Applications de séquençage haut-débit pour la recherche en virologie. Résistance de VIH-1 et de VHC aux antiviraux et caractérisation profonde des chaines de transmission de VHC

Ultra-deep sequencing applications in virology research

• Auteur / Autrice : Thuy Nguyen
• Direction : Anne-Geneviève Marcelin, Eve Todesco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie
• Date : Soutenance le 19/11/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sorbonne de Santé Publique (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Karine Lacombe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Laure Chaix Baudier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Chevaliez, Véronique Avettand-Fenoël
• DOI : 10.70675/232e6426zecbbz47abz8c9az82e44853d6a3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virus de l'hépatite C

VIH (virus)

Résistance aux antirétroviraux

Inhibiteurs de l'intégrase du VIH

Séquençage à haut débit

Mots clés libres

Inhibiteurs de l'intégrase

Antiviraux à action directe

VHC génotype 3 et 4

Hommes ayant des rapports sexuels avec des hommes

Variants de résistance minoritaires

Integrase Strand Transfer Inhibitors

Direct-acting antivirals

HCV genotype 3 and 4,

Men having sex with men

Minority resistant variants, transmission networks

Résumé

Les deux virus d’ARN VIH et VHC attirent beaucoup d’attention de la santé publique parce qu’ils partagent des mêmes facteurs de risque de transmission par le sang et par des contacts sexuels. En plus, les maladies associées aux infections par le VIH et par le VHC sont des causes principales de mortalité et de morbidité globalement. Néanmoins, grâce à l’introduction des thérapies d’antirétroviraux pour le traitement de l’infection par le VIH et les antiviraux à action directe (AADs) pour le traitement de l’infection par le VHC, les patients infectés par ces virus constatent une amélioration significative de leur qualité de vie. Cependant, le taux de réplication élevé et l'absence de mécanisme de correction d'erreur de ces virus génèrent une population virale diversifiée appelée des quasi-espèces. Sous la pression sélective de traitement, les quasi-espèces virales sélectionnent des variants de résistance au médicament correspondant et rendent la thérapie inefficace, en particulier dans les cas où une surveillance appropriée du traitement n'est pas assurée. Afin de réserver un large choix de traitement antirétroviral tout au long de la vie chez les patients infectés par le VIH et, parallèlement, de réduire le coût de traitement des infections par le VIH et le VHC, il est fondamental de mener des recherches ciblées sur la détection, la surveillance et la transmission des mutations de résistance aux antiviraux. Dans cette thèse, nous avons utilisé les technologies de séquençage haut-débit (UDS) ou de séquençage de nouvelle génération (NGS) pour chercher des variants de résistance minoritaires (MiRVs) qui sont classiquement considérés comme représentant moins de 15%-25% de la population virale et ne sont pas trouvés par la technique de séquençage Sanger. La présence des MiRVs à baseline est responsable possiblement de l'échec de traitement et leur présence à l'échec peut limiter les options des traitements ultérieurs. Dans cette thèse, nous avons évalué la prévalence et l’impact clinique des MiRVs sur le gène de l’intégrase chez les patients infectés par le VIH qui ont été en échec d’un régime thérapeutique contenant un inhibiteur de l’intégrase. Nous avons également évalué l’impact des MiRVs chez les patients infectés par le VHC de génotype 3 et de génotype 4 et ayant échoué aux AADs. De plus, nous avons utilisé la technique UDS pour identifier et caractériser les chaines de transmission du VHC parmi une population clé d'hommes ayant des rapports sexuels avec des hommes, co-infectés par le VIH ou ayant un risque élevé d'acquisition du VIH. Nous avons également observé plusieurs cas d’infections mixtes de génotype du VHC dans cette population, probablement à cause du risque élevé de multiples expositions au VHC. Les questions sur l’avantage de l'UDS dans la recherche en virologie et l'applicabilité de cette technique en clinique ont été posées et vérifiées au travers de multiples types de projets dans cette thèse. L’UDS n’a pas été établi de manière concluante comme étant plus intéressant et bénéfique que la technique de séquençage de Sanger pour prévenir l’échec au traitement chez les patients infectés par le VIH ou le VHC et pour identifier les chaînes de transmission à grande échelle si le coût et le temps de l’expérience pour l’analyse des données sont pris en compte. Cependant, le développement dynamique des nouvelles technologies de l’UDS et les efforts sans cesse afin d’optimiser des procédures d'analyse montrent un rôle prometteur de l’UDS. Et l'applicabilité de l'UDS en pratique clinique devra encore être élucidée dans différents types de projets de recherche.

The two RNA viruses HIV and HCV are getting a lot of public health concerns because both of them have overlapping risk factors for transmission through direct blood and sexual contacts. Furthermore, HIV and HCV infections are the leading cause of mortality and morbidity globally due to related diseases. However, with the introduction of antiretroviral therapy (ART) for the treatment of HIV infection and direct-acting antivirals (DAAs) for the treatment of HCV infection, patients infected by these viruses are witnessing significant improvement in their quality of life. However, the high replication rate and the lack of error correction mechanism of these viruses result in a diverse viral population referred to as quasispecies. Under drug- selective pressure, the viral quasispecies select resistance variants against corresponding drug and render the therapy ineffective especially in cases an appropriate treatment monitoring is not ensured.To reserve a wide range of possibilities for a life-long ART in HIV-infected patients and in parallel to reduce cost for treatment of both HIV and HCV infection, research focusing on detection, surveillance and transmission of resistance mutations is fundamental to prevent treatment failure on antivirals. In this PhD, we employed the ultra-deep sequencing (UDS) or next-generation sequencing (NGS) technologies to look for minority resistant variants (MiRVs) which are conventionally considered to represent less than 15%-25% of viral population and undetectable by Sanger sequencing. The presence of MiRVs at baseline is possibly responsible for the treatment failure and their presence at failure may limit options for subsequent therapies. In this PhD, we evaluated the prevalence and clinical impact of MiRVs on integrase gene in HIV-infected patients failing an integrase inhibitor containing regimen. We also evaluated the impact of MiRVs in HCV genotype 3 and genotype 4-infected patients failing DAAs. Furthermore, we used the UDS technique to identify and characterize the HCV transmission networks among a key population of men having sex with men either co-infected with HIV or at high risk of HIV acquisition. We also discovered several cases of mixed HCV genotype infections in this population probably for their high risk of multiple HCV exposures. The advantages of UDS in virology research and the applicability of this technique in clinic have been questioned and verified throughout multiple types of projects in this PhD. UDS has not been conclusively established to be more interesting and beneficial than Sanger sequencing in prevention of treatment failure in patients infected by HIV or HCV and in identifying the viral transmission networks at large scale if taking into account the experiment cost and time for data analysis. However, the dynamic development of UDS technologies and the continuing attempts in optimizing analysis procedures display a promising role of UDS. And the applicability of UDS in clinical practice still needs to be elucidated in different kinds of research projects.