Vers l éradication du VIH?

Vers l éradication du VIH? Brigitte AUTRAN CIMI-Paris, Centre de Recherches Immunité et Maladies Infectieuses, UMR-S UPMC/INSERM U1135 Hôpital Pitié-Salpétrière Université Pierre et Marie Curie, Paris brigitte.autran@psl.aphp.fr

Pourquoi la Rémission ou la Guérison de l infection VIH? AntiRetroViraux Peut-on diminuer les Reservoirs? et Arreter les ARV? = Rémission? ou Eradiquer le virus Guérison? Persistance des Reservoirs Modeles de Rémission? LTNPs HIV/Elite Controlers Patient de Berlin Mississipi baby??? VISCONTI Post- Treatment Controlers

Vers une rémission/guérison de l infection VIH? Mythe ou réalité? Quels obstacles? Aucun cas de guérison spontanée Réservoirs : Cinétique et mécanismes de persistance? Quels Modeles de Rémission (functional cure )? Elite Controllers : (B Autran Curr.Opin. HIV/AIDS, 2011) Mécanismes de controledes Reservoirs? Immunité anti-hiv? Ou Répression intra-cellulaire? Post-Treatment controllers: Caracteristiques communes avec les Elite Controlers??? Mécanismes? Traitement précoce? Quand? Quelle durée? Quelles Résultats et Leçons des 1ers Essais Thérapeutiques? Quelles pistes pour le futur?

Obstacles à l Eradication des Reservoirs NKT CD8 APC Anti-HIV immunity??? Hunt, JID 2008 Immune Activation? Residual Replication? HIV Latency? EACS B Autran 2013

What is the HIV reservoir? resting cells hosting inducible integrated HIV-DNA (Blankson 2002) Estimated life span: 69 years (Chomont 2009) Free Virions Non T cells Monocytes 1,5 weeks Macrophages 3 months Infected activated CD4 T cells producing HIV CD4 T cells Naive years TCM < 3-6 months TTM? TEM 1-3 months Effector cells 8-15 days Resting CD4+ T cells harboring HIV DNA (integrated or not) Free Virions on Follicular dendritic cells (lymphoid tissues) Infected Macrophages (all tissues and sanctuaries) 0 30 60 90 120? Half-life (days) Resting CD4+ T cell harboring integrated HIV- DNA (Siliciano 1999)

Pourquoi les réservoirs de VIH persistent-ils malgré traitement et/ou réponses immunes? Obstacles : Latence: La Belle au Bois Dormant & Activation : Le Cheval de Troie Cellules productrices Ciblées / ARV CTL anti-vih Ac anti-vih memory Stemmemory Cell-like Memoryl Naive 1-2 % CD4+cell 35-45% memory Central memory Memory CD4 cell 15-20% Effector memory Memory 5-10% CD4 T Transitional effector effector Turnover Memory CD4 T 15-25% memory memory Effector CD4 T 1-5% Apoptosis

Mécanismes de persistence? Latence du VIH? Définition de cibles Thérapeutiques? gp 120 Latence post-intégration du VIH: cytoplasm CXCR4 CCR5 CD4 retrotranscription Repression de la Transcription : clé dans L établissement et le maintien de Latence? 5 LTRHIV genome nucleus dsdna Mecanismes de Repression? Peuvent-ils être ciblés par des drogues?

Comment étudier les reservoirs?? L ADN-VIH cellulaire Integré - replicatif -dans des cellules au repos -Pas de test standardisé ADN Total -à la foisintegré& non integré - bien standardisé (bébés& cohortes) - Taux d AND-VIH dans cell. Sanguines (PBMC) correlent aux taux d ADN-VIH rectal VIH Replicatif (replication-competent HIV IUPM) dans cellules CD4 totales ou quiescentes Très lourd Non standardisé RNA HIV Plasma : Test Ultrasensible < 1 copy/ml - Marqueur de production virale - Très standardisé US-RNA & MS-ARN Intracellulaire - Marqueur de transcription & replication dans cellules productrices => Besoin de Tests consensuels et standardisés pour les essais cliniques

1 0 0 Cinetique d établissement des Reservoirs Essai Optiprim J0 = Fiebig III = J30 post-infection. Bacchus et al PlosOne 2013 Reservoirs : Heterogènes: cellules à durée de vie longue et courte A Haase et al. 2008 Etablisement Précoce, Massif Monoclonal dans les Lymphocytes CD4 : J30 Clonalité 1 0 0

RESERVOIRS aux divers stades de l infection Mesure de l ADN VIH total dans les études ANRS UN-TREATED Decamune Guihot, AIDS 2010 10y HAART Chronic UN-TREATED 5-y HAART PHI / PTC Quels Facteurs Influencent les niveaux de Reservoirs? Des niveaux bas d ADN sont-ils suffisants pour autoriser la rémission?

10000 Estimation des nombres totaux de cellules infectées ADN-VIH+ dans l organisme 3-5 milliards (d après les données de C Rouziouxet V Calvez) Estimation du Nb total (millions) De cellules infectées 1000 100 10 1 FiebigIII PRIMOCO SEROCO DECAMUNE ALT HIC PTC Early ART UN-TREATED 100 millions 10y cart Chronic UN-TREATED 10 millions VISCONTI 8-y PTC post 2.5y cart/phi 6y cart PHI Hypothese de calcul: 1 cellule infectée contient 1 ou 2 copies ADN-VIH (S Palmer) 1 mlde sang contient 1 million PBMCset l organisme contient environ 5 litres de sang Taux x 3 et Bonne correlationentre réservoirs sanguins et tissulaires (Avettand, Descours,Yukl ) Les lymphocytes sanguins represententenviron 2% des Lymphocytes totaux BA, CR and JC Tardy

Accumulation de virus défectifs dans les Reservoirs Replication-Competent Noninduced Proviruses in the Latent Reservoir Increase Barrier to HIV-1 Cure: Ho et al. Cell 2013 Séquences VIH de patients ss ARV : 99% des virus = non inductibles 12% = génome intact Differential impact of APOBEC3-driven Mutagenesis on HIV evolution in diverse anatomical compartments Fourati et al. AIDS 2013 Sous-estimation de Mutations défectives (signatures APOBEC-3G) ds cell. Sanguines / tissus Accumulation de virus défectifs ds Tissus

Towards an HIV Cure? Guérison? Berlin patient

G Hutter et al. The Dream of HIV eradication

Elite Controllers et Long term non progressors Infectés depuis 10-30 ans, VIH <500 ou CD4 Nx et jamais traités = < 0.5%; Fond Génétique (HLA-B57 ou B27) Rémission? Fortes réponses T CD4 et CD8 /HIV Cellules T CD4 Mémoire-Centrales (TCM) normales Faible activation immune Post-Treatment Controlers Visconti

A clue for the immune control of HIV Reservoirs in Elite Controlers? The key Role of CD4 Central-Memory T cells : CCR7 Naive CD4+cell CD45RA CCR7 CCR7 CD45RA memory Effector memory Memory CD4 T cells Central memory Memory CD4 T cells CCR7 CCR7 CD45RA CD27 effector effector Effec tor CD4 T cells memory Transitionnal memory CD4 T cells Sorting resting CD25-, CD69-, HLA-Dr- CD4 T cells Limited TCM reservoir in HLA-B27+ or B57+ CD45RA Critical role of the Long lived Central memory CD4 T cells (TCM): - required for long term maintenance of immune functions - preserved in LTNP / Elite Controlers Strong anti-hiv CD8 T cell activity Correlated with the relative Protection of TCM in HLA-B27or B57+ LTNPs Correlated to the anti-hiv gag CD8 T cells

Modèle de Rémission des Elite Controlers : Nouveaux mécanismes de contrôle transcriptionnel? (A de Masson & A Kirilowski et al., AIDS 2014 7 Elite (E-LTNPs) Vs 7 viremicltnpsvs HIV-: ADN HIV dans ss-pop CD4 Signatures moléculaires de l hôte et ARN HIV intra-cellulaire Blimp/PRDM1 HIV unspliced Blimp/PRDM1 transcripts Transcrits VIH Taux bas transcriptsintracellulaires (ARN) du VIH dans TCM des ECs contrastent avec : Signature Transcriptionelle du génome humain ds TCM des Ecs Répresseur transcriptionnel Blimp-1 Contrôle Moleculaire de la transcription du VIH dans les TCM CD4?

Elite Controllers et Long term non progressors Rémission? Post-Treatment Controlers Visconti 12% Controlant HIV sans ARV pour une mediane de 3.5 years après traitement de la PI? Visconti: après 5 ans d ARV débutés en primo-infection Pas de fond génétique particulier (HLA) Faible Immune activation Preservation des TCM et de l Immunité??? Hoquelouxet al. AIDS 2010, J Antimicrob. Ther. 2013, Saez-Cirion et al. PLosPathogens, 2013

Year Modele de rémission : VISCONTI : Post-Treatment Controllers (PTC) Importance du Ttt en Primo-Infection: Reservoirs + bas et + sensibles aux ARV Chronic infection Primaryinfection Hocqueloux L, et al. J Antimicrob Chemother. 2013 - VISCONTI: - pvl<500cp/ml pour une mediane de 3.5ans, RNA copies/ml RNA copies/ml RNA copies/ml RNA copies/ml CD4+ T cells/mm3 CD4+ T cells/mm3 CD4+ T cells/mm3 CD4+ T cells/mm3 2000 1500 1000 500 0 2000 1500 1000 500 0 2000 1500 1000 500 0 2000 1500 1000 500 0 OR1 96 98 00 02 04 06 08 10 Year OR2 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 OR3 96 98 00 02 04 06 08 10 12 Year 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 Year MO1 Hoquelouxet al. AIDS 2010, après 3-5 ans ARV en PHI précoce KPV 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 Year 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Year OR8 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Year Year GXR SL2 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 Pas d HLA protecteur Saez-Cirion et al. PLosPathogens, 2013 RNA copies/ml 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Year CXK 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Year 04 05 06 07 08 09 10 Allele frequency (%) Year MWP JOGA 60 50 40 30 20 10 0 B27 B57 B35 B7 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Year Year OCP LY1 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 LY2 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 Year 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 France HIC PTC RNA copies/ml RNA copies/ml RNA copies/ml

Modeles de Rémission (Post-Treatment Controlers) Effet des ARV précoces sur Taille et distribution des Réservoirs Subset contribution to the resting HIV reservoir (%) 100 80 60 40 20 0 (MWP, KPV, OR2, JOGA) TN TCM TTM TEM TN TCM TTM TEM PTC HIC 1- Comparaison aux Elite Controlers: ARV Précoces =>> Taux d infection ou contribution des cellules à longue vie (Naive et TCM) bas et comparables chez EC et PTC Saez-Cirion et al. PLosPathogens, 2013 2- Comparaison Optiprim: (ARV à J30 et x 2 ans) ARV précoces et x 6 ans Réservoirs des PTC : - identiques aux ARV précoces x 6 ans - inférieurs aux ARV précoces x 2 ans Role clé d un traitement précoce et prolongé par ARV A Cheret& C Bacchus et al. Soumis

Comparaison des Caractéristiques et Mécanismes de contrôle des Reservoirs dans les Modeles de Rémission Frequency Genetic Traits Reservoir and distribution HIV specific Immunity Immune activation Transcriptional profiling Elite Controlers 0.15-0.4% YES: MHC Low Low in TCM Strong CD4, CD8 T c. and Abs Low Strong TCR Low IFN-alpha signatures Post- Treatment Controlers 12-15%? No MHC Low Low in TCM Strong CD4 T cells Weak CD8 T cells Lower? Leçons pour les strategies therapeutiques de Cure? ARV précoces en Primo-Infection => contrôle des Reservoirs(Visconti PTC) aussi efficacement que le «contrôle genetique» des ECs Durée du traitement??? 6 ans semblent mieux que 2 ans Contrôle immun chez ECs suggérant l intérêt d interventions immunes

Drogues Anti-Latence pour purge des Reservoirs dans cellules quiescentes? Controverses Autres cibles? Vaccins ou Ac Thérapeutiques ciblant replication résiduelle ou cellules «purgées»???

Agents anti-latence du VIH et cibles Thérapeutiques? Dé-Repression de la Transcription : Activation de la Transcription : TCR IL-7 Pi3K JAK-1 p27 AKT JAK-3 CDC25A HIV induction CD4 T Cell STAT-5 Survival, Proliferation Mecanismes de Repression = cibles des drogues? HDACs Inh. et HMT inhibiteurs c o p ie s A R N V IH / A D N V IH J 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 IL-7 induces HIV production in vitro from resting CD4 subsets, independently of proliferation Wang, JCI, 2005, Bacchus PLosOne 2013 Viral Inducibility IL-7 1 ng/ml N CM TM EM J3 J6J8 J10 J13 J3 J6 J8 J10 J13 J3 J6 J8 J10 J13 J3 J6 J8 J10 J13 Cell Proliferation

Essais Eramune de contrôle des Réservoirs? 2 Essais parallèles en 2 bras chacun combinant : HIV DNA HIV RNA Hyper-ART + Immune interventions ARV intensification : RAL+MVC + Immuno-Interventions ciblant : Eramune-01 => «cellules latentes» : Purge? - IL-7 : 1 cycle 20%g/kg cart Intensification + Immune Intervention Anti_HI V VRC Vaccines Eramune-02 => replicationresiduelle : Purge? - vaccin VRC (HIV DNA+ recad5) Critere: Baisse de l ADN-VIH > 0.5 log ds PBMCs Autran et al Science 2000, 200404, Nat Rev Immunol 2003, Murphy Science 2009, IAS Working group Nat.Rev.Immunol. 2012 Katlama et al. Lancet 2013 IL-7 control Eramune-01: IL-7 9 10 Intensification: pas d effet sur ADN-VIH IL-7: Augmentation transitoire ADN-VIH, ds PBMC, parallèle ptolifération CD4, Normalisation à S80 Eramune-02: Intensification: pas d effet sur ADN-VIH Vaccin: pas d effet sur ADN-VIH

Science May 2011 Stratégies Thérapeutiques de Rémission? Disulfiram (AM Spivak et al. Clin Inf Dis 2013) active indirectement la voie Akt, augmentant transcription VIH dans lignée monocytaire Pics de virémie : 9/15 Aucune variation du réservoir SAHA: Résultats préliminaires Induction Limitée de transcripts VIH in vivo: Pas de décroissance des réservoirs (Archin et al. Nature, 2012, Lewin et al. CROI 2013)

The HDAC Inhibitor Romidepsin is safe and effectively reverses HIV-1 latency in vivo as measured by standard clinical assays Transcrits VIH intra-cellulaires

Leçons des Modeles de rémission pour les strategies de Rémission et de Réduction des reservoirs Inflammation Systemique Anti-inflammatoires? Statines??? Autres??? Inhibiteurs de Tyrosine Kinases? Dasatinib??? Immunosuppresseurs? ARV Intensification?? Echec???? Pénétration tissulaire?? CD8 CD4 Immunité Immuno-Intervention - Anti-HIV vaccin - Anti-Enveloppe Anticorps Viral Co- Infections CMV??? Immune Activation Residual Replication Gene therapy DC CD4 Molecules Anti-co-stimulation Anti-CTLA-4, PD1? HIV Reservoirs Latency Cellules T Quiescentes: Activation Vs De-Repression transcriptionelle fromc Katlama et al. Lancet 2013

Université Pierre et Marie Curie, Pitié-Salpétrière, IFR Immunité-Cancer-Infection CRIV (Centre de Recherches Intégrées sur le VIH) Immunology, INSERM U1135, CIMI Immunity to viruses Immunogenetics HIV immunosenescence A Samri B Descours I Theodorou V Appay A Guihot V Martinez J Guergnon J Almeida G Carcelain C Bacchus Clinical Research and Epidemiology, Inserm U943 HIV Clinics Epidemiology Virology C Katlama D Costagliola V Calvez R Tubiana L Assoumou AG Marcelin MA Valantin ANRS co15, co18, co21 Cohort, VISCONTI, OPTIPRIM Reservoir study groups: Virology and serology : C Rouzioux, V Avettand, Univ. Paris-5; H Agut UPMC Viro-Immunology: A Saez-Cirion, Inst. Pasteur Clinics: L Hoqueloux, CH Orléans; A Cheret CHU Lille-Tourcoing, France ; O LambotteUniv. Paris XI RFH Group M Youle, S Kinloch et al. AM Geretti NIH VRC: G Nabel R Koup J Cassazza