Formes recombinantes inter-groupes M et O du VIH-1 : Etude de leur potentiel réplicatif et de leur émergence in vitro/in vivo

HIV-1/MO intergroup recombinant forms : study of their replicative potential and their emergence in vitro/in vivo

• Auteur / Autrice : Alice Moisan
• Direction : Jean-Christophe Plantier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche sur l'adaptation microbienne (Rouen ; Caen ; 1998-2021)
• Jury : Président / Présidente : Denys Brand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matteo Negroni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Laure Chaix Baudier, Pierre Roques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recombinaison génétique

Virus -- Reproduction (biologie)

VIH (virus)

Virologie

Mots clés libres

Recombinaison inter-groupes VIH-1/MO

Doubles infections VIH-1/M+O

Potentiel réplicatif

Emergence

HIV-1/MO intergroup recombination

HIV-1/M+O dual infections

Replicative potential-

Emergence

Résumé

Les VIH-1 sont caractérisés par une forte diversité génétique et la recombinaison génétique constitue un facteur important de leur évolution. Malgré leur grande divergence génétique, les VIH-1 groupe M, pandémique, et groupe O, endémique au Cameroun, peuvent générer des formes recombinantes intergroupes MO. La description actuellement de 19 formes recombinantes VIH-1/MO (URF_MO), dont 10 au cours de ces dix dernières années, pose la question d’un éventuel avantage conféré par la recombinaison et des modalités de leur émergence. Les objectifs de ce travail étaient donc d’étudier le potentiel réplicatif ainsi que l’émergence in vitro et in vivo de formes recombinantes VIH-1/MO. Le potentiel réplicatif a été étudié sur la base d’un profil simple de recombinaison [Ogag/pol-Menv], avec un point de cassure dans Vpr, du fait de l’observation d’un point chaud de recombinaison dans cette région. Après de multiples essais pour construire un clone moléculaire infectieux chimérique (CMIC) à partir de clones moléculaires infectieux parentaux de VIH-1/M sous-type B et de VIH-1/O sous-groupe T, un CMIC pVIH-1/OM a été synthétisé et a permis la génération de virus recombinants par transfection puis co-culture. Un stock a été généré afin de comparer son potentiel réplicatif par rapport à celui des souches parentales VIH-1/M et VIH-1/O. Deux marqueurs ont été suivis dans les surnageants de culture : l’activité de la Transcriptase Inverse (TI) et la quantité d’Ag P24. Les résultats ont mis en évidence une supériorité de la souche parentale de groupe M par rapport à celle de groupe O pour les deux marqueurs. En revanche, pour la souche recombinante VIH-1/OM, les données d’activité de la TI ne se superposaient pas à celle de la quantité d’AgP24, suggérant un comportement hybride du recombinant, en termes d’activité enzymatique et de production d’AgP24. In vitro, les modalités d’émergence ont été appréhendées par l’étude de la génération de points de cassure au sein des LTRs initialement différents du recombinant VIH-1/OM généré et dans lesquels un évènement de recombinaison devait avoir lieu pour les rendre identiques. La cinétique d’émergence et les profils de recombinaison ont été analysés par la méthode SGA, afin de caractériser les quasi-espèces ARN et ADN. Nos résultats ont mis en évidence une localisation préférentielle de la recombinaison dans la région R des LTRs, avec trois motifs majoritaires de recombinaison (506-513pb, 513-522pb et 523-547pb), dont le second prédominait en fin de culture. Notre modèle expérimental a été validé en comparant ces résultats aux données in vivo des URF_MO décrites. D’autres motifs de recombinaison ont été observés in vivo, suggérant qu’il n’existe pas de motif et de mécanisme uniques de recombinaison. In vivo, nous avons eu l’opportunité de décrire un cas de recombinaison MO, révélant une double infection VIH-1/M+O non diagnostiquée, chez une patiente présentant des résultats de génotypage de résistance discordants par rapport à ses antériorités VIH-1/M. Ce travail a permis de caractériser la dynamique de réplication des populations virales VIH-1/M et VIH-1/O avant recombinaison, puis celle du recombinant VIH1/MO. Le suivi immuno-virologique de la patiente a permis de dater l’émergence de cette forme recombinante, probablement favorisée par les dysobservances thérapeutiques et la succession d’échecs virologiques. Ce cas souligne la difficulté de prise en charge de telles situations, et, en particulier, la nécessité de traitements antirétroviraux actifs sur les trois populations virales. En conclusion, nos résultats apportent de nouveaux éléments de compréhension du phénomène de recombinaison entre VIH et nous offrent de nombreuses perspectives de travail.

HIV-1 are characterized by a high genetic diversity and genetic recombination has an strong impact on their evolution. Despite their great genetic divergence, HIV-1 group M, pandemic, and group O, endemic in Cameroon, can generate HIV-1/MO intergroup recombinants. The current description of 19 HIV-1/MO recombinant forms (URF_MO), including 10 in the last ten years, raises the question of a possible benefit of the recombination and the modalities of their emergence. Therefore, the objectives of this study were to study the replicative potential and the in vitro and in vivo emergence of HIV-1/MO recombinant forms. The replicative potential was analyzed, based on a simple recombination pattern, [Ogag/pol-Menv], harbouring a breakpoint in Vpr, due to a recombination hotspot in this region. After many attemptsto generate Chimeric Infectious Molecular Clone (CIMC) from HIV-1/M subtype B and HIV-1/O subgroup T parental infectious molecular clones, a CIMC pVIH-1/OM was synthesized and provided recombinant viruses by transfection and co-culture. A stock was generated to compare the replicative potential of recombinant viruses with HIV-1/M and HIV-1/O parental strains. Two markers were monitored in culture supernatants: Reverse Transcriptase (RT) activity and P24 antigen quantity. The results showed a superiority of the group M parental strain compared to group O for both markers. In contrast, for the HIV-1/OM recombinant strain, RT activity data did not overlap with the amount of P24 antigen, suggesting an hybrid behaviour of the recombinant, in terms of enzyme activity and P24 production. In vitro, the emergence modalities were apprehended by the study of the generation of breakpoints within the LTRs, initially discordant, of the generated HIV-1/OM recombinants and in which a recombination event had to occure to become identical. Emergence kinetics and recombination profiles were analysed, using a Single Genome Amplification strategy, in order to characterize RNA and DNA quasi-species. Our results showed a preferential localization of recombination in the R region of LTRs, with three major recombination patterns (506-513bp, 513-522bp and 523-547bp), the second one predominating at the end of culture. Our experimental model was validated by comparing these results with the in vivo data from URF_MOs. Other recombination patterns were observed in vivo, suggesting that patterns and mechanisms of recombination are not unique. In vivo, we had the opportunity to describe a unique case of HIV-1/MO recombination which revealed an undiagnosed HIV-1/M+O dual infection, based on discordant results in a routine drug-resistance test in an individual initially diagnosed as HIV-1/M. This work allowed us to characterize the replication dynamics of the HIV-1/M and HIV-1/O viral populations before recombination, and that of the HIV-1/MO recombinant. The immunovirological follow-up of this patient has allowed to date the emergence of this recombinant form, probably favored by therapeutic dysobservances and the succession of virological failures. This case highlights the complexity of following such situations and the need, in particular, for antiretroviral therapy active on the three viral populations. In conclusion, our findings provide new insights into the phenomenon of HIV recombination and offer many opportunities to work.