Approche d'imagerie TEP/TDM multi-traceurs pour la caractérisation des interactions virus/hôte/médicament dans un modèle primate non-humain d'infection par le SIV

Multi-tracer PET/CT imaging approach for the caracterization of the virus/host/drug interaction in a SIV macaque model

• Auteur / Autrice : Andréa Mialet
• Direction : Roger Le Grand, Catherine Chapon, Thibaut Naninck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 18/03/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunologie des maladies virales, auto-immunes, hématologiques et bactériennes (Fontenay-aux-Roses, Hautes-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté de pharmacie
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Santé et médicament (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Tournier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Parissi, Philippe Garrigue, Michaela Müller-Turtwin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Parissi, Philippe Garrigue
• DOI : 10.70675/1d61fac7zcb32z4cfbzbfc0z2a7891a0609e

Mots clés

Mots clés contrôlés

Histologie

Pharmacologie

Antirétroviraux

Interactions hôte-agent pathogène

Imagerie moléculaire

Virus de l'immunodéficience simienne

Macaque crabier

Mots clés libres

Modèle d'infection VIH/SIV chez le macaque cynomolgus

Imagerie TEP/TDM in vivo

Interactions hôte/virus

Pharmaco-Distribution de molécules antirétroviral

Immunohistologie

Model of HIV/SIV infection in cynomolgus macaque

In vivo PET/CT imaging

Interactions host/virus

Antiretrivral molecule pharmaco-Distribution

Immunohistology

Résumé

Les principaux défis scientifiques pour obtenir une rémission du VIH chez les patients sont le contrôle précoce des réservoirs viraux, la limitation des sanctuaires pharmacologiques et de la réplication résiduelle. La présence de sanctuaires pharmacologiques pourrait expliquer la persistance de réservoirs viraux que les traitements antirétroviraux combinés (cART) ne parviennent pas à éradiquer. Nous avons donc cherché à mieux comprendre la distribution des molécules antirétrovirales et leur capacité à atteindre les réservoirs viraux potentiels en utilisant l'imagerie in vivo à l'échelle du corps entier. Le but de notre étude est de développer une approche d'imagerie TEP/TDM multi-traceurs (Tomographie par Emission de Positons associée à la Tomodensitométrie à rayons X) pour i) évaluer la distribution tissulaire du dolutégravir, une molécule antirétrovirale, au cours de l'infection et/ou du traitement et ii) caractériser la distribution du SIV chez des macaques infectés.Nous avons évalué, dans une première partie, l'impact de l'infection par le SIV et de l'administration sous-cutanée quotidienne d'un traitement cART, d'abord sur l'hypermétabolisme du glucose par imagerie TEP/TDM du [¹⁸F]FDG, puis sur la distribution du Dolutegravir (DTG), un inhibiteur de transfert de brin d'intégrase de deuxième génération, radiomarqué au Fluor 18 ([¹⁸F]DTG), dans les organes lymphoïdes secondaires par imagerie TEP/TDM chez trois groupes de macaques cynomolgus infectés par le SIV et/ou traités par cART, suivis pendant 6 mois. Nous avons caractérisé longitudinalement, dans une seconde partie, la distribution du SIV avec deux immunoradiotraceurs, le [⁸⁹Zr]p7D3 et le [⁸⁹Zr]F(ab')₂p7D3, ciblant la glycoprotéine Env virale (gp120), dans les mêmes organes, chez deux groupes de macaques cynomolgus suivis pendant 9 mois après. Pour les deux parties, la charge virale dans le plasma a été suivie au cours de l'infection et des analyses ex vivo ont été effectuées sur des échantillons de sang et de tissus prélevés.Nous avons montré que l'infection par le SIV entraînait une augmentation de la fixation du [¹⁸F]FDG dans les organes lymphoïdes secondaires un mois après l'infection par rapport aux niveaux de pré-infection, alors que l'initiation d'un traitement quotidien par cART tendait à diminuer le niveau d'hypermétabolisme du glucose chez ces animaux infectés. Parallèlement, un mois après l'infection par le VIS, nous avons observé une augmentation significative de la fixation moyenne du [¹⁸F]DTG dans les ganglions lymphatiques inguinaux par rapport aux valeurs de base. Le traitement par cART chez les macaques infectés et non infectés n'a pas modifié de manière significative la distribution du [¹⁸F]DTG dans les organes lymphoïdes secondaires. De plus, nous avons observé une légère augmentation de la fixation du [⁸⁹Zr]p7D3 dans les ganglions lymphatiques chez les animaux infectés par rapport aux animaux non infectés, mais aucune différence significative n'a été observée pour la fixation du [⁸⁹Zr]F(ab')₂p7D3 dans les organes lymphoïdes secondaires entre les animaux infectés et non infectés. Nous avons confirmé la présence d'ARN et d'ADN du SIV dans ces organes lymphoïdes secondaires par hybridation in situ et analyses qPCR.En conclusion, nous avons remarqué que l'infection par le SIV entraînait une inflammation dans les organes lymphoïdes secondaires un mois après l'infection, tandis que la fixation du [¹⁸F]DTG augmentait dans certains de ces organes. Le traitement quotidien par cART n'a pas influencé le niveau moyen de fixation du [¹⁸F]DTG dans les organes lymphoïdes secondaires. Dans l'ensemble, nous n'avons pas identifié la présence de sanctuaires pharmacologiques pour le [¹⁸F]DTG dans les organes lymphoïdes secondaires étudiés, où la présence du virus a été confirmée par analyses ex vivo.

Major scientific challenges to achieve HIV remission in patients include the early control of viral reservoirs, the limitation of pharmacological sanctuaries and residual replication. The presence of pharmacological sanctuaries in HIV patients may explain the persistence of long-lived latent reservoir infected cells that the combined antiretroviral treatments (cART) fail to cure. We therefore aimed at better understanding the distribution of antiretroviral molecules and their capacity to reach potential viral reservoirs by using in vivo whole-body imaging. The goal of our study is to develop a multi-tracer PET/CT (Positron Emission Tomography - X Ray Computed Tomography) imaging approach to i) to evaluate the tissue distribution of the dolutegravir, an anti-retroviral drug; throughout the course of the infection and/or treatment and ii) to characterize the SIV distribution in infected macaques.We evaluated, in a first part, the impact of SIV infection and daily subcutaneous administration of cART treatment first on glucose hypermetabolism by [¹⁸F]FDG PET/CT imaging, and then on the distribution of the Dolutegravir (DTG), a second-generation integrase strand transfer inhibitor, radiolabeled isotopically with Fluor-18 ([¹⁸F]DTG), in secondary lymphoid organs by PET/CT imaging in three groups of cynomolgus macaques SIV infected and/or cART treated, followed for 6 months. We caracterize longitudinally, in a second part, the SIV distribution with two immunoradiotracers the [⁸⁹Zr]p7D3 and the [⁸⁹Zr]F(ab')₂p7D3, targeting the viral Env glycoprotein (gp120) in the same organs in two groups of cynomolgus macaques followed through 9 month of SIV infection. For both parts, viral RNA load in plasma was monitor through the course of infection and ex vivo analysis were performed on blood and tissue samples.We showed that SIV infection led to an increased uptake of [¹⁸F]FDG in secondary lymphoid organs at one month post-infection compared to pre-infection levels, whereas the initiation of daily cART treatment tended to decrease the level of glucose hypermetabolism in these infected animals. In parallel, at one month post-SIV infection, we observed a significant increase of the averaged uptake of [¹⁸F]DTG in inguinal lymph nodes compared to baseline. cART treatment in infected and uninfected macaques did not modify significantly the distribution of [¹⁸F]DTG in secondary lymphoid organs. Sighty higher uptake of [⁸⁹Zr]p7D3 in lymph nodes were observed in infected animals compared to uninfected conditions but no significative differences were distinguished for the [⁸⁹Zr]F(ab')₂p7D3 uptake between the infected and uninfected animals. We confirmed the presence of SIV RNA and DNA in these secondary lymphoid organs by in situ hybridization and qPCR analyses.To conclude, we noticed that SIV infection led to inflammatory status in the secondary lymphoid organs at one month post-infection, whereas the uptake of [¹⁸F]DTG was increased in some of these organs. Daily cART treatment did not influence the averaged level of [¹⁸F]DTG uptake in secondary lymphoid organs. Altogether, we did not identify the presence of pharmacological sanctuaries for the [¹⁸F]DTG in the studied secondary lymphoid organs, where the presence of virus was confirmed with ex vivo analysis.