TRAITEMENTS ANTI-VIRAUX

UE de l Agent Infectieux à l Hôte Mars 2012 TRAITEMENTS ANTI-VIRAUX Dr Isabelle GARRIGUE UMR CNRS MFP Microbiologie Fondamentale et Pathogénicité isabelle.garrigue@chu-bordeaux.fr

La lutte antivirale Mesures préventives - mesures d hygiène universelles - vaccination (antivariolique, en 1796) - injection d anticorps - antiseptiques (tissu vivant) et désinfectants (support inerte) virucides action / contact direct sur peau, matériel, surfaces 3 cibles : enveloppe, capside, génome viral ex : javel, alcools, chlorhexidine - antiviraux (AES, transplantation d organe ) Mesures curatives, infection en cours - injection d anticorps - vaccination (ex : VZV, rage) - antiviraux (1960) : ne sont pas virucides actifs seulement sur virus en phase de multiplication

Whittaker et al. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2000. les virus ne peuvent pas se multiplier seuls introduction du génome V dans une cellule multiplication virale grâce à la machinerie cellulaire interactions cellule hôte - virus +++ la multiplication intracellulaire constitue un frein au développement des anti-viraux pour comprendre le mode d action des anti-viraux : connaître le cycle de multiplication V dans la cellule

Cibles de la chimiothérapie antivirale : les 6 étapes de la multiplication virale 1- Attachement 2- Pénétration 3- Décapsidation 4- Réplication Enzymes virales : polymérase, RT, intégrase 5- Maturation virale 6- Libération

Limites de la chimiothérapie antivirale 1 - Non VIRUCIDE ( des antiseptiques et désinfectants) active sur virus en phase de multiplication absence d éradication des virus en phase de latence 2 - Toxicité / Effets secondaires développement difficile - interférences avec métabolisme cellulaire - interactions avec d autres médicaments 3 - Variabilité génétique des virus : émergence de mutants résistant échapp t thérapeutique 4 - Coût élevé (PED +++, génériques)

Traitements anti-viraux 1. Traitement anti-viral et résistance 2. Molécules anti-herpétiques 3. Molécules anti-vhc 4. Molécules anti-vhb 5. Molécules anti-vih 6. Molécules anti-grippales Abréviations ttt = traitement R = résistance ATV = antiviral ARV = antirétroviral RT, rétrotranscriptase = TI, transcriptase inverse

1 - Résistance aux Antiviraux

Résistance aux Antiviraux Définition La résistance est due à la présence de mutations sur le génome viral. Ces mutations réduisent la sensibilité du virus par rapport à celle observée pour un virus sauvage.

Emergence d une souche résistante Avant traitement Traitement Blocage du cycle viral des souches sensibles Après traitement Prédominance de la souche sauvage Prédominance de la souche résistante Souche sauvage Souches mutantes Sélection des souches résistantes à ce traitement Réplication virale => Mutations +/- favorables Sélection Pr S. Alain

Résistance aux anti-viraux (ATV) Dans population V hétérogène, sélection d un V possédant 1 mutation(s) de R Absence d efficacité ATV ou diminution de l efficacité initiale Quand rechercher une résistance au traitement identifier la cause de l échec : observance? pharmaco? mutations? choisir un nouveau traitement, efficace Parfois 1 mutation suffit Association de mutations Résistances croisées...

Résistance aux anti-viraux (ATV) L apparition de mutations est favorisée par : - taux d erreur de la polymérase virus à ARN +++ ex VIH : 1 erreur/10 000 nucléotides - réplication intense ex VIH : 10 9-10 10 particules/jour - réplication prolongée : infection chronique ou récidivante - pression immune et/ou thérapeutique: sélectionne mutants R - doses sous-optimales d ATV

Mesurer l activité antivirale in vitro 1 - tests phénotypiques 2 - tests génotypiques

1 - tests phénotypiques Virus en culture en présence d ATV Mesure de la concentration inhibitrice CI (CI 50 ou CI 90 ) Traité de Virologie Médicale ; JM Huraux; ESTEM, Paris, 2003 Les échecs de ttt ne sont pas toujours corrélés aux résultats in vitro in vivo concentration intracellulaire d ATV?

2 - tests génotypiques VIH +++, VHB, CMV, Sans culture cellulaire + rapide - Puces ADN (DNA chips) - Séquençage des codons du génome viral codant protéine-cible ATV connus pour induire une R Mutations répertoriées par des comités experts interprétation (mutation majeure, mineure, R croisée ) suivi de l évolution mise en place d un algorithme de traitement = recommandations d utilisation des anti-viraux (VIH +++)

DNA chips Ex : Virus de l immunodéficience humaine (VIH) RT Puce à ADN : 69000 sondes 1/ identifier le sous type du virus (150 sondes) 2/ mettre en évidence des mutations de résistance aux ARV (232 mutations, 32 insertions, 2 délétions) D après P Pinson-Recordon, 2009

Séquençage nucléotidique selon SANGER (cf cours sur le diagnostic moléculaire) Principe Effectuer la synthèse d un brin d ADN complémentaire du brin d ADN ou d ARN dont on veut déterminer la séquence ADN séquençage RT ARN ADN séquençage Technique de Sanger : technique enzymatique aux «didésoxynucléotides»

2 - Traitements anti-herpétiques (Cf cours sur les Herpesvirus)

Cible des anti-herpétiques actuels ADN polymérase Adapté de Principles of virology, Flint et al.

Mécanismes d action des anti-herpétiques phosphotransférase ou thymidine kinase VIRALE Cymévan kinases CELLULAIRES GANCICLOVIR Ganciclovir-P Ganciclovir-PPP ACICLOVIR Aciclovir-P Aciclovir-PPP Zovirax CIDOFOVIR-P Vistide Cidofovir-PPP terminateurs de chaîne Foscavir FOSCARNET blocage site de liaison PPi blocage clivage PPi/dNTP ADN polymérase virale

Mécanismes d action des anti-herpétiques Rovalcyte VALGANCICLOVIR GANCICLOVIR Ganciclovir-P Ganciclovir-PPP ACICLOVIR Aciclovir-P Aciclovir-PPP VALACICLOVIR Zélitrex CIDOFOVIR-P Cidofovir-PPP terminateurs de chaîne FOSCARNET ADN polymérase virale

Effets indésirables principaux aciclovir ganciclovir foscarnet cidofovir toxicité limitée néphropathie / cristallisation tubulaire neutropénies sévères (réversibles) insuffisance rénale et hypocalcémie insuffisance rénale

Mécanismes de résistance aux anti-herpétiques phosphotransférase ou thymidine kinase VIRALE R GANCICLOVIR Ganciclovir-P kinases CELLULAIRES Ganciclovir-PPP ACICLOVIR Aciclovir-P Aciclovir-PPP CIDOFOVIR-P Cidofovir-PPP terminateurs de chaîne R FOSCARNET ADN polymérase virale

3 - Traitements anti-vhc Inhibiteurs du cycle de réplication du VHC : Ribavirine et Interféron

Ribavirine Copegus (Roche) Rebetol (Schering Plough) Analogue nucléosidique de la guanosine Modes d action Activité immunomodulatrice (TH1>TH2) Inhibition indirecte de la synthèse d ac. nucléique viral en diminuant le pool de GTP Inhibition de l activité ARN polymérase virale (terminateur de chaîne, compétition avec GTP) Synthèse d ARN viral non fonctionnel dans les cellules infectées (mutagénèse) * IMPDH : Inosine monophosphate déshydrogénase

Effet indésirables principaux - le + fréquent (70%) : ANEMIE - TERATOGENE (anomalies du développement) Chez la : contraception efficace (poursuivie 4M après ttt) + test de grossesse chaque mois Chez l : préservatif + contraception chez partenaire(s) Administration per os La ribavirine est peu efficace quand utilisée seule. Potentialise les effets de l IFN association +++

Les Interférons - protéines (appartenant aux cytokines) sécrétées naturellement - codés par gènes «silencieux» - synthèse si présence d inducteurs ARN viral protéines virales antigènes - biodisponibilité orale des IFN nulle Injection sous-cutanée - Interféron + PEG (polyéthylène glycol) ½ vie = 40h-50h (versus 3 à 5h pour «IFN seul») = 1 injection/semaine (au lieu de 3) PEG-interféron α Pegasys (Roche) ViraferonPeg (Schering Plough)

IFN : mode d action complexe Fixation IFN-Récepteur cellule cible IFN 1 Activation Gène silencieux Synthèse protéines effectrices 2 Effets biologiques des protéines 3 Activité antivirale Transcription V Traduction des ARNm V Maturation protéines V ADN cellulaire ARNm Protéines effectrices Activité immunomodulatrice Activation C. immunocompétentes C. phagocytaires, lymphocytes Protéine Mx 2-5 oligoadénylate synthétase (2 5 OAS) Protéines kinases Répression des gènes Régulation des oncogènes

la réponse immune, cible de l IFN Antigen presenting cells IFN Ig TH CD4 Class II HCV B cell Cytokines CTL CD8 Class I Liver Damage Viral Clearance Steatosis HCV Hepatocytes Killing Cytokines Nonspecific inflammatory cells American Gastroenterological Association

Hépatite C chronique : association PEG-IFN + Ribavirine Modulation de la réponse immune, additive ou synergique Accélère la clairance des cellules infectées

Réponse au traitement [IFNα + ribavirine] critère de succès thérapeutique : réponse virologique prolongée, c est-à-dire ARN VHC indétectable 6 mois après arrêt du traitement 58% patients avec hépatite C chronique répondent : 40% des génotypes 1, 4, 5, 6 (60% de résistants ) 80% des génotypes 2, 3 (20% de résistants ) effets anti-viral + immunomodulateur du traitement pas de cible précise sur le génome pas de mutation associée à la «résistance»

Nouveaux traitements anti-vhc : les anti-protéases (Telaprevir, Boceprevir) IFNα + ribavirine + inhibiteur de protéase certaines indications ex : échec bithérapie (géno 1 +++) mais - effets indésirables (rashs cutanés) - apparition de mutations de résistance

4 - Traitements anti-vhb

Hépatite B aiguë Pas de traitement anti-viral Limiter les prises médicamenteuses Pas d alcool

Hépatite B chronique Buts du traitement : obtenir une séroconversion Ag HBe Ac anti-hbe ADN viral B indétectable ou < 10 5 copies/ml apparition Ac anti-hbs freiner l évolution vers la cirrhose Ne pas nuire

VHB: cycle de réplication Virus à ADN ccc DNA: covalently closed circular DNA Huraux et al, Traité de virologie Médicale, ESTEM, Paris, 2003

Traitement de l hépatite B chronique Monothérapie PEG-interféron α ou inhibiteurs de RT nucléosidiques nucléotidiques lamivudine (Zeffix) entécavir (Baraclude) telbivudine adéfovir (Hepsera) ténofovir Si échec, association Apparition de résistance du VHB aux inhibiteurs de la RT par mutations de la RT (ADN pol ARN dépendante)

5 - Traitements anti-vih

Structure du VIH-1 F. Brun-Vézinet, M. Wainberg

inhibiteur d entrée inhibiteur du bourgeonnemen IProtéase INTI et INNTI Anti-intégrase

Inhibiteurs de l entrée Modes d'action des ARV Inhibiteurs de fusion : interaction avec la gp41 Inhibiteurs d attachement : interaction avec la gp120 Inhibiteurs de la TI : INTI et INNTI inhibent la TI lors de la synthèse 1er brin d ADN INTI par effet terminateur de chaîne (absence -OH en 3 ) INNTI liaison poche hydrophobe à proximité du site actif de la polymérase : blocage de polymérisation de l ADN Anti-intégrase : inhibition de l intégrase Inhibiteurs de protéase (IP) analogues du substrat de la protéase blocage du clivage précurseurs des prot enzymatiques et de capside (gag, pol)

Inhibiteurs de fusion (T20) Inhibition des modifications conformationnelles de gp41 petits peptides synthétiques ciblent formation en «épingle à cheveux» de gp41 cor CD4 gp120 Membrane cellulaire Structure en «épingle à cheveux» gp41 Intermédiaire Pré- «épingle à cheveux» phase d activité T-20 Peptide T-20

Inhibiteurs de fusion (T20) Inhibition des modifications conformationnelles de gp41 petits peptides synthétiques ciblent formation en «épingle à cheveux» de gp41 cor CD4 gp120 Structure en «épingle à cheveux» gp41 Intermédiaire Pré- «épingle à cheveux» phase d activité T-20 Peptide T-20

Inhibiteurs d attachement au CCR5 (Maraviroc) Inhibiteur allostérique du récepteur CCR5 actif sur les virus à tropisme CCR5 Récepteur libre gp120 Site de liaison du gp120 sur le CCR5 Haute affinité MVC ( ) lié au CCR5 Site de liaison bloqué par MVC Très faible affinité mb cellulaire Blocage entrée du virus Dorr P, Antimicrob Agents Chemother 2005;49 :4721-32; Mosley M, CROI 2006, Abst. 598

Inhibiteurs de l entrée Modes d'action Inhibiteurs de fusion : interaction avec la gp41 Inhibiteurs d attachement : interaction avec la gp120 Inhibiteurs de la TI : INTI et INNTI inhibent transcription inverse lors de synthèse 1er brin d ADN INTI par effet terminateur de chaîne (absence -OH en 3 ) INNTI liaison poche hydrophobe à proximité du site actif de la polymérase : blocage de polymérisation de l ADN Anti-intégrase : inhibition de l intégrase Inhibiteurs de protéase (IP) analogues du substrat de la protéase blocage du clivage précurseurs des prot enzymatiques et de capside (gag, pol)

La transcriptase inverse 5 Doigts p66 Pouce ARN viral Paume Doigts POL Pouce RNase H 5 p51 Paume d après Jacobo-Molina et al. et Kohlstaedt et al.

Après l entrée du VIH dans la cellule RT synthétise l ADN db à partir de l ARN viral 2 brins d ARN DNA simple brin DNA double brin Activité RT = DNA polymérase ARN dépendante Activité RT = DNA polymérase DNA dépendante

Mode d action des INTIs analogues des dntps naturels triphosphorylation obligatoire par des kinases cellulaires compétition pour liaison avec la RT et incorporation dans l ADN viral absence de groupement 3 -hydroxyl nécessaire à la polymérisation terminateurs de l élongation du brin d ADN viral AZT dttp ddi datp ddc dctp

Résistance aux INTIs T215Y,F sous unité p66 M41L site de liaison des dntp V75T K70R L74V M184V,I T69D D67N K65R K219Q,E site polymérasique actif ARN VIH 2 mécanismes de résistance : incorporation de l inhibiteur dans l ADN viral excision de l inhibiteur (catalysée par pyrophosphate ou ATP)

Mode d action des INNTIs fixation au niveau d une poche étroite hydrophobe de la RT située près du site actif

Résistance aux INNTIs fixation de l INNTI au niveau d une poche étroite hydrophobe de la RT située près du site actif 1 seule mutation peut entraîner une modification de conformation de la poche (= perte d'affinité) et une résistance croisée EFV/NVP (IP de 1 ère génération) faible barrière génétique : sélection très rapide

Les anti-intégrases bloquent l intégration de l ADN proviral dans les chromosomes cellulaires 87 Intégration ADN proviral circularisé et non intégré disparaît en quelques jours de la cellule ADN proviral intégré persistance

Les IP inhibent le clivage protéolytique RNA Synthèse DNA / RT Modification Bourgeonnement nouveaux virions Virion VIH dsdna Nucleus Integration Viral-protein synthesis X Proteolytic Cleavage Assembly IP

Résistance aux IP Des mutations empêchent la fixation de l IP au niveau du site actif IP

ANTIRETROVIRAUX INTI zidovudine (ZDV, AZT) didanosine (ddi) stavudine (d4t) lamivudine (3TC) abacavir (ABC) emtricitabine (FTC) tenofovir (TFV) Combinaisons INTI TFV + FTC : truvada ABC + 3TC : kivexa AZT + 3TC : combivir Combinaison INTI+INNTI TFV +FTC +EFV :atripla INNTI nevirapine (NVP) efavirenz (EFV) etravirine (ETR) rilpivirine (RIL) Inhibiteurs de protéase/r saquinavir (SQV) fosamprenavir (fapv) indinavir (IDV) ritonavir (RTV) tipranavir (TPV) lopinavir (LPV) atazanavir (ATV) darunavir (DRV) Inhibiteurs Intégrase raltegravir (RAL) elvitegravir Inhibiteurs d entrée inh de fusion: enfuvirtide (T20) inh de CCR5: maraviroc (MVC)

Effets secondaires des ARV Schématiquement : INTI : toxicité mitochondriale : myopathie, lipoatrophie, neuropathie périphérique, pancréatite INNTI : hépatotoxicité (névirapine) IP : redistribution des graisses, hyperlipidémies (risques cardiovasculaires), troubles de la glycorégulation

Traitement antirétroviral But du traitement : empêcher la progression vers le Sida en maintenant ou en restaurant un nombre de LT CD4 + > 500 / mm 3 obtenir une charge virale plasmatique indétectable Echecs : concentrations du médicament actif - observance? à évaluer - facteurs pharmacocinétiques? dosages plasmatiques - interactions médicamenteuses? émergence de souches virales résistantes génotypage

Quand débuter un traitement antirétroviral dans l infection chronique à VIH? traitement sans délai patient symptomatique asymptomatique si LT CD4 + < 350/mm 3 d après groupe d experts français 2011 traitement moins urgent patient asymptomatique avec : 350 /mm 3 < LT CD4+ < 500 /mm3 traitement à discuter patient asymptomatique et lymphocytes T CD4+ > 500 /mm 3 si charge virale plasmatique 100 000 copies /ml si chute rapide des LT CD4+ si co-infection par VHC ou VHB si âge > 50A si facteurs de risques cardio-vasculaires si souhait de réduction du risque de transmission sexuelle

Le 1er traitement antirétroviral Objectif : rendre l ARN VIH < 50 copies/ml en 6 mois Le test de résistance génotypique réalisé lors du diagnostic de l infection guide le choix thérapeutique Expliquer au patient pour optimiser l adhésion au traitement Trithérapie : 2 INTI + 1 IP/r (IP potentialisée par le ritonavir) 2 INTI + 1 INNTI Si échecs : thérapies + complexes

Résistance du VIH aux traitements antirétroviraux

Quand rechercher une résistance aux ARV? 1. Lors de la primo-infection à VIH en France environ 10% des patients sont infectés par un variant VIH résistant à au moins une drogue 2. Lors du diagnostic d infection à VIH: bilan initial avant 1 er traitement 3. Lorsque le traitement n est pas efficace = échec thérapeutique 4. Cas particuliers: Femme enceinte VIH(+) à charge virale détectable: optimiser le traitement pour éviter la transmission mère-enfant Accident avec exposition au VIH : tenir compte du génotype de résistance du patient source priorité : adapter une prophylaxie efficace chez le patient exposé

Comment mesurer la résistance? Actuellement : tests génotypiques +++ Séquençage des gènes d intérêt: Transcriptase Inverse Protéase Intégrase gp41 gp120

Juillet 2010, V19 Algorithme d interprétation des mutations de la TI résistance ou sensibilité à chaque INTI? ANRS - RESISTANCE GROUP ZDV: zidovudine, 3TC: lamivudine, FTC: emtricitabine, ddi: didanosine, d4t: stavudine, ABC: abacavir, TDF: tenofovir TAMs = M41L, D67N, K70R, L210W, T215Y/F, K219Q/E http://www.hivfrenchresistance.org/table.html

6 - Traitements anti-grippaux

Amantadine Rimantadine Mantadix Roflual Actifs sur virus Influenza type A 1/ Blocage du canal ionique de la protéine virale de matrice M2 ph vacuole d endocytose pénétration et décapsidation virales 2/ à la fin du cycle de réplication, par action sur Protéine M, interférence avec assemblage et libération virale

Zanamivir Oseltamivir Relenza par inhalation Tamiflu per os Actifs sur virus Influenza A et B Inhibent activité neuraminidasique libération virions néosynthétisés de la surface des cellules infectées dissémination virale Administrer dans les 2J suivant le début de l infection grippale durée de synthèse virale durée des signes cliniques importance signes cliniques

virus saisonniers (dont H1N1v) résistants amantadine rimantadine zanamivir oseltamivir virus saisonniers résistants sauf H1N1v généralement sensible

Classes thérapeutiques anti-hsv anti-vzv anti-cmv anti-vhb DCI Valaciclovir (VACV) aciclovir (ACV) ganciclovir (GCV) foscarnet valaciclovir aciclovir famciclovir ganciclovir valganciclovir (VGCV) foscarnet cidofovir PEG-interféron α lamivudine adefovir entecavir Nom commercial Zelitrex Zovirax Cymevan Foscavir Zelitrex Zovirax Oravir Cymevan Rovalcyte Foscavir Vistide Pegasys Zeffix Hepsera Baraclude anti-vhc anti-grippaux PEG-interféron α ribavirine amantadine rimantadine zanamivir oseltamivir Pegasys / ViraféronPeg Rebetol Mantadix Roflual Relenza Tamiflu

Pour conclure (1) La majorité des ATV actuels inhibent les ADN polymérases virales : ADN polymérases ADN dépendantes ADN polymérases ARN dépendantes (TI)

Mode d action des principaux antiviraux sur les ADN polymérases virales GCV Traité de Virologie Médicale ; JM Huraux; ESTEM, Paris, 2003

Pour conclure (2) L efficacité du traitement antiviral dépend des molécules utilisées : posologie, associations, pharmacocinétique des virus responsables de l infection : ex: différents génotypes hépatite C mutants résistants du patient : terrain sous-jacent, système immunitaire, observance+++

Pour conclure (3) ATV efficaces disponibles approche différente de la virologie - diagnostic - pronostic (génotype VHC) - suivi efficacité thérapeutique (charge virale) - recherche des résistances Ne pas oublier : - les antiseptiques et désinfectants : VIRUCIDES (cibles : enveloppe, capside, génome viral) - Mesures d hygiène - Vaccination +++