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VIH, HDAC et acide valproïque

publié en ligne : mai 2009 dans Protocoles 56

Parce que le VIH est capable de rester tapi dans certaines cellules sans se reproduire et ainsi d’échapper aux défenses immunitaires et aux attaques des médicaments antirétroviraux, il constitue ce que l’on appelle des réservoirs. Ceux-ci sont considérés comme responsables de la recrudescence rapide de la multiplication du virus après un arrêt de traitement antirétroviral qui était pourtant capable de maintenir la charge virale dans le sang en dessous du seuil de détection. Afin de lutter contre ces réservoirs, il est important de connaître les mécanismes qui permettent au virus de rester ainsi caché dans une cellule.

C’est précisément ce à quoi s’attachent des chercheurSEs dans un récent article [1]. Il y est question d’une famille de molécules (des enzymes appelées histone déacétylases ou HDAC en abrégé) qui sont capables d’empêcher l’expression du patrimoine génétique du VIH intégré dans certaines cellules infectées. De là à exploiter ces connaissances pour identifier de nouvelles pistes de traitement visant à purger ces réservoirs, il n’y a qu’un pas que les chercheurSEs ont déjà franchi, notamment avec une molécule inhibitrice de cette famille d’enzymes dont nous avons déjà parlé, l’acide valproïque.

Les réservoirs lymphocytaires

Le réservoir à VIH le mieux décrit est constitué par un certain type de lymphocytes T CD4, cibles les plus connues du virus. Ces lymphocytes, dont une des missions est de patrouiller dans notre corps pour défendre celui-ci contre la présence d’organismes étrangers, peuvent se présenter sous différentes formes. Lorsqu’ils sont en cours d’attaque, ils se multiplient pour éliminer les corps étrangers – s’ils sont infectés par le VIH et en l’absence de traitement antirétroviral, ils contribuent alors à produire une charge virale importante. Lorsque l’attaque par un corps étranger a été jugulée, certains de ces lymphocytes vont arrêter de se multiplier et se mettre en veille. Ils deviennent alors ce que l’on appelle des lymphocytes au repos ou lymphocyte mémoire. Notre organisme renferme ainsi toute une famille de lymphocytes de ce type dont chacun reconnaîtra un corps étranger et pas un autre. Leur rôle sera de se réactiver, et donc se multiplier de nouveau, en cas de nouvelle attaque par le même organisme étranger qu’ils reconnaissent spécifiquement.

Si le VIH infecte un de ces lymphocytes pendant qu’il se multiplie, la cellule ainsi infectée devrait être éliminée par le système immunitaire ou par la surcharge virale. Par contre, si l’infection a lieu lorsque le lymphocyte est en train de se mettre au repos, le VIH pourra s’intégrer dans le génome de la cellule infectée qui pourra ainsi survivre plusieurs dizaines d’années si elle ne rencontre pas le corps étranger qu’elle est chargée d’éliminer. En effet, la mise au repos (en mémoire) s’accompagne aussi du repos de la réplication du VIH. La cellule n’est alors pas reconnue comme porteuse du VIH par le système immunitaire. En jargon scientifique, on dira que le lymphocyte mémoire CD4 est porteur d’un provirus VIH latent. On estime que moins d’un lymphocyte T CD4 au repos sur un million est porteur d’une forme virale de ce type chez les personnes traitées. Cela représenterait donc un total d’environ un million de cellules de ce type infectées dans tout l’organisme.

Pas de repos pour le VIH

Si l’on pouvait trouver un moyen de traiter ces cellules infectées pour qu’elles expriment de nouveau le VIH – afin que celui-ci les tue ou que les cellules soient détruites par le système immunitaire – sans pour autant entraîner leur multiplication, c’est-à-dire sans les réactiver, on pourrait imaginer les éliminer et purger l’organisme de ce réservoir. Une telle stratégie nécessite aussi l’emploi conjoint d’un traitement antirétroviral hautement efficace afin d’éviter la contamination d’autres cellules.

La latence du VIH chez les lymphocytes CD4 mémoire est la conséquence de tout un ensemble de changements qui se produisent dans la cellule lors de la mise au repos. Le profil d’expression des gènes de la cellule est modifié et conduit à la perte de la présence de facteurs qui agissent pour faciliter l’expression des gènes – des facteurs de transcription, entre autres – à la fois de la cellule elle-même et du VIH intégré dans le génome cellulaire. Et c’est là qu’interviennent les inhibiteurs de HDAC.

HDAC et VIH

Sous cette abréviation se cache une famille d’enzymes – c’est-à-dire des protéines capables de modifier d’autres molécules – appelées histone déacétylases. Pour simplifier [2], il suffit de savoir que ces enzymes modifient des protéines (les histones) d’une certaine façon (la déacétylation en l’occurrence) qui conduit à un changement de la configuration de l’ADN entraînant une perte de la possibilité d’exprimer des gènes. En bloquant ces enzymes HDAC, on facilite donc l’expression des gènes.

L’article dont il est question en introduction précise que seul un nombre limité de HDAC sont capables de réprimer l’expression des gènes du VIH-1. Les HDAC se présentent en effet comme une superfamille de protéines contenant un domaine capable d’effectuer leur activité d’enzyme (la déacétylation). Ces protéines se regroupent en différentes familles, appelées classes I, IIa, IIb, III et IV. Les HDAC de classe III sont aussi affublées du doux nom de sirtuines. Les autres sont au nombre de onze. Ces différentes HDAC diffèrent au niveau de leur structure, fonction enzymatique, localisation intracellulaire et profil d’expression.

L’expression (ARN et protéine) des onze HDAC non-sirtuines ainsi que leur distribution intracellulaire ont été évaluées dans les cellules T CD4 au repos de personnes séropositives avec une charge virale contrôlée. Grâce à des tests cellulaires réalisés en laboratoire, les chercheurSEs ont pu mettre en évidence que seules quelques unes des HDAC évaluées (1 à 3) étaient présentes au niveau de séquences d’ADN particulières impliquées dans l’expression du VIH-1. Le ciblage spécifique de ces HDAC – grâce à une technique, l’interférence ARN, qui permet de les éliminer physiquement dans des cellules en culture – a aussi montré que les HDAC 2 et 3 contribuent effectivement à réprimer l’expression de gènes du VIH-1. Les auteurEs de l’étude concluent qu’afin d’éviter des effets secondaires toxiques lors de l’utilisation d’inhibiteurs anti-HDAC peu spécifiques, il serait préférable de viser un sous-groupe de HDAC grâce à des inhibiteurs plus spécifiques et leurs travaux précisent les HDAC à inhiber.

Effets des anti-HDAC sur les réservoirs VIH

Parmi les inhibiteurs de HDAC investigués depuis quelques années au niveau clinique, une molécule utilisée comme anticonvulsif se distingue des autres : l’acide valproïque. Nous avons déjà consacré quelques articles à ce sujet dans Protocoles dans les numéros 39-40 (décembre 2005), 43 (juillet 2006) et 46 (mars 2007) : fiche essai DEPAVIR) & ANRS EP 39 : pour aller plus loin.

Acide valproïque

Les résultats de l’essai DEPAVIR ANRS EP 39 [3] qui évaluait l’impact de l’acide valproïque sur le réservoir lymphocytaire du VIH chez des personnes sous traitement antirétroviral efficace, montrent qu’une thérapie prolongée avec l’acide valproïque n’est pas suffisante pour réduire la taille du réservoir à VIH-1 que constituent les lymphocytes T CD4+. Ce résultat va dans le même sens que ceux de l’étude américaine de l’équipe de Baltimore [4]. Ces deux études ne confirment donc pas les résultats préliminaires issus d’une étude pilote [5] portant sur quatre personnes qui avait suggéré un effet bénéfique de l’acide valproïque pour accélérer l’élimination du VIH de certains réservoirs.

Pour compléter, les résultats d’un essai mené par une autre équipe américaine de Caroline du Nord [6] et portant sur 11 personnes indiquent un effet limité de l’acide vaproïque chez seulement 4 personnes.

En résumé, pour l’heure, l’acide valproïque n’a pas tenu ses promesses.

Au-delà de l’acide valproïque

Mais, comme le montre l’étude américaine commentée plus haut, il existe toute une famille d’enzymes HDAC et un nombre limité d’entre elles sont impliquées dans le contrôle du VIH. D’autres inhibiteurs présentant une activité différente de celle de l’acide valproïque – actif contre les classes I (HDAC 1, 2, 3 et 8) et IIa (HDAC 4, 5, 7 et 9) – vis à vis de celles-ci pourraient donc s’avérer plus efficaces.

De manière générale, les inhibiteurs de HDAC sont actuellement évalués dans de nombreuses pathologies. On notera aussi qu’un certain nombre d’inhibiteurs de HDAC sont en essais cliniques et que l’un d’entre eux, le vorinostat (Zolinza) ou SAHA, a été mis sur le marché pour le traitement des manifestations cutanées des lymphomes T réfractaires avancés. Ce qui est assez surprenant, c’est qu’en dépit de l’apparente non spécificité d’action au niveau des séquences d’ADN de ces inhibiteurs, ils sont plutôt bien tolérés et que, de plus, ils semblent présenter des effets plus ou moins importants dans des domaines thérapeutiques très variés. Certes, nous attendons encore de voir ce que cela peut donner dans l’infection par le VIH. Pour l’heure, ce n’est pas l’acide valproïque qui va nous convaincre … Enfin, comme souvent dans le domaine de la recherche, de nouveaux développements peuvent se produire et il se pourrait bien que cette classe d’inhibiteurs soit efficace pour une raison différente de l’hypothèse mise en avant (implication de l’acétylation de protéines autres que des histones). Est-ce une raison d’espérer … ou de s’inquiéter d’être les cobayes de ces recherches ? Au moins dans le cas de l’acide valproïque, il s’agissait d’un médicament déjà connu utilisé dans une autre pathologie.

A retenir

Des enzymes appelées HDAC pour ‘histone deacetylase’ sont impliquées dans la latence du VIH. Les histones jouent un rôle critique dans la régulation de la transcription des gènes. Les modifications chimiques des histones appelées acétylation ou déacétylaton altèrent la structure de la chromatine et affectent ainsi l’accès sur l’ADN de facteurs assurant sa transcription.

Inhiber les HDAC entraîne donc l’expression de l’ADN et en particulier, pour une cellule infectée de façon latente par le VIH et contenant le patrimoine génétique du virus sous forme ADN, l’activation du VIH chez cette cellule. L’utilisation de tels inhibiteurs pourrait théoriquement purger les réservoirs à VIH qui se maintiennent sous traitement antirétroviral.

L’acide valproïque appartient à la classe des inhibiteurs des HDAC, mais les derniers résultats d’essais cliniques n’ont pas démontré une réelle efficacité pour purger les réservoirs. Ce n’est pas pour autant la fin de l’histoire des inhibiteurs de HDAC dans le cadre de l’infection à VIH, d’autant plus que de nouveaux travaux précisent quelles HDAC sont cruciales pour réguler la latence du VIH et que cette classe d’inhibiteurs aux profils variés semble efficace dans d’autres pathologies.

Notes

[1] Article publié en mars 2009 dans la revue scientifique Journal of Virology et cosigné par le groupe de David Margolis de l’université américaine de Chapel Hill en Caroline du Nord et par les équipes de recherche en chimie médicinale des laboratoires Merck.

[2] Pour en savoir plus voir notre article Pour en savoir plus.

[3] Les résultats de DEPAVIR ANRS EP 39 ont été publiés en juin 2008 dans la revue scientifique AIDS.

[4] Les résultats de l’étude américaine ont été publiés dans le Journal of Infectious Diseases le 15 mars 2007 par l’équipe américaine de Robert Siliciano (Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore).

[5] Les résultats préliminaires de l’étude pilote ont été publiés dans la revue The Lancet le 13 août 2005.

[6] Les résultats d’un essai mené par une autre équipe américaine (celle de David Margolis en Caroline du Nord ont été publiés dans le même numéro de la revue AIDS.

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