Immunité et protection induites par un lentivecteur ADN innovant chez les modèles animaux de ...

258 Pages·2016·9.17 MB·French

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ GRENOBLE ALPES
Spécialité : Virologie- Microbiologie-Immunologie-
Arrêté ministériel : 7 août 2006
Présentée par
« Maha MOUSSA »
Thèse dirigée par « Yahia CHEBLOUNE»
préparée au sein du Laboratoire de Pathogénèse et
Vaccination Lentivirales (PAVAL)
dans l'École Doctorale Chimie et Science du Vivant (EDCSV)
Immunité et protection induites
par un lentivecteur ADN innovant
chez les modèles animaux de
vaccination VIH-1.

Thèse soutenue publiquement le « 30 octobre 2015 »,
devant le jury composé de :
Mr. Bernard Verrier
Directeur de recherche, CNRS, IBCP, Rapporteur
Mr. Giuseppe Bertoni
Maitre de conférences, IVI, Rapporteur
Mme. Catherine Legras-Lachuer
Maitre de conférences, Université Claude Bernard, Examinateur
Mme. Corinne Ronfort
Chargé de recherche CNRS, Université Lyon I, Examinateur
Mme. Catherine Lemaire-Vieille
Chargé de recherche, CNRS, Université Joseph Fourier, Examinateur
Mr. François Villinger
Professeur, Université Emory, Examinateur
Mr. Philippe Sabatier
Professeur à l’Université Joseph Fourier, Président
Mr. Yahia Chebloune
Directeur de recherche, Université Joseph Fourier, Directeur de thèse

“Soyons reconnaissants aux personnes qui nous donnent
du bonhe ur ; elles sont les charmants jardiniers par qui
nos âmes sont fleuries.”

Marcel Proust

“ Dieu ne joue pas aux dés.”
Albert Ei nstein

En Hommage à mon meilleur ami, mon cher papa Ghassan
À ma mère et mon frère

Remerciements
Je tie(cid:374)s tout d’a(cid:271)o(cid:396)d à (cid:396)e(cid:373)e(cid:396)(cid:272)ie(cid:396) le di(cid:396)e(cid:272)teu(cid:396) de (cid:272)ette th(cid:287)se, le D(cid:396). Yahia CHEBLOUNE
pour son encadrement de qualité et pour m'avoir guidée, encouragée, conseillée tout au long
de cette aventure. Je suis (cid:396)avie d’avoi(cid:396) t(cid:396)availl(cid:288) e(cid:374) sa (cid:272)o(cid:373)pag(cid:374)ie (cid:272)a(cid:396) out(cid:396)e so(cid:374) appui
s(cid:272)ie(cid:374)tifi(cid:395)ue, il (cid:373)’a fait viv(cid:396)e (cid:272)es (cid:395)uat(cid:396)e a(cid:374)(cid:374)(cid:288)es u(cid:374)e e(cid:454)p(cid:288)(cid:396)ie(cid:374)(cid:272)e t(cid:396)(cid:287)s e(cid:374)(cid:396)i(cid:272)hissa(cid:374)te et plei(cid:374)e
d’i(cid:374)t(cid:288)(cid:396)(cid:289)t. Je le remercie également pou(cid:396) so(cid:374) d(cid:288)voue(cid:373)e(cid:374)t (cid:395)ui (cid:373)’a pe(cid:396)(cid:373)is de fi(cid:374)alise(cid:396) (cid:272)ette
thèse.
Mes remerciements vont également au Dr. Géraldine ARRODE BRUSES, (cid:395)ui (cid:373)’a Co-
encadrée, avec laquelle j'ai partagé d'inoubliables moments et je lui témoigne toute ma
reconnaissance pour le partage de son expertise et pour avoir fait preuve de sincérité.
Je remercie de tout coeur le Dr. Jean GAGNON, « mon élément carbone » pour son
encadrement, sa disponibilité, ses conseils, et pour son soutien scientifique et personnel.
J’ai (cid:288)(cid:374)o(cid:396)(cid:373)(cid:288)(cid:373)e(cid:374)t app(cid:396)(cid:288)(cid:272)i(cid:288) le (cid:272)a(cid:396)a(cid:272)t(cid:287)(cid:396)e (cid:272)os(cid:373)opolite de PAVAL La(cid:271). J’(cid:455) ait (cid:396)e(cid:374)(cid:272)o(cid:374)t(cid:396)(cid:288) de
personnes exceptionnelles: Deepa, Dimitri , Simma , Honorine, Mickael, Sara, Lina, Lesli, Julie ,
Alex, Ivan, Ilio, Avika, Margot , Amna, Lydia, Bulent, Abderrahim, Nadia, Bilel et Salif. Je salue
(cid:374)os a(cid:373)is de l’(cid:288)(cid:395)uipe « p(cid:396)io(cid:374)s » et de l’(cid:288)(cid:395)uipe « to(cid:454)o » pou(cid:396) leu(cid:396)s support particulièrement
Chantal, Salima, Catherine, Camille et nos collègues algériens Jamal, Assia, Radia, Djamila,
Nabila et Ali.
J’ad(cid:396)esse (cid:288)gale(cid:373)e(cid:374)t (cid:373)es vifs (cid:396)e(cid:373)e(cid:396)(cid:272)ie(cid:373)e(cid:374)ts à toutes les personnes avec lesquels j’ai
collaboré: Sangeev GUMBER, Mylène PEZET, Véronique CURIE, Monique BACCARD-LONGERE,
Martine PERNAULET, Fred, Aniès et le personnel de la plateforme du Dr. Roger Le GRAND.
Je remercie les membres du comité de suivi de thèse, le Dr. Delphine ALDEBERT et le Dr.
Corinne RONFORT pour leurs conseils avisés. Je remercie particulièrement le Dr. Corinne
RONFORT pour ses nombreuses remarques et suggestio(cid:374)s (cid:373)’o(cid:374)t pe(cid:396)(cid:373)is d’a(cid:373)(cid:288)lio(cid:396)e(cid:396) la (cid:395)ualit(cid:288)
de ce mémoire.
C’est ave(cid:272) e(cid:374)thousiasme que je remercie le Dr. François VILLINGER pour ses multiples
(cid:272)o(cid:374)seils ai(cid:374)si (cid:395)ue pou(cid:396) l’i(cid:374)t(cid:288)(cid:396)(cid:289)t (cid:395)u’il a po(cid:396)t(cid:288) à (cid:373)es t(cid:396)avau(cid:454).
Je remercie chaleureusement les membres de mon jury de thèse pour avoir pris le
temps à évaluer ce rapport.
Et comme Alphonse Ka(cid:396)(cid:396) l’i(cid:374)di(cid:395)uait : « Les a(cid:373)is (cid:272)'est u(cid:374)e fa(cid:373)ille do(cid:374)t o(cid:374) a (cid:272)hoisi les
membres». Ainsi, j'exprime ma gratitude à « ma deuxième famille » : Rida, Ali, Abir, Mahmoud,
Wael, Makieh, Houssam, Zahraa, Rana ,hassan, Sara, Mariam, Yara, Abed, Hind, Adballa, Riham,
Nassima et wafa pour leur amitié sincère, pour leur générosité et pour les magnifiques
souve(cid:374)i(cid:396)s (cid:395)ue (cid:374)ous avo(cid:374)s pa(cid:396)tag(cid:288). La liste est lo(cid:374)gue, j’e(cid:374) ou(cid:271)lie (cid:272)e(cid:396)tai(cid:374)e(cid:373)e(cid:374)t e(cid:374)(cid:272)o(cid:396)e et je
(cid:373)’e(cid:374) e(cid:454)(cid:272)use. U(cid:374)e pe(cid:374)s(cid:288)e pa(cid:396)ti(cid:272)uli(cid:287)(cid:396)e pou(cid:396) Sa(cid:374)d(cid:396)a ave(cid:272) la(cid:395)uelle je pa(cid:396)tage u(cid:374)e amitié
profonde, et qui soutiendra également sa thèse.
E(cid:374)fi(cid:374), je t(cid:288)(cid:373)oig(cid:374)e toute (cid:373)o(cid:374) affe(cid:272)tio(cid:374) à (cid:373)a fa(cid:373)ille (cid:395)ui (cid:373)alg(cid:396)(cid:288) l’(cid:288)loig(cid:374)e(cid:373)e(cid:374)t (cid:374)’a ja(cid:373)ais
(cid:373)a(cid:374)(cid:395)u(cid:288) de (cid:373)e soute(cid:374)i(cid:396) et de (cid:373)’(cid:288)paule(cid:396) : A (cid:373)o(cid:374) f(cid:396)(cid:287)(cid:396)e Moha(cid:373)ad, à (cid:373)es ta(cid:374)tes Adi(cid:271)a et Naji(cid:271)a
et à mon parrain spirituel Mohamad ALI BAADRARANI.
Ces remerciements seraient incomplets sans mentionner mes parents. Je remercie ma
mère Samar pour ses encouragements et pour avoir cru en moi dans mes moments de doutes.
Finalement, je remercie mon regretté père sans les sa(cid:272)(cid:396)ifi(cid:272)es du(cid:395)uel, je (cid:374)’au(cid:396)ai jamais
concrétisé cette thèse. C'est à toi que je dédie cette thèse.

ABRÉVIATIONS ................................................................................................................................................. 1
INTRODUCTION BIBLIOGRAPHIQUE .......................................................................................................... 4
CHAPITRE I : LES LENTIVIRUS DE L’HOMME ET DES ANIMAUX......................................................... 4
I- LES RETROVIRUS ......................................................................................................................................... 4
I-1- FAMILLE DES RETROVIRIDAE ........................................................................................................................... 4
I- 2-LE GENRE LENTIVIRUS ...................................................................................................................................... 6
I- 2-a- Chronologie de la découverte ................................................................................................................... 6
I-2-b-Les lentivirus inducteurs ou non-inducteurs du SIDA ............................................................................. 7
II- L’HISTOIRE NATURELLE DU VIH, AGENT DU SYNDROME D’IMMUNODEFICIENCE HUMAINE (SIDA) .............. 8
II- 1- Découverte de la maladie et de son agent étiologique ............................................................................... 8
II- 2-Le virus d’immunodéficience humaine VIH-1 ........................................................................................... 9
II- 2- a- Structure du VIH-1 ............................................................................................................................................ 9
II-2-b- Organisation génomique et protéines du VIH-1 .............................................................................................. 10
II-2-c-Tropisme cellulaire du VIH-1 ............................................................................................................................. 14
II-2-c-1- Récepteurs et cellules cibles ....................................................................................................................... 14
II-2-c-1-i- Récepteurs ............................................................................................................................................ 14
II-2-c-1-ii- Cellules cibles...................................................................................................................................... 15
II-2-c-2- La synapse infectieuse : passage du virus par contact cellulaire ............................................................ 16
II-2-d- Cycle de réplication du VIH-1 .......................................................................................................................... 17
II-2- e- Variabilité génétique ......................................................................................................................................... 20
II-2-f-Origine simienne, diversité et distribution géographique du VIH-1 ................................................................ 21
II-2-f-1- Le virus d’immunodéficience simienne (SIV) chez les primates non-humains (PNH) ......................... 21
II-2-f-2- Diversité et distribution géographique du VIH-1 ..................................................................................... 22
III- EPIDEMIOLOGIE DU VIH-1.............................................................................................................................. 23
III-1 Progression de l’infection à l’échelle mondiale et en France ................................................................. 23
III-2- Les principales voies de transmission du VIH ........................................................................................ 23
CHAPITRE II : LA PATHOGENÈSE DU SIDA .............................................................................................. 25
I- ÉVOLUTION IMMUNOBIOLOGIQUE ET CLINIQUE DE L’INFECTION PAR LE VIH ............................................... 25
I-1-La primo-infection ....................................................................................................................................... 26
I-2- La phase chronique .................................................................................................................................... 28
I-3- La phase terminale (SIDA) ......................................................................................................................... 29
II-PROFILS PARTICULIERS D’EVOLUTION NATURELLE DE L’INFECTION PAR LE VIH ......................................... 30
II-1-Les progresseurs rapides ............................................................................................................................ 30
II-2- Les progresseurs classiques ...................................................................................................................... 30
II-3-Personnes non progresseurs à long terme (LTNP) et contrôleurs élites .................................................. 30
II-4-Personnes hautement exposés au virus et séronégatifs (HEPS)............................................................... 31
III- LA LUTTE CONTRE LE VIRUS : DEFENSES DE L’HOTE ET STRATEGIES THERAPEUTIQUES ............................. 32
III-1-Les défenses de l’hôte ............................................................................................................................... 32
III-1-a-Facteurs cellulaires qui interfèrent avec la réplication virale du VIH .......................................................... 32
III-1- b-Immunité innée et adaptative contre le VIH .................................................................................................. 34
III-1-b-1- Les cytokines pro-inflammatoires en primo-infection ........................................................................... 35
III-1-b-2- Les acteurs de l’immunité innée contre le VIH ...................................................................................... 35
III-1-b-2-i- Les cellules “Natural Killer” (NK) ................................................................................................... 36
III-1-b-2-ii- Monocytes/macrophages et cellules dendritiques : des cellules présentatrices d’antigènes ....... 36
III-1-b-2-iii- Les lymphocytes (cid:534)δ ......................................................................................................................... 39
III-1-c-Les acteurs de l’immunité adaptative contre le VIH ....................................................................................... 39
III-1-c-1-Généralités sur la réponse immune .......................................................................................................... 40
III-1-c-2-Les lymphocytes T ..................................................................................................................................... 41
III-1-c-2-i-Différenciation des lymphocytes T ................................................................................................... 42
III-1-c-2-ii Les signaux homéostatiques : rôle dans l’activation et le maintien des réponses T ...................... 44
III-1-c-2-iii-Les types de lymphocytes T : LT CD4+ et LT CD8+ ................................................................... 45
III-1-c-2-iv-Rôle des réponses T dans l’infection VIH ....................................................................................... 46
III-1-c-2-v- L’évolution des réponses cellulaires T durant l’infection naturelle par les lentivirus de primates
(VIH et SIV) .......................................................................................................................................................... 46
III-1-c-2-v-A Phase aigüe de l’infection : Rôle majeur des LT CD8+ .......................................................... 46
III-1-c-2-v-B- Phase aigüe de l’infection : Rôle des LT CD4+ ...................................................................... 49
III-1-c-2-v-C-Phase chronique de l’infection : évolution des réponses LT CD8+ et LT CD4+ .................. 50
III-1-c-2-v-D-Les réponses LT CD8+ et LT CD4+ chez les contrôleurs naturels de l’infection et leurs
association avec la protection. ......................................................................................................................... 52
III-1-c-3- Les lymphocytes B .................................................................................................................................... 53
III-1-c-3-i-Différenciation des lymphocytes B .................................................................................................... 53
III-1-c-3-ii-Le rôle des lymphocytes B dans l’infection VIH ............................................................................. 55
III-2- Les stratégies thérapeutiques contre le VIH ........................................................................................... 59
CHAPITRE III : DIFFRENTES STRATEGIES ET PROTOYPES DE VACCINATION TESTES CONTRE
LE VIH-1 ............................................................................................................................................................ 61
I- MODELES ANIMAUX D’ETUDE DE LA PATHOGENESE DU VIH ET DE L’IMMUNOGENICITE DES PROTOTYPES
VACCINS .................................................................................................................................................................. 61
I-1-Modèle de primates non-humains (PNH) ................................................................................................... 61
I-2-Modèle murin ............................................................................................................................................... 63
II-STRATEGIES ET PROTOTYPES DE VACCINATION CONTRE LE VIH-1 ................................................................ 64
II-1-Vaccins à base de virus tués ou inactivés .................................................................................................. 65
II-2- Vaccins sous-unitaires .............................................................................................................................. 66
II-2-a- Vaccins sous-unitaires à base des protéines de l’enveloppe (ENV) ................................................................ 67
II-2-b-Vaccins sous-unitaires à base de Gag, Pol, Nef et Tat ...................................................................................... 67
II-3- Utilisation de peptides comme antigènes vaccinants ................................................................................ 68
II-4- Vaccins à base de particules virale vides (virus-like particles : VLP) ..................................................... 68
II-5- Vaccins à base de lentivirus atténués ....................................................................................................... 69
II-6- Vaccins à base de virus recombinants ...................................................................................................... 71
II-7- Vaccins ADNs ............................................................................................................................................ 72
II-7-a- Vaccins ADN : historique et caractéristique .................................................................................................... 72
II-7-b- Immunogénicité .................................................................................................................................................. 75
II-7-c- Méthodes d’optimisation de l’immunogénicité des vaccins ADN ................................................................... 75
II-7-c-1 Optimisation de la séquence d’ADN vaccinal ............................................................................................ 75
II-7-c-2- Les adjuvants moléculaires ........................................................................................................................ 77
II-7-c-3- Méthodes d’administration ........................................................................................................................ 77
II-7-c-4- Les rappels homologues et hétérologues ................................................................................................... 78
II-8- Vecteurs lentiviraux .................................................................................................................................. 79
CHAPITRE IV : ESSAIS CLINIQUES DE VACCINATION ANTI- VIH-1 ................................................... 80
I- LES PHASES CLINIQUES ....................................................................................................................................... 80
II- LES PHASES CLINIQUES D’AIDSVAX ............................................................................................................... 81
III- LA PHASE CLINIQUE IIB DE MERCK : « STEP » ET « PHAMBILI » ................................................................ 81
IV- LA PHASE CLINIQUE HTNV 505 ...................................................................................................................... 82
V- LA PHASE CLINIQUE RV144 EN THAÏLANDE .................................................................................................... 83
CHAPITRE VI: LE VIRUS DE L’ARTHRITE ET DE L’ENCEPHALITE CAPRINE " CAEV", UN
PROTOTYPE DE LENTIVIRUS DE PETITS RUMINANTS « SRLV » ........................................................ 85
I- EPIDEMIOLOGIE HISTORIQUE NATURELLE ET TROPISME ................................................................................. 85
I-1-historique des lentivirus des petits ruminants SRLV .................................................................................. 85
I-2- le CAEV et tropisme d’espèces ................................................................................................................... 86
II. PROPRIETES BIOLOGIQUES DU CAEV : INTERACTION HOTE/PATHOGENE .................................................... 87
II- 1- Tropisme cellulaire du CAEV .................................................................................................................. 87
II- 2-Pathogénèses et défenses immunes de l’hôte ........................................................................................... 87
II-2-a-Pathogénèse .......................................................................................................................................................... 87
II-2-b- Les réponses immunitaires de l’hôte................................................................................................................. 88
III- STRUCTURE GENOMIQUE ET LTR CONSTITUTIVES ........................................................................................ 88
OBJECTIFS DU TRAVAIL .............................................................................................................................. 91
LE CAL-SHIV-IN- ................................................................................................................................................. 92
OBJECTIFS DE LA THESE......................................................................................................................................... 93
RESULTATS ...................................................................................................................................................... 94
ARTICLE 1 ........................................................................................................................................................ 94
OBJECTIF : .............................................................................................................................................................. 94
RESULTATS ............................................................................................................................................................. 94
ARTICLE 2 ........................................................................................................................................................ 97
OBJECTIF ................................................................................................................................................................ 97
EXPERIENCES ......................................................................................................................................................... 97
PRINCIPAUX RESULTATS ........................................................................................................................................ 98
CONCLUSION .......................................................................................................................................................... 99
ARTICLE 3 ...................................................................................................................................................... 100
OBJECTIFS ............................................................................................................................................................ 100
EXPERIENCES ....................................................................................................................................................... 100
RESULTATS ........................................................................................................................................................... 100
RESULTATS POST-INFECTION AVEC LE VIRUS D’EPREUVE : ........................................................................... 102
I- ACQUISITION DE L’INFECTION ......................................................................................................................... 103
II- EVOLUTION DE LA VIREMIE POST ACQUISITION ............................................................................................ 105
III- EVOLUTION DES CELLULES T DANS LA PERIPHERIE..................................................................................... 107
IV- CORRELATS IMMUNOLOGIQUES DE PROTECTION : (RESULTATS PRELIMINAIRES) ..................................... 109
IV-1- Persistance des réponses vaccinales et expansion des LT à fonction effectrice immédiate, spécifiques
des antigènes viraux après l’infection par le SIVmacβ51 .............................................................................. 110
IV-2- Impact de la réplication du SIVmacβ51 chez les animaux infectés à des points tardifs de l’infection
sur l’évolution des réponses T mesurées par test d’ELISPOT IFN- ............................................................ 113
IV-3- Analyse des réponses T mesurées par test d’ELISPOT chez les deux animaux infectés par IV avec une
dose élevée du SIVmac251 ............................................................................................................................... 114
IV-4- Evaluation des cellules mémoires PHPC par le test ELISPOT IFN- après 12 jours de culture des
PBMC en présence d’antigènes et cytokines homéostatiques puis une re-stimulation de 20 h en présence de
l’antigène (test PHPC) ..................................................................................................................................... 116
DISCUSSION GENERALE ET CONCLUSION ............................................................................................ 121
PERSPECTIVES ................................................................................................................................................. 134