L'analyse génotypique de la résistance du VIH

ARTICLE

L'échec virologique défini comme la perte de la suppression de la réplication virale est devenu un problème thérapeutique majeur en pratique clinique. Une des causes de l'échec virologique est le développement de virus résistants aux ARV. La reprise d'une réplication virale cause l'accumulation progressive de mutations par la sélection des quasi-espèces les plus résistantes et possédant la meilleure capacité réplicative selon un modèle darwinien [1]. Ces mutations augmentent la résistance du VIH aux antirétroviraux en présence desquels il se réplique, et éventuellement élargiront sa résistance à d'autres ARV (résistance croisée). D'autre part, la reprise d'une réplication virale est associée à une détérioration immunologique à plus ou moins longue échéance. Le tableau 1 reprend les causes, les conséquences et les moyens de prévenir l'échec virologique en se plaçant du point de vue des antirétroviraux, du virus, du patient et du médecin [2]. Les mutations identifiées dans les gènes de la réverse transcriptase (RT) ou de la protéase (P) du VIH de patients en échec de traitement ou de souches VIH de laboratoires analysées après passage en culture à concentrations croissantes de drogue, définissent la résistance génotypique par comparaison avec le génotype d'une souche sauvage. La réduction de sensibilité en culture cellulaire d'un virus résistant comparée à un virus sensible définit la résistance phénotypique. Les avancées technologiques permettent actuellement d'évaluer la sensibilité du virus aux ARV tant par le séquençage du génome viral que par la mesure in vitro de sa sensibilité phénotypique. Ces techniques sont largement disponibles et de plus en plus utilisées dans la prise en charge des patients infectés par le VIH. La compréhension des mécanismes de résistance au niveau moléculaire progresse de manière continue, et le catalogue complet des mutations associées à la résistance aux ARV identifiées in vitro et/ou in vivo est régulièrement mis à jour [3]. L'identification des mutations sur les gènes de la RT ou de la protéase du virus d'un patient en échec thérapeutique devrait permettre, par déduction, de définir les drogues auxquelles ce virus est probablement résistant. Cependant, contrairement à cette description très précise de la localisation et des répercussions des mutations sur les fonction des enzymes RT et P, l'utilisation de cette cartographie des mutations pour décider de l'utilisation de telle ou telle molécule est moins efficace que les cliniciens n'auraient pu l'espérer. C'est ce contraste et ses éventuelles explications qui seront mis en évidence dans les paragraphes suivants.

Performances de la compréhension au niveau moléculaire de la résistance du VIH aux antirétroviraux

Voici la précision avec laquelle on comprend les mécanismes de la résistance aux ARV [4, 5]. Les analogues des nucléosides (NRTI) sont des inhibiteurs compétitifs de la reverse transcriptase (RT). Une fois dans la cellule et après avoir été phosphorylés en triphosphate, ils entrent en compétition avec les nucléosides naturels pour le site catalytique de la RT. Quand ces analogues sont incorporés dans le brin d'ADN en croissance, ils en bloquent l'élongation, interrompant ainsi la réplication virale. Ce sont des « terminateurs » de chaîne. La structure tridimensionnelle de la transcriptase inverse sous la forme d'une protéine cristallisée a été décrite. Les mutations de résistance ont été localisées ainsi que leurs conséquences sur la configuration tridimensionnelle et la fonction de l'enzyme [4]. Cette enzyme est représentée schématiquement comme une main dans laquelle s'avance l'hélice d'ADN au cours de son élongation. Les mutations responsables de la résistance aux NRTI agissent en modifiant cette structure. La RT peut alors utiliser à nouveau préférentiellement les nucléosides triphosphates naturels par une perte d'affinité relative pour l'ARV concerné par la résistance. Un autre mécanisme de résistance récemment décrit est la pryrophosphorolyse [6]. Toute réaction enzymatique s'effectue toujours dans les deux sens : celui de la construction et celui de la dégradation. Une des fonctions est nettement privilégiée sur l'autre, et l'enzyme a alors une fonction de construction ou de dégradation. Dans le cas de l'élongation d'une chaîne d'ADN, la transcriptase inverse est capable d'effectuer soit l'adjonction de nouveaux nucléosides et donc l'élongation de la chaîne, soit l'excision d'un nucléoside et donc le raccourcissement de la chaîne. Pour la RT sauvage, le mécanisme de l'incorporation est très nettement privilégié par rapport au mécanisme d'excision. L'incorporation d'un nucléoside triphosphate dans la chaîne d'ADN en permet l'élongation en libérant un pyrophosphate. Dans une RT mutée, comportant notamment les mutations de résistance aux analogues de la thymidine (TAM), la fonction d'excision est accélérée même si elle reste réduite par rapport à la fonction d'incorporation. La RT peut alors extraire l'analogue terminateur de chaîne, et l'élongation de la chaîne d'ADN peut reprendre. Le virus est devenu résistant à l'analogue considéré. La RT réalise l'ablation du terminateur de chaîne en utilisant un pyrophosphate libéré lors d'une réaction d'incorporation précédente ou une molécule d'adénosine triphosphate (ATP). L'analogue nucléosidique en bout de chaîne est libéré sous la forme triphosphorylée qui peut être recyclée ou inactivée par une liaison avec une molécule d'ATP. La mutation V75T, par exemple, augmente la discrimination de la RT entre le d4t triphosphate et le dTTP, augmente la processivité de l'enzyme et accélère l'excision du d4t par le mécanisme de la pyrophosphorolyse [7].

Intérêt des tests de résistance en pratique clinique

Si les études rétrospectives établissent bien le lien entre mutations de résistance à un traitement et échec virologique, les essais cliniques prospectifs actuellement publiés donnent des résultats plutôt mitigés.

Études rétrospectives indiquant l'intérêt des tests de résistance

Plus d'une douzaine d'études rétrospectives ont montré que les informations apportées par le génotype ou le phénotype à l'instauration d'un traitement sont un facteur prédictif de l'évolution virologique [2]. Le Resistance collaborative group a ré-analysé un certain nombre d'études rétrospectives et prospectives selon un schéma standardisé [8]. Il en ressort que le profil de résistance à l'instauration du traitement est prédictif de la réponse virologique, et ce indépendamment d'autres données cliniques importantes comme les antécédents thérapeutiques ou la charge virale à l'initiation du traitement.

Études prospectives utilisant les tests de résistance

Plusieurs essais prospectifs [9-15] tentent de définir l'apport de ces tests dans le traitement de patients en échec virologique (tableau 2). Certaines de ces études mettent en évidence un bénéfice de l'utilisation de ces tests sur l'évolution virologique à court terme. Néanmoins les différences d'évolution virologique entre les groupes bénéficiant de l'utilisation de ces tests et les groupes témoins sont assez limitées [16]. De manière générale, les différences de l'ARN VIH mesurées dans le groupe bénéficiant du test de résistance comparées au groupe témoin sont faibles, aux alentours de 0,5-0,6 log. La différence dans le pourcentage de patients indétectables dans le groupe étudié versus le groupe témoin est de l'ordre de 15-20 %. Ces différences sont statistiquement significatives dans certaines études mais pas dans d'autres. De nombreuses limitations affectent ces résultats. Outre les limites liées aux tests de résistance eux-mêmes, toutes les études prospectives souffrent d'insuffisance dans l'algorithme d'interprétation du test de résistance disponible au moment de l'étude, l'accès à des drogues efficaces sur les virus résistants et le manque d'expérience des investigateurs ou de l'absence d'avis expert. Certaines de ces études analysent d'ailleurs les raisons du bénéfice limité de l'utilisation du test de résistance. Dans l'étude Gart [10], les patients dont les médecins ont suivi les recommandations des virologues pour l'adaptation thérapeutique ont eu une meilleure évolution virologique que les patients dont les médecins n'ont pas tenu compte de cet avis. L'apport de l'avis expert a été particulièrement bien mis en évidence dans l'essai Havana [13], où le pourcentage de patients ayant un ARN VIH indétectable est plus élevé quand il y a eu avis d'expert, qu'il y ait eu ou non génotypage (tableau 3A). Dans l'essai Argenta [15], c'est l'effet de l'adhérence au traitement qui a été analysé. L'adhérence du patient à son traitement a une valeur prédictive de succès aussi importante que l'utilisation du génotype (tableau 3B). Dans l'essai Viradapt [17], la composante pharmacologique a été mise en évidence par rapport au test de résistance. Les patients bénéficiant d'une adaptation génotypique de leur traitement et présentant des concentrations plasmatiques d'antiprotéases qualifiées d'optimales ont une plus grande chance de succès virologique que les autres sous-groupes de patients (figure 1). Dans l'essai Narval [12], ce sont les faiblesses de l'algorithme d'interprétation du génotype qui ont été mises en évidence. L'interprétation des tests de résistance est en évolution permanente. On sait maintenant que les mutations aux analogues de la thymidine (TAM) causent une résistance non seulement à l'AZT mais également au d4T [18] et même au ddI (tableau 4) [19]. La sur-utilisation du d4T et du ddI dans le groupe génotype de l'essai Narval est parfois considérée comme bénéfique puisque ayant permis une épargne de nouveaux ARV. On peut au contraire penser qu'il s'agit là d'une limitation de l'étude puisque le test de résistance n'a pas été utilisé au mieux, au vu des connaissances actuelles. Le nouvel algorithme d'interprétation des tests génotypiques de l'ANRS prend d'ailleurs en compte cette analyse des TAM en rendant le résultat : résistant à l'AZT, au d4T et au ddI [20]. L'analyse de l'évolution virologique des patients dans le bras contrôle de Narval a également permis d'affiner l'interprétation des résistances génotypiques vis-à-vis de l'abacavir [19]. L'utilité des tests de résistance diminue quand les patients sont en échecs multiples, probablement par manque de traitement antirétroviral efficace sur des souches VIH multirésistantes. C'est ce qu'ont montré les essais Narval [12], Argenta [15] et Kaiser [14].

État actuel de l'utilisation des tests de résistance en France

L'utilisation des tests de résistance s'est rapidement répandue alors que leur potentiel dans l'amélioration de la prise en charge du patient infecté par le VIH n'est pas complètement défini. Intuitivement et pour le clinicien qui utilise régulièrement ces tests, leur intérêt au cas par cas semble évident. Lors d'un workshop sur la résistance [21], les virologues et cliniciens de plusieurs régions de France et des DOM TOM ont rapporté leur pratique quotidienne de ces tests en abordant les questions de l'indication dans lesquels ces tests étaient le plus souvent réalisés, les éventuelles restrictions à l'accès à ces tests, le temps nécessaire pour le rendu du résultat et la manière dont ces résultats étaient interprétés. Il en ressort plusieurs points similaires d'un site à l'autre et de nombreuses divergences. Les divergences portent surtout sur la partie clinique de l'utilisation du test virologique, à savoir les renseignements fournis lors de la réalisation du test et ensuite le contexte dans lequel le résultat est rendu, interprété et mis en œuvre pour le traitement du patient. On s'aperçoit qu'il existe des extrêmes entre le clinicien demandant un test, isolé tant pour l'indication que pour l'application du test, versus un staff hebdomadaire où cliniciens, virologues et pharmacologues discutent à la fois de l'indication du test, de ses résultats et de son application (tableau 5). Il est probable que cette dernière partie clinique peut rendre compte de différences rencontrées dans l'efficacité thérapeutique de l'utilisation du test d'un site à l'autre.

Limitations dans l'utilisation des tests de résistance

Ces tests de résistance en sont encore à leurs début, tant dans la réalisation du test que dans son utilisation. Les contrôles de qualité montrent une amélioration de l'outil au cours du temps [22, 23]. Il n'en reste pas moins des insuffisances liées tant aux tests qu'à leur utilisation qui sont listées tableau 6.

Recommandations internationales pour l'utilisation des tests de résistance (tableau 7)

En dépit des incertitudes qui entachent encore l'intérêt des tests de résistance, les instances sanitaires de certains pays ont émis des recommandations pour l'utilisation de ces tests et les raisons de cette utilisation. Ces recommandations sont variables d'un pays à l'autre et n'envisagent pas toujours les mêmes situations cliniques [24, 25]. Les recommandations françaises sont disponibles dans le rapport Delfraissy [20].

Conclusions

La prise en charge des patients infectés par le VIH a considérablement progressé ces dernières années, suite notamment à l'introduction de nouvelles drogues antirétrovirales. Le haut taux de réplication et de mutation du VIH reste néanmoins le principal obstacle à un succès thérapeutique durable suite au développement de variants résistants aux ARV. Le risque d'émergence de ces variants résistants augmente avec l'incompliance au traitement et les combinaisons thérapeutiques insuffisamment suppressives. L'identification de mutations au niveau du génome viral conférant la résistance spécifique à tel ou tel ARV devrait permettre aux cliniciens de choisir des combinaisons thérapeutiques ayant le maximum d'efficacité sur la réplication virale. Des études rétrospectives ont montré que la résistance virale phénotypique ou génotypique à l'instauration du traitement était un facteur prédictif indépendant de l'évolution virologique au traitement donné. Néanmoins, les études prospectives utilisant ces tests donnent des résultats mitigés. La mise en œuvre en pratique clinique de ces techniques se révèle plus difficile qu'on ne l'avait initialement imaginé. De nombreuses limitations inhérentes à l'outil et à son utilisation ont été reconnues. Néanmoins, l'amélioration de l'outil, de la connaissance des mécanismes de résistance et de l'interprétation des tests devrait permettre dans un avenir proche d'optimiser l'utilisation des antirétroviraux. Les causes d'échec thérapeutique sont cependant multifactorielles. Une prise en charge multidisciplinaire de l'infection VIH apparaît donc être le gold standard et la recommandation la plus utile actuellement. Les résultats des tests de résistance s'inscrivent dans l'évaluation clinique standard du patient, de son statut immunovirologique et de ses antécédents thérapeutiques, mais ils ne s'y substituent pas.

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