VIH et résistance aux antirétroviraux - Infectio

VIH et résistance aux
antirétroviraux
Dr L.Bocket
Service de Virologie
CHRU de Lille
VIH: le virus
n
n
Ordre des rétroïdes (transcription inverse),
famille des rétrovirus, lentivirus
2 types distincts: VIH1 et VIH2
– pour VIH1: 10 génotypes distincts regroupés en
n groupe M: génotypes A-D, F-H, J et K
n groupes O et N
– pour VIH2: 5 sous-types génétiques A à E
n
co-infections et recombinaisons décrites:
CRFs
VIH: variabilité
HIV2
Groupe M
rétrovirus
famille
lentivirus
genre
primates
groupe
HIV1
SIV
espèce type
Groupe N
Groupe O
sous-groupe
A, B, C, D, F, G, H, J, K, CRFs
génotypes
…quasi-espèces…
Variabilité
VIH: microscopie
électronique
VIH: morphologie
organisation du génome
n
n
ARN dimère, petit génome (9213bp),
information génétique condensée et
mosaïque
séquences codantes: GAG – POL – ENV:
– GAG: protéines de la capside
– POL: protéines enzymatiques
– ENV: glycoprotéines d’enveloppe
n
LTR, gènes de régulation
VIH: organisation du
génome
cycle viral
réplication virale:
dynamique et mesure
n
niveau de réplication élevé:
– 140 à 180 générations par an
– #109 particules produites/jour
n
⇒ destruction rapide des CD4
⇒ risque élevé d’émergence de mutants
mesure par la charge virale plasmatique:
– 99% des virus plasmatiques ← ¢ récemment
infectées (1/2 vie 1 à 2 jours)
– <1% ← CD4 infectés latents et macrophages
– CV: nombre de copies virus/ml et log
diversité génétique
n
reverse transcriptase:
n RNA
viral→DNA proviral
n error-prone enzyme
n 10-5 à 10-4 erreurs par base et par cycle +
niveau de réplication élevé (109/jr) ⇒ 104 à
105 mutations ponctuelles / jour chez un
individu infecté
n
n
chronicité
pression de sélection
diversité génétique
n
n
dynamique de réplication virale + chronicité:
⇒ phénomène de variabilité intra-individuelle
à l’origine des quasi-espèces
mutations du gène env:
– capacité de réplication
– tropisme cellulaire
– résistance/échappement à la pression immune
n
mutations du gène pol:
– résistance à la thérapeutique
n
mutations « compensatrices »du gène gag
cibles thérapeutiques
n
fixation-entrée:
– T20: enfuvirtide
n
reverse-transcription:
– inhibiteurs nucléosidiques et nucléotidique: INTI
– Inhibiteurs non-nucléosidiques: INNTI
n
n
n
intégration
inhibiteur de maturation
protéase:
– inhibiteurs de protéase: IP
cycle viral et cibles
thérapeutiques
résistance au traitement
n
n
résistance du virus au traitement par sélection
de populations virales mutées sur les gènes
cibles de la thérapeutique
sélection de population virale mutée ⇔
persistance réplication virale sous traitement +
avantage « sélectif » de la population mutée /
population sauvage
n
mutations de résistance ⇒
– diminution de l’action antivirale des molécules
– diminution de la capacité réplicative (« fitness »)
n
résistance naturelle, transmise ou acquise
résistance au traitement:
méthodes d’étude
n
génotypique
– séquençage des gènes concernés
– analyse des mutations mises en évidence:
n
n
n
nature
nombre … score
phénotypique
– comportement de la souche virale du patient en
présence des molécules
– « fold change » CI 50, cut-offs
n
phénotype virtuel:
– database phénotypes/génotypes
– Interprétation « phénotypique » du génotype
lutter contre la résistance
au traitement
n
puissance et pharmaco:
– CI 50 (CI 90)
– C min
n
n
barrière génétique
association de molécules
Adapté de Kempf et al,2001
Pharmacocinétique et barrière génétique à la résistance
INNTIs, 3TC
IP non “boosté” ou INTIs
“IP boosté”
Cmin élevée
Peu de changement par
mutation
Peu de modification de la
sensibilité par mutation
Mais
et
Cmin basses
Cmin élevée
Mais
forte baisse de sensibilité
par mutation
Cmin
élevée
Cmin
élevée
CI50 x 10
CI50 x 100
Cmin
faible
CI50
BG BASSE
Augmentation du nombre de mutations
BG Intermédiaire
Mutations
aquises lors
de traitements
antérieurs par IP
BG ELEVEE
fixation-pénétration
n
adhésion-attachement:
– antagonistes CD4: inhibition fixation virus-CD4
– antagonistes co-récepteurs: inhibition fixation
virus-corécepteurs (CXCR4, CCR5)
n
fusion:
– inhibition modification conformationelle de la
gp41
– T 20: peptide se fixant sur la région HR1 de la
gp41
Entrée du virus
Attachement
cellulaire
non spécifique
Cellule cible
Fixation
au récepteur CD4
Initiation
de la modification
conformationnelle
de l’enveloppe
Fixation
au corécepteur
Fin
de la modification
conformationnelle
de l’enveloppe
Formation d’une structure
en épingle à cheveux,
hélicoïdale avec rapprochement
des membranes
Initiation de la fusion
des membranes lipidiques
Corécepteur
CD4
gp120
gp41
Virus
Étapes
possibles
du blocage
de l’entrée
1. Inhibition
de la fixation
au CD4
2. Inhibition
de la fixation
au corécepteur
3. Inhibition
de la modification
conformationnelle
de la gp41 (fusion)
CROI 2003 - D’après E. Hunter, Birmingham, abstract 118, actualisé
T-20 : inhibition des modifications
conformationnelles de la gp41 (fusion)
4
HR2
HR1
T-20
CROI 2003 - D’après E. Hunter, Birmingham, abstract 118, actualisé
Pourcentage of patients
Frequency and
phenotypic impact of
each in vivo selected
mutation (TORO)
Mutations in
gp41
60
40
IC50 increase
n
Mean
V38A
27
42 (10-185)
V38V/A
8
36 (8-324)
G36D
6
32 (15-60)
N43D
19
26 (8- 401)
V38M
6
15 (10-26)
N43N/D
5
9 (5-17)
20
0
36
G
37
I
38
V
39
Q
40
Q
41
Q
42
N
43
N
44
L
45
L
Gp 41 mutations
CROI 2003 - M.L. Greenberg, Durham, abstract 141
résistance au T-20
ANRS AC -11 : resistance study group
Mutations associated with resistance
•G36D/S [1, 2, 3, 4]
T20
• V38A/M
• Q40H
• N42D
• N43D
•N42T + N43S
inhibiteurs enzymatiques
inhibiteurs de reverse transcriptase inhibiteurs de protéase
saquinavir: invirase
analogues
Analogue
nucléosidiques
nucléotidique
zidovudine (AZT):
retrovir 
didanosine (ddI):
videx 
zalcita bine (ddC):
hivid 
lamivudine (3TC):
epivir 
stavudine (D4T):
zerit 
abacavir (ABC):
ziagen 
emtricitabine (FTC):
emtriva
tenofovir:
viread 
inhibiteurs non
nucléosidiques
nevirapine (NVP):
viramune
efavirenz (EFV):
sustiva
delavirdine (DLV) :
rescriptor
ritonavir: norvir 
indinavir: crixivan 
nelfinavir: viracept
amprenavir/r: telzir 
lopinavir/r: kaletra
atazanavir/r: reyataz 
tipranavir/r
reverse-transcription
polymérisation = processus dynamique
inhibiteurs nucléosidiques:
INTI (=NRTI, nuc)
n
n
analogues des nucléosides naturels
bloquant l’élongation de la chaîne lors de
leur incorporation
mutations de résistance du virus ⇒:
– leur excision (TAMs: T215Y/ AZT d4T)
– leur discrimination (K65R/ ABC ddI TDF)
– conflit stérique (M184V/ 3TC FTC)
– « multidrug resistance » MDR (Q151M et
insertion 69): résistance à tous les INTI
Algorithme INTI – Juillet 2004 - version 12
Mutations associated to resistance
ZDV
n
n
n
n
3TC/FTC
n
n
ddI
n
n
n
d4T
n
n
n
n
n
ABC
•
•
n
n
TDF
•
•
•
Mutations associated to « possible resistance »
T215Y/F
At least 3 mutations among : M41L, D67N, K70R,
L210W, T215A/C/D/E/G/H/I/L/N/S/V, K219Q/E
Q151M
Insertion at codon 69
•
T215A/C/D/E/G/H/I/L/N/S/V
M184V/I
Insertion at codon 69
n
K65R
Q151M
At least a score of + 2 among: M41L + T69D + L74V +
T215Y/F + K219Q/E – K70R – M184 V/I
Q151M
Insertion at codon 69
n
n
K65R
L74V
V75A/M/S/T
T215Y/F
At least 3 mutations among : M41L, D67N, K70R,
L210W, T215A/C/D/E/G/H/I/L/N/S/V, K219Q/E
Q151M
Insertion at codon 69
•
T215A/C/D/E/G/H/I/L/N/S/V
At least 5 mutations among : M41L, D67N, L74V,
M184V/I, L210W, T215Y/F
K65R and L74V and Y115F and M184V/I
Q151M
Insertion at codon 69
•
4 mutations among : M41L, D67N, L74V,
M184V/I, L210W, T215Y/F
K65R
At least 6 mutations among: M41L, E44D, D67N,
T69D/N/S, L74V, L210W, T215Y/F
K65R
Insertion at codon 69
•
n
•
TAMs = M41L, D67N, K70R, L210W, T215Y/F, K219Q/E
3, 4 or 5 mutations among: M41L, E44D,
D67N, T69D/N/S, L74V, L210W, T215Y/F
inhibiteurs non-nucléosidiques:
INNTI (= NNRTI, non-nuc)
n
n
interaction avec le site actif de
polymérisation: positionnement dans
la « paume »
mutations de résistance du virus ⇒
modification du site empêchant leur
fixation
Algorithme INNTI – Juillet 2004 - version 12
Mutations associated to resistance
EFV
n
n
n
n
n
n
n
n
NVP
n
n
n
n
n
n
n
L100I
K101E
K103H/N/S/T
V106M
Y181C/I
Y188C/L
G190A/C/E/Q/S/T/V
P225H
L100I
K101E
K103H/N/S/T
V106A/M
Y181C/I
Y188C/H/L
G190A/C/E/Q/S/T/V
Mutations associated to antiretroviral regimen but with uncertain signification: K101H/N/P/Q
inhibiteurs de protéase:
IP (=PI)
n
protéase ⇒ clivage du précurseur
immature gag-pol, indispensable à la
formation de virus infectieux
D30N
Site actif
résistance aux IP
n
développement progressif par accumulation de
mutations (barrière génétique ↑):
– mutations majeures
– mutations « signatures »
– mutations mineures
n
rôle et importance différents
– nature
– nombre… score
résistance aux IP
n
n
mutations majeures:
– sélectionnées en présence d ’IP, apparaissent en 1 er,
généralement proches des sites de liaison avec le substrat
w «trou de la serrure» : D30N, V32I, G48V, I50V/L, V82A/T/F/S,
L90M
«clapet de la serrure»: M46I/L, F53L, I54V
– certaines ⇒ résistance croisée
mutations “signatures” ou spécifiques:
– diminution importante de la capacité catalytique de la protéase
– diminution de l’affinité liaison entre la Protéase/IP
– souvent incompatibles avec les autres mutations dans la
protéase
– pas de résistance croisée aux autres IP
– hypersensibilité phénotypique aux autres IP
résistance aux IP
n
mutations mineures: « compensatrices »
– L10F/I/R/V, K20M/R, L33F, M36I, L63P, A71I/T/V, V77I…..
– 5 à 10%: polymorphisme naturel: existent avant exposition/IP
– sous IP: apparition postérieure aux mutations majeures,
↑fitness et/ou capacité catalytique de la protéase
– ⇒ résistance croisée
IP « boostées »
[Cmin]
IP+RTV
Dose
IP seul
Gain
Virus M / CI50
Réplication possible
Virus WT / CI 50
apport du ritonavir utilisé en “booster”:
tolérance d’un plus grand nombre de mutations
Cmin
Temps
Algorithme IP – Juillet 2004 - version 12
IDV
Mutations associated to resistance
Mutations associated to « possible
resistance »
nM46I/L
nL90M
nV82A/F/S/T
nI84A/V
nL90M
and at least 2 among : K20M/R, L24I, V32I, M36I,
I54V/L/M/T, A71V/T, G73S/A, V77I
SQV/RTV
nG48V
NFV
nD30N
800/100 mg
BID
nAt
least 2 mutations among L24I, I62V, V82A/F/T/S, I84V,
L90M
nI84A/V
nN88S/D
nL90M
fosAPV/RTV
nI50V
LPV/r
nAt
ATV/RTV
•I50L
TPV/RTV
•At
700/100 mg
BID
300/100 mg QD
500/200 mg
BID
nV82A/F/S/T
and at least 2 among: L10I,
M36I, M46I/L, I54V/L/M/T, A71V/T,
V77I
nAt
least 6 mutations among: L10F/I/V, K20M/R, E35D, R41K,
I54V, L63P, V82A/F/S/T, I84V
nV32I and I47V
least 8 mutations among : L10F/I/R/V, K20M/R, L24I,
L33F, M46I/L, I50V, F53L, I54M/L/T/V, L63P, A71I/L/V/T,
V82A/F/S/T, I84V, L90M
nV32I and I47A
•6
or 7 mutations among: L10F/I/R/V,
K20M/R, L24I, L33F, M46I/L, I50V, F53L,
I54M/L/T/V, L63P, A71I/L/V/T,
V82A/F/S/T, I84V, L90M
•At
least 6 mutations among: L10F/I/V, K20I/M/R, L24I,
L33F/I/V, M36I/L/V, M46I/L, G48V, I54L/V, L63P, A71I/T/V,
G73A/C/S/T, V82A/F/T/S, I84V, L90M
least 8 mutations among: I13L, K20M/R/V, L33F/I,
E35D/N, M36I, K45R, M46I/L, I47V, I54A/M/T/V, Q58E, I66F,
H69K, A71I/V, T74P, V82F/L/T, I84C/V, T91S
•L33F/I and V82F/L/T and I84C/V
Mutations associated to antiretroviral regimen but with uncertain signification: K20T, M46V
RESISTANCE AUX ANTIRETROVIRAUX: TABLEAU DES MUTATIONS.
SEQUENCE DU GENE DE LA TRANSCRIPTASE INVERSE: INHIBITEURS NUCLEOSIDIQUES
sauvages M41 E44 K65 D67 T69 T69-- K70
mutés
AZT
ddI
3TC/FTC
d4T
ABC
TDF
L
D
R
N
E/S
L74 V75 Y115 Q151 M184 L210 T215 T215 K219
D SSA
R
V
M/S F
M
I/V
W
Y/F
N/S SSS
A/T
SSG
MUTATIONS ASSOCIEES A LA RESISTANCE A:
O
O
X
O
X
O
X
O
O
O
X
(-)
O
X
(-)
O
O
X
O
X
O
O
X
O
X
X
O
X
O
O
O
X
O
O
X
O
O
O
O
O
X
O
O
X
O
O
O
TDF: voir codons 20 39 43 203 208 218 221 223 228
AUTRES
A/C Q/E
D/E
…
O
O
O
O
O
65+74, 115+184
SEQUENCE DU GENE DE LA TRANSCRIPTASE INVERSE-/- Inhibiteurs non-nucléosidiques.
CODONS
sauvages L100 K101 K103 V106 Y181 Y188 G190 P225
autres
mutés
I
E
N..* A/M C/I L/C A…*
H
MUTATIONS ASSOCIEES A LA RESISTANCE A:
EFV
X
X
X X(M)
X
X
X
X
*103 H/N/S/T
NVP
X
X
X
X
X
X
X
*190 A/C/E/Q/S/T/V
sauvages
mutés
IDV
NFV
SQV/RTV
APV/RTV
LPV/r
ATV/RTV
TPV/RTV
SEQUENCE DU GENE DE LA PROTEASE-/- Inhibiteurs de protéase.
CODONS
L10 K20 L24 D30 V32 L33 M36 M46 I47 G48 I50
I54 L63 A71 G73 V77 V82
I84 N88 L90 AUTRES
SCORE
FIV M/R
I
N
I
F/I/V
I
I/L A/V V
V/L VMTL P
V/T ACST I
AFST A/V S/D M
MUTATIONS ASSOCIEES A LA RESISTANCE A:
O
O
O
O
X
O
O
O
O
X
X
O
L90M + 2
O
X
O
O
O
O
O
O
X
X
X
O
X
O
O(V)
O
I62V
2
O
O
O
O(V)
X (V) O(V) O
O
O(V)
E35D R41K 6 ou 32+47
O(+R) O
O
O O(F)
O O(A)
O (V) O
O O(+IL)
O
O(V)
O
F53L
8 ou 32+47
O O(+I) O
O O(+LV) O
O X (L) O(LV) O O(+I) O
O
O(V)
O
6
O(+V)
O(F/I) O
O
O
O(+A)
O(I/V)
O(FLT)O(CV)
*
8 ou 33/82/84
*TPV/RTV: autres: I13L, E35D/N, K45R, Q58E, I66F, H69K, T74P, T91S.
X: mutation primaire - O: mutation secondaire. Algorithme ANRS Juillet 2004, version 12.
« antivirogramme »
CHRU de Lille
Nom:
XXX
Origine: Trcg
Ttmt en cours:
Date prélèvement:
CV:
315000
Laboratoire de Virologie
U.F. Hépatites SIDA
Dr L.Bocket
03/09/2002
3TC-DDI-TDF-ATZ-SQV
Séquençage du gène de la Transcriptase Inverse - OpenGeneSystem, Visible Genetics
Inhibiteurs nucléosidiques:
M41L
A62V
K65R
D67N
AZT
O
O
ddI
O
O
T69D
K70R
L74V
V75T
F77L
Y115F
F116Y
Q151M
M184V
L210W
T215Y
O
X
O
O
O
X
O
O
O
O
X
ddC*
autres
K219Q
E44D V118I
X
3TC
E44D V118I
X
d4T
O
O
ABC
O
O
TDF
O
O
Résistance:
Résistance possible:
AZT
DDI
O
DDC
3TC
D4T
ABC
O
TDF
*ddC: manque de données sur les mutations de résistance
Inhibiteurs non nucléosidiques:
A98G
L100I
K101E
K103N
V106A
V108I
Y181C
Y188L
G190A
EFV
X
X
X
NVP
X
X
X
DLV
X
X
Résistance:
Résistance possible:
EFV
NVP
P225M
P236L
DLV
Séquençage du gène de la Protéase - OpenGeneSystem, Visible Genetics
Inhibiteurs de protéase:
L10I
K20R
IDV
RTV
NFV
A71V
G73S
O
D30N
M36I
O
M46I
G48V
I50V
I54V
O
O
O
X
O
O
O
O
O
O
X
O
O
O
O
X
O
O
O
SQV
APV
O
LPV/r
O
Résistance:
Résistance possible:
AZT
TDF
APV
O
O
O
IDV
LPV/r
:zidovudine (Retrovir*) :tenofovir- NVP
L63P
ddI
RTV
SQV
O
V82A
I84V
N88S
O
O
X
O
O
O
O
O
O
autres
L90M
APV
X: mutation primaire-O: mutation secondaire. Algorithme ANRS-AC11.
: didanosine (Videx*)-
:nevirapine(Viramune*)-
:amprénavir(Agénérase*)-
NFV
V77I
LPV/r
DLV
ddC
: zalcitabine (Hivid*)-
:delavirdine(Rescriptor*)-
:lopinavir(Kaletra*).
IDV:
3TC
: lamivudine (Epivir*)-
indinavir(Crixivan*)-
RTV
d4T
: stavudine (Zerit*)-
:ritonavir(Norvir*)-
NFV
ABC
: abacavir (Ziagen*)-
:nelfinavir(Viracept*)-
SQV
EFV
: efavirenz (Sustiva*)
:saquinavir(Invirase*)-
conclusion
n
n
la résistance résulte de l’échec du traitement
(et non l’inverse)
= puissance insuffisante du traitement ⇒
réplication virale en présence des molécules
– « malabsorption », intolérance
– non-observance
– mutations pré-existantes:
n transmission de souches résistantes
n polymorphisme des sous-types non-B