Illustrations
Figure 1
Compartimentation du VIH dans différents organes au cours de l’infection. Arbre phylogénétique obtenu par neighbor-joining sur un alignement de séquences de la région V3 du gène env , à partir de virus isolés de différents organes et du sang chez un patient infecté par le VIH-1 au stade sida (séquences disponibles sur GenBankAF021367-AF021476 [11] ). Les séquences issues du liquide céphalorachidien (LCR) (bleu clair) sont regroupées dans un embranchement et sont proches des séquences issues du cerveau (bleu foncé) mais distantes des séquences d’autres organes ou tissus. Cette analyse phylogénétique illustre l’évolution indépendante des virus du système nerveux central (SNC) et le phénomène de compartimentation. Pour ce patient, une compartimentation au niveau hépatique (marron) semble également exister. Les valeurs de bootstrap pertinentes (> 70 %) et l’échelle (en substitutions nucléotidiques par site) sont représentées. Lymph. : ganglions lymphoïdes ; moelle : moelle osseuse.
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Mise en évidence d’une compartimentation virale. Une compartimentation peut être mise en évidence par analyses phylogénétiques à partir de séquences de variants appartenant à deux populations distinctes, ici le liquide céphalorachidien (virus bleus) et le sang (virus rouge) par exemple. Un groupe monophylétique de plusieurs variants appartenant au même compartiment et distant génétiquement des variants de l’autre compartiment est en faveur d’une population virale compartimentée (A) . Dans le cas contraire, la population virale est dite équilibrée (B) . Des tests basés sur la topologie de l’arbre (tree-based ) ou sur la distance génétique (distance-based ) permettent de confirmer objectivement cette compartimentation s’ils atteignent le seuil de significativité statistique (p < 0,01). Trois tests parmi les plus utilisés sont schématisés. Le test de Slatkin-Maddison (SM, tree-based ) mesure le nombre d’événements de migration d’un compartiment vers l’autre nécessaires pour obtenir la topologie de l’arbre observé et le compare au nombre attendu si la population était structurée de manière aléatoire [16] . Dans ce schéma simplifié, il faut un seul évènement de migration pour obtenir la topologie de l’arbre de gauche (A) et au minimum cinq pour l’arbre de droite (B) , obtenu par randomisation des séquences. Le test serait donc significativement en faveur d’une compartimentation pour l’arbre de gauche. La mesure de la subdivision de la population de Wright (F ST , distance-based ) compare la distance génétique moyenne au sein d’un compartiment à la distance génétique moyenne de l’ensemble de la population, et doit être inférieure en cas de compartimentation [17] . Le troisième test représenté est le nearest neighbour statistics (S NN , distance-based ) ou test statistique du voisin le plus proche [18] . Il repose sur la mesure du nombre de fois où le « voisin » le plus proche génétiquement de chaque séquence appartient au même compartiment que celle-ci [12] .
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Figure 3
Organes, tissus et cellules dans lesquels une compartimentation du VIH a été mise en évidence par étude phylogénétique (adapté de [23] ). GALT : gut-associated lymphoid tissue (tissu lymphoïde associé au tube digestif).
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Neuro-invasion du VIH et passage de la barrière hématoencéphalique (BHE). L’infection du système nerveux central (SNC) nécessite la migration à travers la BHE et sa couche de cellules endothéliales étroitement liées par des jonctions serrées. L’hypothèse du « cheval de Troie » a été avancée pour expliquer le mécanisme de traversée du virus, impliquant la migration de monocytes ou de lymphocytes T CD4+ infectés. Du virus libre pourrait également migrer au travers de la BHE. Dans le SNC, le VIH est principalement retrouvé dans les macrophages périvasculaires. Les virus produits infectent les macrophages périvasculaires mais également les cellules de la microglie et les astrocytes. Le VIH est capable d’induire la formation de cellules géantes multinucléées par fusion des cellules exprimant les glycoprotéines d’enveloppe à leur surface avec des cellules exprimant à la fois le CD4 et le corécepteur.
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Figure 5
Adaptation à l’infection de cellules à faible densité membranaire de CD4 mise en évidence grâce aux cellules Affinofile. A) Dans les cellules Affinofile, l’expression de CD4 est contrôlée par le système Tet-On dans lequel l’expression constitutive du transactivateur tet du pcDNA6/TR réprime l’expression du promoteur Tet-O-CMV en l’absence de tétracycline (ou d’un analogue). En présence de tétracycline, le transactivateur tet est libéré du promoteur Tet-O-CMV présent sur pcDNA5/TO-CD4, permettant l’expression du CD4. L’expression de CCR5 est contrôlée par le système ecdysone, synthétique et inductible, dans lequel le transactivateur ponA, sur VgRXR, comprend les sous-unités hétérodimériques des récepteurs VgEcR et RXR (récepteur nucléaire d’une hormone d’insecte). VgEcR et RXR sont indépendamment contrôlés par des promoteurs constitutifs sur le même plasmide pcVgRXR. En présence de ponastérone A, les deux sous-unités dimérisent (VgRXR) et se lient au promoteur inductible PonA sur pIND-R5, entraînant l’expression de CCR5. Le niveau d’expression de CD4 et de CCR5 peut donc être régulé indépendamment par l’ajout de quantités variables de tétracycline et de ponastérone A (adapté de [68] ). B) L’infection de cellules à faible densité membranaire de CD4 (CD4low /CCR5high ), normalisée par rapport à l’infection de cellules à forte densité de CD4 (CD4high /CCR5high ), permet de mettre en évidence l’adaptation de certains variants compartimentés au niveau du liquide céphalorachidien (LCR) vers une meilleure capacité à entrer dans les cellules présentant ce phénotype, tels les macrophages. C’est le cas pour les variants 1 et 2 du LCR sur ce schéma illustrant les résultats pour six variants d’une population virale, dont trois provenant du LCR et trois provenant du plasma d’un individu infecté par le VIH.
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Auteurs
1 Université de Tours,
Inserm U1259,
Tours,
France
2 CHRU de Tours,
Laboratoire de virologie et Centre national de référence du VIH – laboratoire associé,
2 boulevard Tonnellé,
37000 Tours France
Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) infecte l’ensemble de l’organisme humain. La diversité génétique au sein de la population virale d’un individu infecté est considérable et hétérogène. Des sous-populations virales se développent au cours de l’infection, pouvant aboutir au phénomène de compartimentation virale c’est-à-dire à des évolutions indépendantes selon les compartiments anatomiques – organes, tissus ou cellules. La mise en évidence d’une compartimentation repose sur différents tests basés sur l’analyse phylogénétique des séquences des populations virales, la topologie de l’arbre et les distances génétiques. On observe des populations virales compartimentées au niveau du système nerveux central chez près de la moitié des individus infectés par le VIH. C’est notamment le cas lorsque sont présents des troubles neurocognitifs sévères, pouvant aller jusqu’à la démence. Différentes propriétés génétiques et phénotypiques sont associées aux variants VIH compartimentés dans le système nerveux central, en particulier la meilleure capacité à infecter les macrophages. Il s’agit d’un modèle d’étude intéressant de la compartimentation virale compte tenu de l’étanchéité de la barrière hématoencéphalique, de l’environnement cellulaire singulier pour ce virus, et des implications cliniques concernant la physiopathologie de l’infection par le VIH.
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