Hypothèses sur l'implication du biais nucléotidique des lentivirus dans le développement du SIDA et nouvelles stratégies d'atténuation du VIH-1

The nucleotide bias of lentiviruses genomes is associated to AIDS pathogenesis and new live attenuated vaccine strategies against HIV-1

• Auteur / Autrice : Nicolas Vabret
• Direction : Bernard Verrier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 30/09/2011
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Renaud Mahieux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Verrier, Renaud Mahieux, Monsef Benkirane, François Villinger, Frédéric Tangy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Monsef Benkirane, François Villinger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférons

Lentivirus

Sida

Mots clés libres

SIDA

VIH-1

Lentivirus

Vaccin Vivant Atténué

Virus Synthétique

Interféron

Virus Hybride

Vecteurs Polioviraux

Composition Nucléotidique

AIDS

HIV-1

Lentiviruses

Live Attenuated Vaccine

Synthetic Virus

Interferon

Hybrid Virus

Polioviral Vector

Nucleotide Composition

Résumé

Après 30 années de recherche, de nombreux obstacles s'opposent encore à la conception d'un vaccin contre le SIDA. En effet, il n'existe pas de consensus sur les corrélats immunitaires de protection qu'il devra induire ni sur les mécanismes à l'origine de la progression vers le SIDA chez les individus infectés. Dans un premier temps, nous avons cherché à concevoir un virus hybride structuralement semblable au VIH-1 et capable de se répliquer exclusivement dans le cytoplasme des cellules infectées. Dans cet objectif, nous avons développé des nouveaux vecteurs bi et tri-cistroniques dérivés du poliovirus et contenant les séquences des gènes gag et/ou env du VIH-1. Nous avons montré que ces réplicons permettaient l'expression des protéines structurales du VIH-1 sous leur forme mature. Dans un second temps, nous avons mis en évidence une corrélation indiquant que, plus la composition nucléotidique (% A/T/G/C) d'un lentivirus diverge de celle de son hôte, plus la probabilité qu'il soit pathogène est élevée. Nous avons montré que l'optimisation artificielle de la composition nucléotidique de séquences d'ARN lentivirales diminuait leur capacité d'induction d'interféron (IFN-I) après transfection. Nous avons ensuite synthétisé un virus de l'immunodéficience simienne (VIS) dont la séquence a été artificiellement optimisée à la composition nucléotidique moyenne du macaque. Ce virus présente une capacité d'induction d'IFN-I in vitro réduite par rapport au VIS sauvage. Ces données indiquent pour la première fois un lien entre la composition nucléotidique du génome des lentivirus et la progression vers le SIDA. Elles suggèrent de nouvelles stratégies vaccinales d'atténuation du VIH-1.

After over thirty years of AIDS epidemic, we still need to identify immunological correlates of protection against AIDS and we do not properly understand how HIV causes AIDS in infected individuals. In order to reproduce the protective capacity of live attenuated viruses, we first aimed at generating a hybrid virus structurally similar to HIV-1 and able to replicate exclusively in the cytoplasm of infected cells. We developed new polioviral pluricistronic vectors that contain HIV-1 packaging sequences, gag gene and/or env gene. We then showed that the use of these replicons was compatible with the production of processed and mature HIV structural proteins. Secondly, we investigated the consequences of the lentivirus nucleotide composition (% A/T/G/C) bias on their pathogenicity. We found a correlation, indicating that AIDS results from infection by primate lentiviruses having the most divergent nucleotide composition compared to their hosts, whereas less divergent lentiviruses cause non-pathogenic infections. A strong type I interferon (IFN-I) response during the chronic phase of infection is a typical feature of lentiviral pathogenic infection. We showed that nucleotide optimization of lentiviral RNA sequences dramatically reduce their in vitro capacity to induce IFN-I. We synthesized a simian immunodeficiency virus (SIV), whose genome sequence was artificially optimized to the macaque average nucleotide composition. This virus showed a reduced capacity to stimulate IFN-I in vitro than wt SIV. These data indicate for the first time a link between the nucleotide composition of lentiviruses and their pathogenicity. They suggest new vaccine attenuation strategies against AIDS.