Impact des mutations du 3'PPT du VIH-1 sur un nouveau modèle de transcription inverse conduisant à une réplication par des voies non conventionnelles et une résistance aux anti-intégrases // Impact of 3'PPT mutations in HIV-1 on a novel reverse transcript

Au cours du cycle de réplication du Virus de l'Immunodéficience Humaine (VIH-1), l'étape d'intégration du génome viral au génome cellulaire constitue une étape essentielle puisqu'elle assure la stabilité du provirus à l'origine de la production de nouvelles particules virales infectieuses. Ainsi, les inhibiteurs de l'intégrase sont un pilier de l'arsenal des antirétroviraux utilisés en clinique bloquant très efficacement l'intégration du VIH-1. Cependant, le VIH-1 est capable de développer des mutations de résistance lui permettant d'échapper aux traitements.
Notre équipe travaille depuis longtemps sur la caractérisation de ces mécanismes de résistance. Dans le cadre de nos recherches, nous avons récemment sélectionné un virus résistant aux inhibiteurs de l'intégrase ayant la particularité́ de ne présenter aucune mutation au niveau du gène codant l'intégrase mais des mutations au niveau de la région « polypurine tract » située en 3' (3'PPT) impliquée dans l'étape de transcription inverse (RT) (Malet et al.,2017). Nos travaux ont mis en évidence un mécanisme de réplication inédit de ce virus mutant 3'-PPT indépendant de la voie classique d'intégration (Richetta et al, 2022). En effet, au cours de la réplication du virus, les mutations de la région 3'PPT semblent entrainer une modification du processus de RT conduisant à la formation d'ADN viral circulaire non intégré (cercles à 1-LTR) au lieu de la formation classique d'ADN viral linéaire (substrat de l'intégrase). Les cercles à 1- LTR ainsi formés permettent l'expression de protéines virales et la formation de nouvelles particules virales infectieuses rendant la réplication du virus indépendante de la voie intégrative et expliquant la résistance aux inhibiteurs de l'intégrase (INI) (Richetta et al, 2022). De manière très intéressante, des mutations similaires de la région 3'-PPT ont été identifiées chez des patients infectés par le VIH-1 (Wijting et al., 2017) suggérant que l'acquisition de telles mutations constitue une voie d'échappement aux inhibiteurs de l'intégrase. Les objectifs principaux de ce projet de thèse sont d'apporter de nouvelles informations sur le mécanisme de réplication des virus résistants aux INI portant des mutations du 3'PPT ainsi que sur sa régulation. Ils se divisent en deux grands axes. Le premier axe consistera à déterminer comment les mutations du 3'PPT permettent une formation augmentée de cercles 1-LTR menant à une résistance aux INSTIs. Un focus particulier sera fait sur l'impact de ces mutations sur le déroulement de l'étape de transcription inverse qui, selon notre hypothèse, est totalement modifiée. Le deuxième axe du projet visera à identifier les facteurs viraux mais aussi cellulaires permettant une expression des formes d'ADN non intégrées et aboutissant à la production de virus infectieux. Le candidat.e étudiera notamment l'impact de la souche virale utilisée ainsi que l'effet de facteurs viraux et cellulaires présents dans différentes lignées cellulaires. Ce projet permettra de mettre en lumière un nouveau mécanisme de résistance aux anti-intégrases impliquant un mécanisme de transcription inverse non conventionnel.
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During Human Immunodeficiency virus (HIV) replication cycle, integration of the reverse transcribed genome into cellular DNA is a key step ensuring the stability of the provirus and the expression of viral genes leading to production of new infectious viral particles. Therefore, integrase inhibitors are powerful antiretroviral agents that efficiently block HIV replication. However, HIV is able to develop mutations conferring resistance to integrase inhibitors. Our team has been working for a long time on the characterization of these resistance mechanisms.
We selected a HIV virus resistant to integrase inhibitor without mutation in the integrase gene. Instead, this virus has mutations in the 3' poly-purine tract (3'PPT) involved in the reverse transcription process (Malet et al.,2017). We showed that this virus replicates without integration using unintegrated viral DNA (1-LTR circles : 1-LTRc) as a template for transcription and production of new infectious virions (Richetta et al, 2022). Indeed, during virus replication, mutations in the 3'PPT region seem to modify the RT process, leading to the formation of non-integrated circular viral DNA (1-LTR circles) instead of the classic linear viral DNA (integrase substrate). The 1-LTR circles thus formed enable the expression of viral proteins and the formation of new infectious viral particles, making virus replication independent of the integrase pathway and explaining resistance to integrase inhibitors (INI) (Richetta et al., 2022). Interestingly, similar mutations in the 3'- PPT region have been described in HIV-infected patients resistant to treatment with integrase inhibitors (Wijting et al., 2017). This observation highlights that the acquisition of mutations in the 3'-PPT could constitute a way to escape from integrase inhibitors. The main objectives of this project are to provide new information on the replication mechanism of INI-resistant viruses carrying 3'PPT mutations as well as on its regulation. They are divided into two main axes. The first axis will consist of determining how 3'PPT mutations allow an increased formation of 1-LTR circles leading to resistance to INSTIs. A particular focus will be made on the impact of these mutations on the reverse transcription step which, according to our hypothesis, is completely modified. The second axis of the project will aim to identify the viral but also cellular factors allowing an expression of non-integrated DNA forms and leading to the production of infectious viruses. The candidate will study in particular the impact of the viral strain used as well as the effect of viral and cellular factors present in different cell lines. This project will shed light on a new mechanism of resistance to anti-integrases involving an unconventional reverse transcription mechanism.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Programme pour normalien ENS Paris-Saclay

Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health

577 Structure et Dynamique des Systèmes Vivants

Étudiant.e ayant fait un M2R de virologie ou infectiologie ou biologie cellulaire et moléculaire. Expérience en culture cellulaire (manipulation sous poste de sécurité́ microbiologique) souhaitée.
Student with an M2R in virology or infectiology or cell and molecular biology. Experience in cell culture (handling under microbiological safety cabinet) desired.