Caractérisation et rôle des lymphocytes T CD4+ mémoires SAMHD1low au cours de l'infection par le VIH-1

Abstract

We have previously reported the presence of memory CD4+ T cells that display low levels of SAMHD1 (SAMHD1low ) enriched in Th17 and Tfh cells. Here we investigated gene expression profile and the size and composition of HIV DNA population in SAMHD1 low cells.A total of 36 individuals on c-ART (median: 7y) with median CD4+ counts and nadir of 549 cells/ul and 210 cells/ul respectively, including 6 elite controllers (EC, CD4+: 900 cells/ul) and 8 healthy donors were studied. Blood memory CD4+ CD45RO+ SAMHD1low, CD45RO+ SAMHD1high and naive CD45RO- SAMHD1high cells were sorted. Cell associated HIV-1 DNA levels were quantified (HIV DNA Cell, Biocentric) and ultra-deep-sequencing (UDS, 454/Roche) of partial env (C2/V3) HIV-1 DNA was performed. Gene expression profile on sorted cells was deternined with RNA-Sequencing (Illumina RNASeq technology). Levels of HIV-1 DNA were significantly higher in memory SAMHD1low cells compared to SAMHD1high cells (4.5 [3.1-6.2] vs 3.8 [2.9-5.7] log/10 6 cells, respectively, p=0.02) among c-ART individuals, while naïve CD45RO- SAMHD1high showed lower levels (3.1 [1.6-4.4]). EC exhibited low HIV-1 DNA level in both SAMHD1low and SAMHD1high (1.6 and 2.3 log/10 6 cells respectively p>0.05). Naïve CD45RO - SAMHD1 high cells from EC showed lower DNA compared to naïve cells from c-ART pts (1.6 and 3.1 log/10 6 cells, respectively, p=0.01). Phylogenetic analyses revealed well-segregated HIV-DNA populations between subsets with significant compartmentalization between SAMHD1low and SAMHD1high cells in all but 2 participants (p<0.001) and limited viral exchange. Moreover SAMHD1low cells exhibited a distinct gene profile as compared to SAMHD1high allowing thus further characterisation of these cells.This pilot study revealed distinct HIV DNA populations in size and composition associated with unique genes profile in memory SAMHD1low cells. We show that memory SAMHD1low cells exhibit distinct genes profile which segregates them from the SAMHD1 high counterpart, and contain the highest level of HIV-1 DNA. We reveal distinct/well-segregated HIV-1 DNA populations in both subsets, suggesting minimal viral exchange.La mise en évidence du rôle de la molécule SAMHD1 dans l’infection par le VIH-1 en tant que facteur de restriction a ouvert de nouvelles perspectives dans la compréhension de la pathogénicité du virus.En effet, il a été clairement démontré que dans les cellules myéloïdes comme les monocytes/macrophages et les cellules dendritiques ainsi que les lymphocytes T CD4+ quiescents, SAMHD1 jouait un rôle important dans la protection de ces cellules de l’infection. En revanche, le rôle de cette molécule dans l’infection des lymphocytes activés, qui sont souvent la cible préférentielle du virus, n’est pas élucidé.Nos résultats ont révélé l'existence d'une sous-population de lymphocytes T CD4+ mémoires exprimant de faibles niveaux de SAMHD1 (CD4+ CD45RO+ SAMHD1low), tandis que la grande majorité des lymphocytes expriment cette molécule à des niveaux plus élevés (94±0.7%). Nous montrons également que ces cellules sont hautement différenciées, qu’elles expriment en larges proportions le marqueur de cycle cellulaire Ki67 et qu’elles sont enrichies en cellules « T helper 17 » (Th17) dans le sang périphérique.De plus, la fréquence de la population CD4+ CD45RO+ SAMHD1low, est diminuée de manière significative chez les patients infectés par le VIH-1 par rapport aux sujets sains. De manière intéressante, nous montrons que dans les ganglions, les cellules T follicular helper (Tfh) expriment faiblement SAMHD1 et sont plus susceptibles à l’infection par le VIH-1 in vitro.L’ensemble de ces résultats suggère que les cellules SAMHD1 low représentent une cible préférentielle pour le virus et pourraient contribuer au réservoir viral.Les objectifs de ce projet sont:1. Déterminer si les cellules SAMHD1low contiennent plus de virus par comparaison aux cellules mémoires SAMHD1high et comparer les séquences virales isolées des cellules mémoires SAMHD1low et SAMHD1high.2. Caractérisation des cellules SAMHD1low au niveau moléculaire par une analyse transcriptomique qui permettra la mise en évidence de marqueurs membranaires