Au cours de la production virale du VIH, les virions VIH acquièrent une fraction de la membrane lipidique cellulaire pour élaborer leur propre enveloppe externe et, en plus de l'incorporation de trimères Env, peuvent incorporer des protéines cellulaires présentes sur la cellule infectée par le VIH. En effet, diverses études ont mis en évidence que les virions du VIH pouvaient incorporer spécifiquement des molécules de l'hôte, qui pouvaient jouer des rôles importants dans la pathogenèse du VIH, soit en influençant l'infectiosité des virions du VIH et/ou leur tropisme tissulaire, soit en influençant certaines fonctions des cellules immunitaires.
Nous avons démontré que les virions du VIH représentaient la source principale de vésicules extracellulaires PD-L1+ par rapport aux exosomes dans le plasma des personnes infectées par le VIH en phase virémique, ce qui se traduisait par une augmentation significative du taux de PD-Ll soluble. Nous avons ensuite démontré que PD-Ll est incorporé, par un mécanisme actif impliquant, au moins en partie, des interactions entre la protéine matricielle p17 du VIH et la queue cytoplasmique de PD-Ll. En utilisant une approche reconstructive, nous avons par la suite démontré que les virions du VIH produits in vitro, PD-L1haut mais pas PD-Lbas, réduisaient significativement la prolifération des cellules Tfh et la production d'IL-21, ce qui se traduisait par une réduction de la production d'IgG1 par les cellules B du centre germinal des ganglions lymphatiques. Dans l'ensemble, cette étude a dévoilé un mécanisme immuno-virologique par lequel le VIH exploite spécifiquement le potentiel régulateur de PD-Ll pour supprimer le système immunitaire au cours de l'infection par le VIH.
Dans un second temps, nous avons caractérisé des signatures spécifiques de molécules hôtes pour identifier les cellules infectées par le VIH et démontrer que plusieurs protéines hôtes étaient incorporées en grandes proportions dans les virions du VIH (ex. CD31, ICOS, CXCR3 et Lag-3) dans le plasma des individus infectés par le VIH en phase virémique. Une analyse non-supervisée a ensuite permis d'identifier deux groupes principaux de virions du VIH qui exprimaient CXCR3 et avaient co-incorporé ou non d'autres molécules (ex. CD44, Lag-3, CD40L, CCR4 et ICOS). En outre, le phénotype spécifique des virions plasmatiques du VIH a été identifié pour chaque individu infecté par le VIH. Ces données révèlent que l'identification des signatures protéiques de l'hôte du VIH par cytométrie de masse pourrait être utilisée pour identifier spécifiquement la source cellulaire des virions en circulation chez chaque individu et potentiellement mettre en œuvre une médecine personnalisée ciblant le réservoir viral.
Abstract
During the last phase of HIV viral production, nascent HIV virions acquire a fraction of the cell lipid membrane to create their own extemal envelope and, in addition to the incorporation of Env trimers, can incorporate cellular proteins present on HIV-infected cells. lndeed, various studies highlighted that HIV virions can specifically incorporate host molecules, which were proposed to play important roles in HIV pathogenesis, either by enhancing the infectivity of HIV virions, their tissue tropism, or by affecting immune cell functions6-10.
During my Ph.D., we focused on host molecules incorporated into HIV virions. First, we showed that HIV virions represent the major source of PD-Ll+ extracellular vesicles as compared to exosomes in plasma ofviremic HIV-infected individuals, which translated into a significant increase in soluble plasmatic PD-Ll levels. Furthermore, PD-Ll incorporation into plasmatic HIV virions was more frequently detected than HLA-DR, demonstrating the preponderance ofthis phenomenon in vivo. In addition, we showed that PD-Ll is incorporated, through an active mechanism involving, at least in part, p17 HIV matrix protein interactions with the cytoplasmic tail of PD-Ll. Using a reconstructive approach, we subsequently showed that in vitro produced PD-L1high but not PD-L l1ow HIV virions, significantly reduced Tfh cell proliferation and IL-21 production, which ultimately translated into reduced IgG1 production from lymph node germinal center B cells. Interestingly, Tfh cell functions were fully restored in presence of anti-PD-Ll/2 blocking mAbs treatment, demonstrating that the incorporated PD­ Ll proteins were functionally active. Taken together, the first study unveiled an immunovirological mechanism by which HIV specifically exploits the regulatory potential of PD-L1 to suppress the immune system during the course of HIV infection.
During a second phase, we characterized specific host molecule signatures of circulating HIV virions to identify HIV-infected cells and showed that several host proteins were incorporated in a large proportion into HIV virions (e.g. CD31, ICOS, CXCR3, and Lag-3) in plasma of viremic HIV-infected individuals. Using unsupervised analysis, two major clusters of HIV virions were identified. Both clusters encompassed HIV virions that incorporated CXCR3 with or without other molecules (e.g. CD44, Lag-3, CD40L, CCR4, and ICOS). In addition, to this shared phenotype, we noticed some inter-individual variations. Taken together, these data reveal that the identification of host protein signatures of HIV virions using mass cytometry could be used to specifically identify the cellular source of circulating virions and may therefore open the way to more personalized targeting of HIV reservoir.