIV dans le plasma). Dans des situations très particulières, on détermine le génotype de résistance par séquençage : la personne infectée peut avoir été infectée par un virus résistant. On fait également un génotype en cas d’échec : si malgré les traitements, la charge virale n’est pas strictement indétectable et le virus va s’adapter. La négativation de la charge virale est un élément essentiel car ça montre que le traitement est efficace et ça évite aux virus de s’adapter et de devenir résistants. Réponse à une question d’un étudiant : ici le prof nous parle uniquement du suivi sérologique, mais bien sûr que le suivi des lymphocytes TCD4 est un élément important. La détermination du tropisme : Pour être efficace, il faut être certain que la personne est infectée par un virus qui utilise le CCR5 pour connaître le type de traitement qu’on peut mettre en place. Il s’agit soit de techniques phénotypiques (reposant sur la culture cellulaire) soit de techniques génétiques où l’on séquence le gène de l’enveloppe. En fonction de la séquence, on peut prédire que le virus qui infecte la personne est un virus CCR5 ou X4. Le séquençage du VIH peut concerner le gène pol (code les 3 enzymes clés : transcriptase inverse, la protéase et l’intégrase) pour détecter les mutations associés à la résistance des molécules ciblant chacune de ces enzymes. On peut aussi séquencer le gène env : certains médicaments ont une efficacité sur la protéine d'enveloppe des anticorps monoclonaux essentiellement. Le virus, sous la pression de sélection de ce type de molécule, peut s’adapter et développer des mutations du gène env. Le gène gag peut être séquencé car de nouveaux médicaments vont cibler la protéine de capside du VIH. Tout comme d’autres virus, dans les années à venir, on va peut être être amené à séquencer tout le génome du VIH. 3) Evolution des paramètres virologiques en l’absence de traitement antirétroviral 9 En rouge (ARN viral), est représentée la charge virale. En cas de traitement, la courbe de la charge virale s'aplatit et devient nulle. En vert (Agp24), est représenté l’antigène p24 présent au tout début de l’infection puis il n’est plus détecté par la suite. Il est détecté sous forme libre et est moins sensible en primo infection que l’ARN qui lui, est détectable 1 semaine après l’infection. Le traitement est recommandé pour tout le monde, quel que soit le nombre de LTCD4. Si on traite dès la primo infection, non seulement il y a un bénéfice pour le patient, mais il y a aussi un bénéfice dans la collectivité puisque le fait de rendre la charge virale indétectable limite la transmission à d’autres personnes : effet préventif de la transmission de l’infection. IX. antirétroviraux actuels Les cibles des traitements ne vont pas être détaillées dans ce cours puisqu'il existe différentes classes de molécules qui vont cibler la transcriptase inverse, l’intégrase, l’entrée du virus ou la protéase. On va combiner différentes molécules qui vont cibler ces différentes structures (enzymes ou entrée des virus) et l’objectif va être d'avoir un blocage complet de la réplication virale. 10 Le plus gros inconvénient du traitement actuel et qui représente un défi, c’est que l’on ne peut pas guérir d’une infection VIH. Le traitement est non curatif. Au mieux, on peut obtenir une rémission prolongée à condition de prendre le traitement. L'explication est que le VIH s’intègre dans le génome cellulaire et donc on ne peut pas : il s’agit de la notion de réservoir de VIH et représente un défi aujourd’hui. X. Évolutions thérapeutiques - Inhibiteurs de capside : lénacapavir : cette molécule agit à différentes étapes du cycle de multiplication (avant et après l’intégration du rétrovirus dans le noyau). La capside en présence du médicament ne devient plus suffisamment intégrée et le virus n’est pas infectieux. - les antirétroviraux à action prolongée : uniquement par voie orale avant et aujourd’hui aussi par injection. Notamment association cabotégravir-rilpivirine avec prise toutes les 8 semaines. - Anticorps monoclonaux par voie injectable en sous cutané ou intramusculaire - Les recommandations des nouveaux traitements : molécules à utiliser en cas d’initiation, en cas d’adaptation ou en cas d'échec du traitement. Ces recommandations sont aussi pour la PReP et pour les traitements en cas de post exposition. XI. Vers une éradication du VIH ? Uniquement 5 à 6 cas décrits dans la littérature : cas de patients qui avaient un traitement pour une maladie hématologique et qui ont reçu des greffes de cellules souches hématopoïétiques. Et le donneur a été choisi de façon à ce que le CCR5 présente une mutation expliquant une certaine résistance à l’infection par le VIH (mutation delta 32 qui rend le lymphocyte résistant à l’infection). Ce que l’on espère c’est plutôt une rémission observée dans le cas d’une infection naturelle (1% des personnes) ou des personnes qui arrêtent leur traitement et pour lesquelles la charge virale est très faible ou à la limite à la détection. On espère la rémission dans des cas d'immunothérapie associée à des antiviraux, des anticorps monoclonaux et l'espoir réside sur l’absence de reprise infectieuse s' il y a un arrêt des traitements. 11 Toute la difficulté réside en la notion de réservoir cellulaire et anatomique expliquant que tant qu’on a des cellules infectées, on ne peut pas parler de guérison. XII. Prévention le prof n’a pas détaillé la diapositive : 12