HIV-1 persistence and CD4 T lymphocytes reconstitution in intestine mucosa on antiretroviral therapy

Abstract

Chez les individus infectés par le VIH-1, le traitement antirétroviral a pour but de supprimer durablement la réplication virale, et de préserver et/ou restaurer les fonctions immunitaires. Néanmoins, le virus persiste sous forme de provirus intégrés latents dans le génome de cellules réservoirs à longue durée de vie qui sont un obstacle majeur à l'éradication et donc à la guérison du VIH-1. La persistance d'une réplication virale résiduelle pourrait également contribuer à ré-ensemencer le réservoir viral et contribuer à sa stabilité. L'intestin est le compartiment clé dans la physiopathologie de l'infection VIH-1 car il contient de nombreux lymphocytes T CD4+ mémoires effecteurs particulièrement permissifs à la réplication virale. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont porté sur l'analyse comparée des compartiments intestinaux et sanguins d'individus infectés par le VIH-1 sous traitement antirétroviral prolongé. Nos résultats démontrent: (i) une compartimentation entre le sang et l'intestin de la quasiespèce virale, avec un enrichissement en virus utilisant le corécepteur d'entrée CCR5 dans l'intestin; (ii) une production virale résiduelle dans le compartiment intestinal qui ré-ensemence ce réservoir; (iii) une stimulation antigénique chronique par la production virale résiduelle et contrôle immunitaire du réservoir. La persistance du VIH-1 dans la muqueuse intestinale semble également impliquée dans le défaut de reconstitution immunitaire de ce compartiment sous traitement antirétroviral. La réponse T effectrice induite par la persistance virale est en effet associée à une diminution d'expression par les entérocytes de CCL25, chimiokine nécessaire au recrutement des lymphocytes T CD4+CCR9+ dans la muqueuse intestinale. Parmi les sous-populations de lymphocytes T CD4+ intestinaux, la fréquence des Th17 reste diminuée sous traitement antirétroviral, alors que celle des Th22 est normale. Les Th17 dépendent de l'axe CCR6-CCL20 pour migrer dans l'intestin; axe déficitaire du fait d'une diminution de l'expression de la chimiokine CCL20 par les entérocytes. Nous avons mis en évidence que les lymphocytes Th22 peuvent utiliser alternativement les axes CCR10-CCL28 ou CCR6-CCL20, selon le ratio CCL28/CCL20 présent dans le micro-environnement intestinal. L'IL-22 produite par les Th22 participe au défaut de production de CCL20 par les entérocytes, par un mécanisme indirect faisant intervenir l'IL-18, alors que la production de CCL28 est maintenue, permettant donc le recrutement préférentiel des Th22 dans la muqueuse intestinale par cet axe.Current antiretroviral therapies control HIV-1 replication allowing subsequent reconstitution of the immune system. However, the persistence of integrated proviruses in long-lived reservoir cells precludes virus eradication. Residual virus replication could also replenish the reservoir and contributes to its stability. The gut is a key compartment during HIV-1 infection as it contains numerous effector memory CD4+ T cells that are highly permissive to HIV-1 replication. Here we characterized the blood and intestine compartments of HIV-1-infected individuals on prolonged antiretroviral therapy and showed: (i) a compartmentation of viral quasispecies between the blood and gut compartments, with an enrichment of CCR5-using virus in the gut; (ii) the persistence of a residual production in gut which replenishes the viral reservoir; (iii)a chronic antigenic stimulation exerted by residual virus production; (iv) a dynamic equilibrium between the residual production and immune control of the reservoir. HIV-1 persistence in the intestine mucosa under antiretroviral therapy also contributes to the default of immune reconstitution in this compartment. The HIV-1-specific immune response is associated with the reduction of CCL25 expression by enterocytes, a chemokine required for CD4+CCR9+ T cell migration in the intestine. Among gut CD4+ T cell subsets, th17 cells remain depleted contrasting with a normal frequency of Th22 cells. Th17 cells migration to the gut remains impaired because of the reduced production of CCL20 by enterocytes. Th22 cells could alternatively use the CCR10-CCL28 and CCR6-CCL20 chemotactic axes, depending on the CCL28/CCL20 ratio in the intestinal microenvironment. Th22 cells produce IL-22 that reduces CCL20 production by an IL-18-dependant mechanism, thus blunting Th17 cells recruitment to the gut mucosa. By contrast, CCL28 production is maintained and allows Th22 cells to be recruited along this axis