TROPISME ET PERSISTANCE VIRALE

4-1- Les cellules cibles du VIH

a- Les Lymphocytes T CD4+

In vivo la plupart des cellules T CD4+ sont dans un état quiescent (G0). La moitié des

cellules quiescentes environ sont naïves alors que les autres sont des cellules T CD4+ mémoires qui ont déjà répondu à un antigène. En plus du CD4, les cellules T naïves expriment les corécepteurs CXCR4 alors que les cellules T mémoires expriment le CCR5 (Kaech, Wherry, and Ahmed, 2002; Sallusto, Geginat, and Lanzavecchia, 2004). Les cellules T CD4+ mémoires quiescentes ont une demi-vie de six mois et les cellules T CD4+ naïves quiescentes ont une demi-vie encore plus longue (Persaud et al., 2003). L’infection par le VIH-1 se caractérise par une déplétion progressive des cellules T CD4+ avec l’évolution de la maladie, dans la majorité des cas, vers le stade SIDA. En effet, le VIH se réplique plus fréquemment dans les cellules T CD4+ activées. A cause de l’effet cytopathique du virus et de la cytotoxicité des cellules T CD8+ activées, le nombre des cellules T helper spécifiques du VIH diminue, conduisant à un affaiblissement du contrôle de la réplication virale par le système immunitaire. Les lymphocytes T CD4+ infectés se caractérisent aussi par le fait qu’une petite fraction de ces cellules infectées arrêtent de proliférer et redeviennent des cellules quiescentes, formant ainsi un réservoir latent. Ceci participe à assurer la persistance du virus dans l’organisme à long terme, et ce même en présence des traitements antirétroviraux (Blankson, Persaud, and Siliciano, 2002).

b- Les cellules dendritiques

Ces cellules sont faiblement susceptibles à l’infection par le VIH-1 in vitro (Patterson et al., 2001), probablement parce qu’elles expriment très peu de CD4, CXCR4 et de CCR5 (Turville et al., 2001). Il semblerait qu’elles jouent un rôle crucial lors de la primo-infection du VIH-1 en capturant le virus au niveau du site initial de l’infection dans les muqueuses, et en le propageant vers les organes lymphoïdes où le virus est présenté aux lymphocytes T helper (Chaipan et al., 2006; Wu and KewalRamani, 2006).

Les cellules dendritiques sous-mucosales expriment à leur surface la structure d’attachement DC-SIGN qui se lie à la gp120 avec une grande affinité (Kd=1,3.10-9M) (Curtis, Scharnowske, and Watson, 1992; Geijtenbeek et al., 2000).

Les cellules de Langerhans expriment le récepteur CD4 et le corécepteur CCR5. Elles sont susceptibles à l’infection par le VIH-1(Kawamura et al., 2003; Reece et al., 1998; Sugaya et al., 2004). Ces cellules migrent de la surface des épithéliums aux ganglions lymphatiques, où elles transmettent le VIH-1 aux lymphocytes T CD4+ (Kawamura et al., 2003).

Enfin, les cellules dendritiques folliculaires sont situées dans les centres germinatifs des organes lymphoïdes secondaires où le virus est opsonisé par des anticorps et/ou des protéines du complément. Dans la pathogenèse du VIH-1, les tissus lymphoïdes deviennent rapidement un réservoir majeur du virus contribuant ainsi à la persistance virale (Burton et al., 2002; Smith-Franklin et al., 2002; Smith et al., 2001).

c- Les Macrophages

Les macrophages sont à la fois une cible du VIH-1 et un acteur essentiel de la défense antivirale : L’infection des macrophages par le VIH-1 altère la production de cytokines, leur capacité de présentation des antigènes et de destruction (par phagocytose) des pathogènes intracellulaires. Ces dysfonctions alimentent l’inflammation chronique et les dommages tissulaires observés chez les sujets VIH-1+ (Kumar et al., 1999; Lee et al., 2003a; Polyak et al., 1997). Les macrophages sont résistants à l’effet cytopathogène du VIH et des antiviraux (Garbuglia et al., 2001; Stevenson, 2003). Ils représentent donc un réservoir viral important et un acteur principal dans la persistance de l’infection. Puisque les macrophages sont des cellules présentatrices d’antigènes et productrices des chimiokines, elles favorisent ainsi la transmission intercellulaire du virus (Verani, Gras, and Pancino, 2005). Cette propriété de présentation d’antigènes augmenterait l’apoptose des lymphocytes infectés et non infectés qui a lieu dans les ganglions lymphatiques (Mahlknecht and Herbein, 2001; Verani, Gras, and Pancino, 2005). Tout comme les DC-SIGN, les héparanes sulfates protéoglycanes présents à la surface des macrophages lient efficacement le VIH via les carbohydrates de la gp120, et participent à sa transmission aux cellules T (Nguyen and Hildreth, 2003).

d- Les cellules NK « Natural Killer »

Les cellules NK sont des cellules lymphoïdes dérivées de la moelle osseuse qui partagent avec les cellules T un progéniteur initial commun. Elles expriment des marqueurs membranaires typiques des cellules T, mais aussi des marqueurs présents sur les monocytes et les granulocytes. Les cellules NK représentent 5 à 10% de la population des lymphocytes circulants. Elles sont impliquées dans les défenses immunitaires contre les virus et les tumeurs. L’activité NK est stimulée par l’IFNα, IFNβ et l’IL-12. Dans le développement

d’une infection virale, le taux de ces cytokines augmente rapidement suivi de près par une production de cellules NK qui atteint son maximum en trois jours environ. Les cellules NK constituent la première ligne de défense contre l’infection virale en contrôlant la réplication des virus pendant la période nécessaire à l’activation, la prolifération et la différentiation des cellules T qui nécessitent plus de temps (de l’ordre de la semaine). Les cellules NK expriment le CD4 et peuvent être infectées de manière productive par les virus CCR5 et CXCR4 tropiques. L’ADN viral peut persister dans ces cellules même après deux ans de trithérapie anti-VIH (Valentin et al., 2002). Cette observation suggère que les NK semblent constituer aussi un réservoir potentiel du virus.

e- Les cellules endothéliales

Les cellules endothéliales participent également à la pathogenèse du VIH-1. Tapissant le système cardiovasculaire dans son ensemble, les cellules endothéliales sont par conséquent en contact fréquent avec les cellules T CD4+ mémoires. Cette proximité permet aux lymphocytes infectés de migrer à travers les cellules endothéliales (barrière vasculaire) et d’exporter des particules infectieuses vers divers tissus et organes (Birdsall et al., 2004). Les cellules endothéliales peuvent être permissives au VIH-1(Argyris et al., 2003 ; Lafon et al., 1993). L’entrée du virus dans ces cellules passe par les récepteurs CD4, les récepteurs galactosyl-céramides et les récepteurs aux chimiokines. La gp120 est à l’origine de la cytotoxicité des cellules endothéliales dérivées de la veine ombilicale (Huang, Hunter, and Bond, 1999), des intestins et du cerveau (Kanmogne, Kennedy, and Grammas, 2001; Kanmogne, Kennedy, and Grammas, 2002; Kanmogne, Primeaux, and Grammas, 2005). Cette cytotoxicité des cellules infectées conduit à la libération de la gp120 et d’autres protéines virales dans le sérum (Oh et al., 1992) et le tissu cérébral (Jones, Bell, and Nath, 2000).

f- Le système nerveux central

Chez plus de 25% des sujets infectés, le VIH-1 cause des troubles neurologiques, dont la sévérité varie de désordres cognitifs et moteurs légers à la démence. Les principales cibles d’infection par le VIH-1dans le cerveau sont les macrophages et les cellules microgliales qui produisent des protéines virales (telles que la gp120, Tat, et Vpr), des chimiokines et des cytokines responsables de la dysfonction ou l’apoptose des neurones et des astrocytes, causant des troubles neurologiques. Le parenchyme du cerveau est séparé du reste du corps par la barrière hémato-encéphalique. Pour qu’il y ait infection, les virions doivent

franchir cette barrière soit directement soit indirectement via des monocytes et/ou des lymphocytes infectés par le VIH-1. De plus, le VIH-1 pourrait utiliser une voie para-cellulaire impliquant les jonctions étanches. En effet, la protéine virale Tat perturbe l’expression et la distribution des protéines des jonctions étanches des cellules endothéliales microvasculaires du cerveau et induit leur apoptose (Gonzalez-Scarano and Martin-Garcia, 2005; Kim et al., 2003). Ces événements participent à la perturbation de l’intégrité de la barrière hémato- encéphalique, ce qui semble favoriser le passage du VIH-1 dans le cerveau.

4-2- Latence et persistance

Si le virus n’exprime pas son génome et si il réside dans des « sanctuaires » cellulaires sans induire un effet cytopathique, il peut établir une infection persistante (Oldstone, 1998; Ploegh, 1998). Le VIH est capable d’échapper au contrôle du système immunitaire dans au moins deux sites : les cellules microgliales du système nerveux central, dans lesquelles la réponse immunitaire est naturellement réduite, mais aussi dans les lymphocytes T quiescents au niveau des organes lymphoïdes (Blankson, Persaud, and Siliciano, 2002) où il adopte un état de latence provirale.

Des facteurs cellulaires et viraux peuvent contribuer à cette latence provirale. Parmi ces derniers, la protéine Tat du VIH semble jouer un rôle très important : 1) D’abord, le VIH s’intègre occasionnellement dans une région du génome où la transcription est peu ou pas activée, dans une cellule quiescente (Jordan, Defechereux, and Verdin, 2001). Dans ces régions de l’hétérochomatine, ni l’initiation ni l’élongation de la transcription n’y sont observées. 2) Le niveau des facteurs de transcription NF-κB et NFAT dans les cellules quiescentes serait trop faible pour leur permettre de recruter le P-TEFb au LTR (Herrmann et al., 1998), ce qui fait, que seule l’initiation de la transcription virale a lieu. 3) Le niveau de la cycline T1, cofacteur essentiel pour l’activité de Tat, est très faible dans les cellules quiescentes (Herrmann et al., 1998).

Dans les conditions normales, les cellules infectées par un virus sont aussitôt reconnues et éliminées par le système immunitaire. Ceci est essentiellement dû à la présentation des peptides viraux par les molécules du CMH-I (complexe majeur d’histocompatibilité de classe I), qui permet la reconnaissance par les lymphocytes T cytotoxiques CD8+ (CTL). Pour échapper à ce contrôle, le VIH inhibe l’expression du CMH-I à la surface cellulaire via sa protéine Nef qui est produite durant la phase précoce (Schwartz et al., 1996). De cette façon,

les cellules infectées par le VIH échappent aux CTL, ce qui contribue très probablement à la chronicité de l’infection (Collins et al., 1998). En présence de Nef, la migration du CMH-I à la surface cellulaire est déviée vers les endosomes d’où ils seront récupérés par le réseau trans-golgien. La protéine Tat pourrait également diminuer l’expression du CMH-I en agissant au niveau de la transcription du gène (Howcroft et al., 1993). Par ailleurs, la protéine Nef en inhibant ASK-1, protège les cellules infectées de l’apoptose et contribue à leur persistance comme réservoir du virus (Geleziunas et al., 2001).

Figure 25: Profile sérologique au cours de l’infection VIH-1

Infection primaire Infection chronique SIDA

A R N d u V IH -1 ( C o p ie s/ m l) C e llu le s D C 4 + /m l 400 300 200 100 104 103

Anticorps VIH-1 spécifiques ARN du VIH-1 Mois Années A R N d u V IH C e llu le s D C 4 + /m l

Modifiée d’après Field’s Virology.

II-IMMUNOPATHOLOGIE DE L’INFECTION VIH-1