Introduction

1 Depuis la découverte du virus de l’immunodéficience humaine (VIH) en 1983, l’agent causal du sida, d’énormes progrès ont été réalisés dans le domaine de la recherche et des soins cliniques sur le VIH. Plus précisément, l’avènement de la thérapie antirétrovirale (TAR) a révolutionné la prise en charge des infections par le VIH. Grâce à la suppression de la réplication virale, la TAR permet une restauration partielle du système immunitaire, prévient le développement d’infections opportunistes et permet une espérance de vie des personnes vivant avec le VIH sous TAR similaire à celle de la population générale [1]. Malgré ces avancées, il n’existe pas de vaccin efficace contre le VIH et il n’y a toujours pas de remède curatif contre le VIH. L’incapacité de guérir le VIH provient de sa capacité à s’intégrer dans l’ADN de l’hôte et à rester dormant dans ces cellules [2]. Cependant, si la TAR est interrompue et qu’une stimulation antigénique se produit, les cellules libèrent alors des virus capables de se répliquer entraînant un rebond de la charge virale [3].

2 L’un des principaux dilemmes auxquels sont confrontées les personnes vivant avec le VIH (PVVIH) et leurs fournisseurs de soins de santé est l’apparition précoce et l’évolution accélérée des comorbidités, qui seraient en partie liées à la présence d’une inflammation systémique chronique de bas niveau [4, 5]. À l’ère moderne de la TAR, l’incidence de la pneumonie communautaire reste élevée, en plus des maladies pulmonaires chroniques, notamment la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC ; comprenant la bronchite, l’emphysème et l’asthme), le cancer du poumon et l’hypertension pulmonaire [5–8]. La prévalence de la MPOC chez les PVVIH est jusqu’à cinq fois plus élevée que chez les individus séronégatifs dans la population générale, [9, 10], et ce risque élevé n’est pas dû aux différences liées au tabagisme [6, 9]. De plus, les diagnostics de MPOC surviennent dans cette population à un âge plus jeune que dans la population générale (jusqu’à 6 ans plus jeune) [11]. Le VIH s’est également révélé être un facteur de risque indépendant de cancer du poumon [12], et les PVVIH sont souvent diagnostiquées à un stade tardif de leur présentation, ce qui exclut l’option d’une résection chirurgicale [8]. L’infection des cellules par le VIH induit des changements épigénétiques et transcriptionnels dans l’ADN de l’hôte qui prédisposent les individus infectés par le VIH aux maladies chroniques et aux tumeurs malignes [13].

3 Le VIH est associé à des perturbations dans divers aspects de l’immunité pulmonaire [14, 15]. Bien que la TAR aide à rétablir partiellement certains aspects de l’immunité pulmonaire, ce rétablissement n’est pas complet [15–17]. De plus, en raison de la réduction de fonction de la barrière de la muqueuse intestinale, des produits bactériens tels que les lipopolysaccharides (LPS) s’infiltrent dans la circulation sanguine et stimulent de manière chronique les cellules immunitaires [5, 18]. Les cellules, à leur tour, sécrètent des cytokines pro-inflammatoires et provoquent une « inflammation spécifiquement liée au vieillissement » ainsi qu’un vieillissement prématuré du système immunitaire [5]. Ce phénomène est devenu de plus en plus apparent au cours des dernières décennies, en raison de l’augmentation de l’espérance de vie des personnes vivant avec le VIH suite à l’introduction de la TAR [19]. Il est important de noter que l’inflammation résiduelle facilite la persistance du VIH en favorisant l’infection des cellules immunitaires, en régulant positivement l’expression des protéines des points de contrôle immunitaires et en atténuant les réponses immunitaires spécifiques au VIH, qui, autrement, auraient le potentiel d’éliminer le virus [20]. Il existe donc un lien étroit entre l’inflammation et le dysfonctionnement immunitaire et les macrophages jouent un rôle important dans la persistance de l’inflammation et du virus chez les PVVIH. Outre le virus VIH en lui-même, la TAR en soi affecte également de façon négative le système immunitaire et régule à la baisse les réponses transcriptionnelles des macrophages aux stimuli bactériens [21, 22]. Les macrophages alvéolaires (MA) sont un sous-ensemble de macrophages que l’on retrouve dans les tissus qui résident dans l’espace alvéolaire des poumons où ils jouent un rôle homéostatique essentiel dans le maintien de la santé pulmonaire. Nous discutons dans cette revue de la façon dont ce rôle est compromis et comment il contribue à la persistance virale chez les PVVIH et à leur susceptibilité accrue aux affections pulmonaires. Pour une meilleure compréhension de la physiopathologie des MA chez les PVVIH, nous commençons par un aperçu de la biologie des macrophages dans un contexte d’infection par le VIH.

Infection des macrophages et des MA par le VIH

4 La plupart des études sur l’infection des macrophages par le VIH ont été menées à l’aide de macrophages dérivés de monocytes (MDM), qui expriment le récepteur viral CD4 et les co-récepteurs du récepteur de chimiokine CC de type 5 (CCR5) et CXC de type 4 (CXCR4). Ceux-ci peuvent être infectés in vitro par des souches de VIH à tropisme primaire CCR5, à tropisme CXCR4 et à tropisme double (CCR5 et CXCR4). Contrairement aux MDM, les macrophages résidents tissulaires (MRT) sont peu infectés par le VIH acellulaire, bien qu’in vivo ils soient infectés à la fois par les virus à tropisme CCR5 et CXCR4 [23]. Une excellente étude utilisant des explants péniens et des urètres péniens immunocompétents reconstruits in vitro a démontré que les macrophages résidents étaient facilement infectés par le VIH lorsqu’ils étaient exposés à des cellules VIH positives, mais pas lorsqu’ils étaient exposés à des virions libres [24]. La réduction de l’infection in vitro par le VIH acellulaire est, au moins en partie, due à une expression réduite des CD4 sur les macrophages comparativement aux cellules T CD4⁺. De plus, les macrophages (et autres cellules myéloïdes) expriment plusieurs facteurs de restriction à des niveaux plus élevés. Ces facteurs inhibent la réplication du VIH à différentes étapes. Parmi ces facteurs de restriction, la protéine contenant le motif stérile-α et le domaine histidine/aspartate (Sterile-α motif and Histidine Aspartate 1, SAMDH-1), est une triphosphohydrolase qui dégrade les désoxynucléosides triphosphates (dNTP), et par conséquent, inhibe l’activité de la transcriptase inverse du VIH [25]. La protéine virale Vpx, codée par le VIH-2 et le virus de l’immunodéficience simienne (simian immunodeficiency virus, SIV), mais pas son équivalent Vpr pour le VIH-1, dégrade la SAMHD-1 et augmente les dNTPs à l’intérieur des cellules. Quant à lui, le facteur de restriction Viperin (RSAD2 (Radical S-Adenosyl Methionine Domain Containing 2)), convertit la cytidine triphosphate (CTP) en 3’-désoxy-3’,4’-didéhydro-CTP (ddhCTP), ce qui provoque l’arrêt prématuré de la synthèse de l’ARN par la polymérase à ARN dépendante de l’ARN [26]. Viperin perturbe également les radeaux lipidiques membranaires et inhibe la libération des virions. La tétherine, également connue sous le nom d’antigène stromal-2 de la moelle osseuse (Bone Marrow Stromal antigen 2, BST-2), est un facteur de restriction qui interfère avec le bourgeonnement des virions hors de la membrane cellulaire. La protéine virale U (Vpu) neutralise la tétherine en la dégradant par la voie du protéasome. De plus, plusieurs facteurs de l’hôte tels que p21^Cip/WAF1 (un inhibiteur de protéine kinase dépendant de la cycline), la protéine 2 de résistance aux myxovirus, les membres 3A et 3G de la famille APOBEC3 (Apolipoprotein B mRNA Editing enzyme, Catalytic polypeptide-like 3, APOBEC3A et APOBEC3G), la protéine à motifs tripartites-5α (Tripartite Motif, TRIM-5α) et les protéines trans-membrane induites par l’interféron (InterFeron-Induced Trans-Membrane, IFITM) limitent également la réplication du VIH-1 dans les macrophages [25, 27]. Il est important de noter que la protéine accessoire du VIH, le facteur d’infectivité du virion Vif, inhibe les protéines APOBEC3 à la fois de manière dépendante et indépendante de la dégradation [27].

5 Bien que les MDM non stimulés, également appelés M0 ou macrophages non polarisés, puissent être infectés in vitro par des souches de VIH à tropisme M et bi-tropiques, ils ne représentent pas véritablement les macrophages résidant dans les tissus. Les M0 deviennent relativement résistants au VIH acellulaire lorsqu’ils sont exposés à des cytokines pro- ou anti-inflammatoires et se polarisent respectivement vers les états M1 ou M2 (voir ci-dessous pour la polarisation des macrophages). De plus, M1 et M2 résistent à l’infection par le VIH par des mécanismes différents [28]. Les MRT présentent un spectre d’états polarisés et leur susceptibilité/résistance à l’infection par le VIH varie en fonction de leur emplacement dans le corps. Par exemple, les MRT dans l’intestin (à l’exception du rectum) sont relativement résistants alors que les MA sont plus sensibles à l’infection par le VIH [23, 29, 30]. Le VIH infecte les MRT par les mécanismes qui permettent au virus de surmonter la restriction imposée par le tropisme viral et les facteurs de restriction de l’hôte. Ces mécanismes comprennent la phagocytose des cellules T CD4⁺ infectées, les synapses virologiques, la fusion avec les cellules infectées et l’utilisation de nanotubes à effet tunnel (TNT). In vitro, les macrophages peuvent être infectés par le VIH à tropisme M après la phagocytose d’une cellule T CD4⁺ infectée par le VIH lorsque cette dernière est apoptotique [31]. Dans ce mode d’infection, certains virus parviendraient à échapper avant que la cellule ne subisse le processus d’efferocytose, par lequel les cellules sénescentes et apoptotiques sont englouties et éliminées par les macrophages sans être complètement dégradées à l’intérieur des phagosomes. Les virus infecteraient donc les macrophages de cette façon. Il est intéressant de noter que la protéine virale Vpu régule négativement le CD47 et favorise la phagocytose des cellules T CD4⁺ infectées par les macrophages [32]. La figure 1 représente différents mécanismes d’infection des macrophages par le VIH. In vivo, l’infection virale la plus efficace, tant pour les lymphocytes T CD4⁺ que pour les macrophages, se produit par la propagation de cellule à cellule, soit en formant une « synapse virologique ou infectieuse », soit par fusion cellule-cellule [33, 34, 36]. Les macrophages infectés par le VIH peuvent établir la synapse avec, à la fois, les macrophages et les lymphocytes T CD4⁺ sains et les infecter. Chaque macrophage infecté peut survivre pendant de nombreuses semaines et infecter un lymphocyte T CD4⁺ toutes les six heures [37]. In vivo, les MA sont infectés par le VIH à tropisme T chez des individus infectés non traités et deviennent infectés lorsqu’ils entrent en contact avec des cellules T CD4⁺ infectées par le virus, sans qu’aucune internalisation de la cellule infectée ne soit nécessaire [38]. Les macrophages peuvent également être infectés en formant une fusion hétérotypique avec un lymphocyte T CD4⁺ non apoptotique infecté par le VIH. En effet, les macrophages résidant dans les tissus, y compris les MA, fusionnent avec les cellules T CD4⁺ infectées et deviennent ainsi eux-mêmes infectés [36]. Ce mode d’infection est favorisé par l’état anti-inflammatoire des macrophages et la tétraspanine CD81 qui joue un rôle essentiel dans le processus de fusion. Une étude récente a montré que les macrophages infectés font saillie sur des extensions membranaires appelées TNT jusqu’à une distance de 500 μm. Les TNT (également connus sous le nom de cytonèmes) qui sont des structures spécialisées, différentes des filopodes, contiennent de l’actine mais pas de tubuline et se connectent à des cellules distantes grâce à la protéine de jonction lacunaire connexine-43 [39]. Les TNT sont positifs pour l’ADN, l’ARN et les protéines virales du VIH. Grâce à ces TNT, les macrophages infectés peuvent transporter l’ADN, l’ARN et les protéines virales vers d’autres macrophages non infectés. L’inhibition de la formation de ces nanotubes réduit considérablement la propagation du VIH par la voie cellule à cellule [34, 39]. La protéine accessoire Nef du VIH favorise la formation de TNT en favorisant l’expression de la protéine à jonction lacunaire, connexine-43. In vivo, chez des souris humanisées, les macrophages ensemencent le VIH dans les tissus en utilisant les TNT dès le début de l’infection et ce mode de propagation est résistant aux bloqueurs de CCR5 ainsi qu’à la TAR [40]. La formation de TNT est aussi amplifiée dans les macrophages co-infectés par le VIH et par Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) [41]. Bien que les lymphocytes T CD4⁺ puissent également former des TNT, ils sont généralement beaucoup plus petits que ceux des macrophages [40]. Il est intéressant de noter la présence de TNT dans certains cancers où ils sont utilisés comme moyen de communication cellule à cellule [42]. De plus, dans les macrophages infectés de manière productive, le VIH bourgeonne dans des compartiments spécialisés contenant des virus (CCV, décrit dans une section ultérieure) et est alors protégé de l’action des anticorps antiviraux [34, 43].

Figure 1.

Différents mécanismes d’infection des macrophages par le VIH. A. Les cellules souches CD34⁺ sont infectées par le VIH dans la moelle osseuse et produisent des monocytes infectés, qui se différencient dans les tissus en macrophages infectés. B. Les lymphocytes T CD4⁺ infectés par le VIH sont phagocytés par les macrophages. Certains virus échappent à la destruction et infectent les macrophages. C. Les cellules infectées forment une synapse virologique dans laquelle le VIH des compartiments contenant le virus est libéré et les lymphocytes T CD4⁺ sont infectés en utilisant CD4 et CCR5 dans la synapse. D. Fusion cellule-cellule hétérotypique entre un lymphocyte T CD4⁺ infecté par le VIH et un macrophage. E. Les macrophages infectés par le VIH infectent d’autres macrophages à distance par l’intermédiaire des nanotubes à effet tunnel (TNT).
Cx-43 : connexine-43. DC-SIGN : non-intégrine capturant l’ICAM spécifique aux cellules dendritiques – Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin.
LFA-1 : antigène 1 associé à la fonction lymphocytaire – Lymphocyte function-associated antigen-1. CCR-5 : récepteur chimiokine CC-5. SIGLEC-1 : lectine-1 d’immunoglobuline liant l’acide sialique – Sialic acid binding immunoglobulin-like lectin-1. TNT : nanotubes à effet tunnel – Tunneling nanotubes. CCV : compartiment contenant le virus. Redessiné d’après [33–35].

Polarisation des macrophages et leurs implications dans l’infection et la persistance du VIH

6 La polarisation des macrophages fait référence à des états/phénotypes distincts vers lesquels ils changent en réponse à différents stimuli/signaux reçus de leur environnement. Leurs capacités fonctionnelles et leurs profils métaboliques dépendent donc de leurs états de polarisation ce qui a des implications sur leur résistance à la réplication du VIH, le développement de la latence et la persistance. Historiquement, la polarisation des macrophages était désignée par M1/M2, dans laquelle les macrophages non stimulés ou M0 sont décrits comme « polarisants » soit vers un phénotype pro-inflammatoire M1, exprimant des cytokines telles que le facteur de nécrose alpha (tumor necrosis factor alpha, TNF-α), soit vers un phénotype M2 qui est plus quiescent et exprimant l’interleukine (IL)-10 et d’autres cytokines associées aux voies anti-inflammatoires [44, 45]. M1 et M2 sont également connus sous l’appellation macrophages activés de façon classique ou alternative, respectivement. Cette dichotomie repose, du moins en partie, sur la manière dont ils métabolisent l’arginine. Les macrophages M1 métabolisent l’arginine en monoxyde d’azote ou oxyde nitrique (et citrulline) grâce à l’action de la synthase inductible du monoxyde d’azote (inducible nitric oxide synthase, iNOS), qui inhibe la prolifération cellulaire par des voies dépendantes et indépendantes de la guanosine monophosphate cyclique [46]. Les macrophages M2, par l’intermédiaire de l’enzyme Arginase-1, produisent de l’ornithine et de l’urée ; l’ornithine étant utilisée pour la synthèse de polyamines telles que la spermine et la spermidine qui favorisent la prolifération cellulaire. Les macrophages M2 sont reconnus comme étant des niches permissives pour la persistance des agents pathogènes, par leur activité antimicrobienne réduite et par leur métabolisme oxydatif accru ; alors que les macrophages M1 reposent davantage sur un métabolisme dépendant du glucose [47]. Une production réduite de monoxyde d’azote facilite la survie des pathogènes, qui sont sensibles à cette espèce chimique réactive à l’intérieur des macrophages M2 [47]. Il est désormais clair que la polarisation des macrophages en M1 et M2 est une simplification excessive ; en réalité, ils expriment et/ou sécrètent souvent des protéines associées aux états de polarisation M1 et M2, et possèdent la capacité de modifier leur profil d’expression en fonction des signaux provenant de leurs niches tissulaires [48]. En particulier, les M2 sont largement hétérogènes et différents sous-ensembles polarisés tels que M2a, M2b, M2c et M2d ont été décrits. Parmi ces états, M2a résiste à la réplication du VIH au niveau de la transcription inverse tandis que M1 et M2c résistent au niveau transcriptionnel et post-transcriptionnel. Les chercheurs ont également identifié d’autres sous-ensembles de macrophages tels que M3, M4, M17, Mox, Mreg, Mhem et Mhb [49–53]. Ces états de polarisation et leurs principales caractéristiques sont présentés dans le tableau 1. Lugo-Viallarino et al. ont décrit de façon saisissante comment le phénotype des macrophages change au cours d’une infection par le VIH [49]. En effet, les macrophages M1 se développent au début de l’infection et sont fortement pro-inflammatoires, bactéricides et peuvent provoquer des lésions tissulaires. Cependant, ils passent progressivement du type M1 aux types M2a et M2c aux stades avancés de l’infection. Les macrophages M2c produisent des cytokines anti-inflammatoires (IL-10, transforming growth factor-β ; TGF-β) et expriment les ligands programmed cell death (PDL)-1/PDL-2 [49]. Ces types des M2 se développent plus tard pour résoudre l’inflammation, réparer et remodeler les tissus. Dans le contexte de la persistance du VIH, le phénotype des macrophages M4 est particulièrement intéressant. Ce phénotype se développe en réponse à la chimiokine plaquettaire CXCL4 (également connue sous le nom de facteur d’activation plaquettaire, PAF-4) identifiée pour la première fois dans les plaques athéroscléreuses. Les macrophages M4 sécrètent la protéine S100A8 liant le calcium (S100A8) et la métalloprotéinase matricielle-7 (MMP-7) et expriment le récepteur de l’IL-1 (IL1-R) [62]. Lorsqu’ils sont confrontés à un stimulus inflammatoire, ceux-ci effectuent un changement métabolique vers la glycolyse. Les cellules M4 sont la principale source d’ADN proviral du VIH dans la muqueuse urétrale des PVVIH qui sont sous TAR suppressive depuis de nombreuses années [50]. De même, l’alarmine S1008, sécrétée par les cellules M4, maintient la persistance du réservoir M4 du VIH dans une boucle autocrine/paracrine en réactivant la production de particules de VIH capables de se répliquer dans les macrophages du tractus génital masculin des individus sous TAR dans un processus contrôlé par une adaptation métabolique glycolytique. Il est intéressant de noter que des virus compétents pour la réplication ont été récupérés à partir de ces macrophages, mais pas à partir des lymphocytes T urétraux, qui étaient négatifs pour l’ADN intégré du VIH [50, 58], ce qui souligne l’importance des macrophages urétraux résidant dans les tissus dans la persistance virale chez les individus infectés par le VIH. Ces découvertes sont importantes car les macrophages (et les cellules dendritiques) sont les premiers types de cellules de la muqueuse qui sont infectés lors de la transmission sexuelle du VIH.

Établissement d’un réservoir latent du VIH dans les macrophages

7 L’incapacité de guérir l’infection par le VIH provient de sa propension à s’intégrer dans l’ADN de l’hôte, nommé ADN proviral, et où il reste dormant [63–65]. Par définition, le réservoir latent du VIH fait référence à la présence in vivo de cellules dans lesquelles de l’ADN proviral intact est intégré dans le génome cellulaire, et au virus latent en mesure de se répliquer si la TAR est interrompue. Il est bien documenté que les lymphocytes T mémoire CD4⁺ au repos ayant une longue durée de vie, constituent le principal réservoir authentique de VIH latent chez les individus sous TAR suppressive. Ainsi, le virus reste latent dans les cellules T CD4⁺ au repos puisque les principaux facteurs de transcription inductibles de l’hôte qui sont nécessaires à l’expression du gène du VIH, notamment le facteur nucléaire kappa B (NF-κB), le facteur nucléaire des cellules T activées (NFAT) et le facteur d’élongation de transcription positive (P-TEFb) sont séquestrés dans le cytoplasme ou sont dans des complexes inactifs. Par conséquent, le virus ne peut se répliquer, reste latent et persiste car la cellule infectée n’est pas soumise aux effets cytopathiques ou à l’élimination immunitaire [66]. Cependant, ces cellules infectées de manière latente entraînent un rebond viral si la TAR est interrompue [66]. Des études chez des primates non humains (PNH) infectés par le SIV ont démontré que les réservoirs viraux sont ensemencés dès les premiers jours de l’infection dans les sites cellulaires et anatomiques et qu’un traitement précoce dès le troisième jour suivant l’infection n’empêche pas le rebond viral lors de l’arrêt de la TAR [67].

8 Après le début de la TAR, la cinétique d’élimination virale nous permet d’observer une courbe de désintégration multiphasique – plutôt qu’une courbe unique – ce qui suppose l’existence de plusieurs réservoirs du VIH et non d’un seul [68, 69]. Nous observons généralement, une première baisse rapide de la virémie périphérique chez les individus débutant la TAR, qui représente la première phase de désintégration et qui correspond à l’élimination des lymphocytes T CD4⁺ infectés de manière productive. Quant à la deuxième phase, plus lente, elle impliquerait plutôt l’infection de cellules de la lignée myéloïde dont la durée de vie est relativement longue, principalement des macrophages [68]. La demi-vie des macrophages infectés par le VIH résidant dans les tissus (dérivés des monocytes en circulation) est estimée de 2 à 6 semaines [68–70]. Chez les macaques rhésus infectés par un virus chimérique du SIV et du VIH de type 1 (SHIV ; DH12R), les MRT de la rate, des ganglions lymphatiques et du tractus gastro-intestinal contribuent à la production d’ARN du VIH pendant deux mois suivant l’élimination des cellules T CD4⁺ [71]. La décroissance la plus lente et la plus prolongée de la courbe est attribuée aux cellules T mémoire CD4⁺ au repos qui résident dans les tissus, principaux sanctuaires cellulaires du VIH latent chez les PVVIH, et dont la demi-vie est de 44 mois. Conséquemment, il faudrait environ 73 ans de TAR pour éliminer entièrement ce réservoir de cellules infectées de manière latente. Comparés à une demi-vie de 4 à 6 semaines pour les macrophages dérivés de monocytes dans les tissus, les MRT d’origine embryonnaire possèdent des capacités d’auto-renouvèlement et persistent toute la vie d’un individu. Les MRT tels que les microglies dans le cerveau, les cellules de Kupffer dans le foie et les MA dans les poumons proviennent de précurseurs embryonnaires et colonisent les tissus durant la période périnatale où ils subissent une expansion homéostatique et vivent durant de longues périodes. En fonction du tissu où ils se trouvent, les MRT ont une large gamme de demi-vies. Par exemple, chez les receveurs de transplantation pulmonaire, 87 % des MA provenaient toujours du donneur d’organe et ce, cinq ans après la greffe [72]. De même, les cellules microgliales et de Kupffer survivent de quatre ans à des décennies [70, 73]. Chez les souris fibrotiques, les MA dérivés des monocytes persistent toute la vie [74].

9 Bien que l’intégration de l’ADN proviral du VIH dans les macrophages se produise plus rarement dans les régions transcriptionnellement actives du génome de l’hôte par rapport aux lymphocytes T CD4⁺, et que moins de 1 % des macrophages héberge un provirus VIH latent [75, 76], plusieurs facteurs favorisent la persistance du VIH dans les macrophages et en font d’importants sanctuaires viraux. Malgré une infection productive par le VIH, les macrophages infectés sont relativement résistants aux effets cytopathiques viraux, garantissant ainsi leur survie et la persistance virale. Ils sont également protégés de l’apoptose causée par le ligand apparenté au TNF-α induisant l’apoptose et (TNF-related apoptosis inducing ligand, TRAIL), car ils produisent, en réponse à Env, le facteur de stimulation des colonies de macrophages (macrophage colony stimulating factor, M-CSF), qui, à son tour, régule à la baisse les récepteurs TRAIL à leur surface et à la hausse les protéines anti-apoptotiques telles que Mcl-1 [77]. De plus, ils résistent également à l’apoptose induite par le Vpr du VIH en maintenant l’expression des protéines cellulaires inhibitrices de l’apoptose -1 et -2 indépendamment des protéines anti-apoptotiques, Bcl-XL et Mcl-1 [78]. L’infection induit l’expression du récepteur de déclenchement exprimé sur les cellules myéloïdes (triggering receptor expressed on myeloid cells, TREM-1) dans les macrophages qui régule également positivement les protéines anti-apoptotiques [79]. Par ailleurs, les macrophages infectés par le VIH peuvent échapper plus efficacement à la destruction par les lymphocytes T cytotoxiques (cytotoxic T lymphocytes, CTL) que les cellules T CD4 [80]. La régulation négative du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) 1 par la protéine Nef du VIH contribue elle-aussi à la résistance des macrophages à la destruction par les CTL [81, 82]. Finalement, les macrophages développent des CCV connectés en surface dans lesquels le virus peut bourgeonner. Lorsque les CCV migrent vers la membrane plasmique, ils favorisent la transmission du VIH de cellule à cellule en entrant en contact étroit avec d’autres cellules [83–86]. Le virus ainsi accumulé dans les CCV se trouve alors protégé de l’action des anticorps antiviraux et la transmission de cellule à cellule par les CCV est également insensible aux bloqueurs du CCR5 [43, 58].

10 Autre point important, les macrophages expriment des niveaux relativement plus élevés de transporteurs multi-drogues à cassette liant l’ATP tels que la glycoprotéine P et d’autres protéines de résistance multi-drogues. L’infection par le VIH renforce davantage l’expression de ces pompes d’efflux dans les macrophages, réduisant l’activité antivirale des inhibiteurs nucléosidiques de la transcriptase inverse (INTI) tels que l’AZT et des inhibiteurs de protéase comme l’indinavir dans ces cellules [15, 87, 88]. Ainsi, grâce à leur demi-vie relativement longue, leur capacité à résister aux effets cytopathiques induits par le VIH, leur résistance relative à la destruction par les CTL, leur capacité à protéger le virus dans le CCV des anticorps antiviraux et l’efflux accru de médicaments antirétroviraux font des MRT des sanctuaires cellulaires bien adaptés pour le VIH latent. Il n’est donc pas surprenant que les macrophages présents dans les tissus lymphoïdes et non lymphoïdes du corps puissent servir de réservoirs du VIH [21, 50, 58]. La présence de VIH capable de réplication a été démontrée dans les microglies et les macrophages périvasculaires du cerveau, dans les macrophages des tissus lymphoïdes, dans l’urètre pénien et du vagin ainsi que dans les MA des poumons. Cependant, du VIH capable de réplication n’a pas pu être isolé à partir des macrophages de l’intestin ni des cellules de Kupffer du foie, bien que ces derniers types de cellules étaient infectés in vivo par le VIH et ce, malgré la TAR [21, 50, 58, 89]. Des études sur le modèle de souris myéloïde, dans lesquelles des cellules souches hématopoïétiques CD34⁺ humaines transplantées ne reconstituent que des cellules myéloïdes et lymphocytes B, ont également souligné l’importance des macrophages tissulaires dans la persistance virale. Cette étude a montré que l’infection par le VIH chez les souris NOD-SCID, qui ne développent pas de lymphocytes T, était efficacement supprimée par la TAR sans virémie détectable, et que l’arrêt de la TAR entraînait un rebond viral plusieurs semaines plus tard chez un sous-ensemble d’animaux chez lesquels les charges virales avant TAR étaient relativement très élevées [90].

Macrophages pulmonaires

11 Les macrophages pulmonaires sont très hétérogènes en ce qui concerne leur origine, leur phénotype et leurs fonctions, tant chez la souris que chez l’humain. Les deux principaux types de macrophages présents dans les poumons sont les macrophages alvéolaires (MA) et les macrophages interstitiels (MI). Les MA résident dans les alvéoles à l’interface de l’air et de l’organisme. Leur emplacement dans les poumons est illustré à la figure 2. Il y a environ un MA par alvéole, mais ils peuvent se déplacer à travers différentes alvéoles en utilisant les pores de Kohn à la poursuite des bactéries envahissantes et préviennent les neutrophiles de leur présence [92]. Leur nombre augmente dans des conditions inflammatoires en raison de la migration et de la différenciation des monocytes circulants. Les MI, quant à eux, résident dans l’interstitium pulmonaire et agissent comme gardiens du système vasculaire alvéolaire et de l’interstitium. Dans des conditions inflammatoires, les monocytes circulants sont recrutés dans les poumons à travers l’axe CCR2-CCL2. Ils se différencient d’abord en MI, puis migrent vers les alvéoles pour devenir des MA. Ces MA et MI dérivés de monocytes de la moelle osseuse sont différents sur le plan transcriptionnel de leurs homologues résidant dans les tissus et dérivés de progéniteurs embryonnaires [93]. Cependant, ils possèdent la capacité de s’adapter progressivement à leur microenvironnement pulmonaire. Dans certains tissus tels que l’intestin, la peau et le cœur, les macrophages résidant dans les tissus sont continuellement remplacés par les MDM [94]. D’ailleurs, les MRT perdent leurs signatures spécifiques aux tissus lorsqu’ils en sont isolés puis cultivés in vitro. Les MDM ont un taux de renouvellement élevé et une durée de vie courte, comparés aux MRT qui ont une durée de vie longue et un faible taux de renouvellement. Les macrophages pulmonaires humains peuvent aussi être différenciés par leurs marqueurs phénotypiques : les MA étant CD11b⁺HLA-DR⁺⁺CD206⁺⁺CD169⁺, les MI étant CD11b⁺HLA-DR⁺⁺CD206⁺CD169^- et les monocytes (qui peuvent être piégés dans les vaisseaux sanguins et récupérés à partir de biopsies pulmonaires) étant CD11b⁺HLA-DR⁺CD206⁺⁺CD169^-. Les MA d’origine humaine peuvent être différenciés en sous-ensembles CD163^haut et CD163^faible ; le premier sous-ensemble représente les MA dérivés de la moelle osseuse du type « résolvant » [95]. Ils peuvent également être subdivisés en deux autres sous-ensembles en fonction de leur taille déterminée par leur diffusion vers l’avant (Forward Scatter, FSC) et de leur granularité déterminée par leur diffusion latérale (Side Scatter, SSC); les plus petits sont des MA de type monocytes avec une expression plus élevée de gènes pro-inflammatoires, un potentiel phagocytaire plus élevé et une susceptibilité plus élevée à l’infection par le VIH [14, 29].

Figure 2.

Emplacement des macrophages alvéolaires. A. Le panneau représente l’emplacement des macrophages alvéolaires interstitiels dans une coupe sagittale. B. Le panneau montre l’alvéole et ses composants cellulaires en coupe transversale.
MA : macrophages alvéolaires. Redessiné à partir de [91].

Macrophages alvéolaires

12 Des études de cartographie de la destinée cellulaire chez la souris ont démontré que les MRT, tels que les MA, dérivent de monocytes provenant du foie fœtal et s’établissent ensuite dans les tissus [96, 97]. Il est important de noter que, du point de vue de la guérison du VIH, ce pool de macrophages se reconstitue sans la contribution des monocytes en circulation [98]. Les MA sont présents dès la première semaine suivant la naissance [97, 99]. Chez les humains subissant une transplantation pulmonaire, l’inadéquation du HLA ou l’inadéquation du sexe ont été utilisés pour identifier si les MA provenaient du donneur ou du receveur, démontrant qu’au moins un sous-ensemble de MA dérivé du donneur persiste pendant des années chez les transplantés [72, 100, 101].

13 Les MA sont exposés à un environnement comprenant un taux élevé d’oxygène, des lipides riches en tensioactifs A et D, des agents pathogènes aéroportés, des polluants environnementaux et des toxines. Les protéines tensioactives inhibent l’activité phagocytaire des MA en agissant sur leur propre récepteur de la protéine régulatrice du signal-1α. Les MA catabolisent les protéines tensioactives qui sont ensuite recyclées par les cellules épithéliales de type II. Les MA agissent comme les défenseurs de première ligne des voies respiratoires et des alvéoles contre les agents pathogènes envahisseurs [102, 103]. Ils sont en contact étroit avec les cellules épithéliales par des jonctions lacunaires contenant la protéine connexine-43. De plus, les MA expriment CD200R et interagissent avec CD200 (le ligand du CD200R) exprimé par les épithéliums. Les conséquences inhibitrices de l’interaction CD200-CD200R maintiennent les MA au repos. Ainsi, dans des conditions homéostatiques, les MA suppriment les réponses inflammatoires et immunitaires indésirables. Ils pourraient également inhiber l’inflammation induite par les neutrophiles et les lymphocytes T. Les stratégies utilisées par les MA pour limiter l’inflammation et garantir le contrôle des dommages ont déjà été rapportées [104].

14 Les MA sont des cellules immunitaires importantes dans les alvéoles et ils représentent jusqu’à 95 % des cellules myéloïdes et 80 % des cellules CD45⁺ du liquide de lavage broncho-alvéolaire (LBA) chez l’humain [105]. Ils sont essentiels à l’homéostasie pulmonaire, à la reconnaissance précoce des agents pathogènes et à leur élimination, à l’initiation de la réponse immunitaire locale et à la résolution de l’inflammation [106]. Pour accomplir ces tâches, les MA effectuent une multitude de fonctions telles que la phagocytose, l’explosion de superoxydes, la destruction par protéolyse, l’efferocytose, la réparation tissulaire et collaborent avec les lymphocytes T pour induire des fonctions immunitaires adaptatives. Ils sécrètent diverses cytokines et expriment des récepteurs de chimiokines, des récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires (Pattern recognition receptors, PRR) ainsi que des récepteurs d’anticorps et du complément. Le récepteur du mannose CD206 est un marqueur canonique des MA. Ce PRR peut reconnaître les parois cellulaires bactériennes recouvertes de mannose qui est un exemple de modèle moléculaire associé à un pathogène [107]. Les MA expriment également plusieurs autres récepteurs tels que le récepteur des macrophages à structure de collagène (macrophage receptor with collagenous structure, MARCO), le CD169/Siglec-1/Sialoadhésine et le CD163. Parmi ceux-ci, MARCO se lie aux bactéries non opsonisées et aux particules aérosolisées, CD169 est un récepteur de l’acide sialique, et CD163 est un récepteur de haute affinité pour les complexes haptoglobine-protéine du groupe à haute mobilité B (HMGB)-1. Il est intéressant de noter que tous ces marqueurs (CD206, CD169, MARCO et CD163) sont reconnus comme marqueurs de macrophages M2 ou anti-inflammatoires. Les MA expriment également des marqueurs associés à leur rôle comme cellules présentatrices d’antigènes, telles que HLA-DR [108–110].

Les macrophages alvéolaires comme réservoirs cellulaires potentiels du VIH

15 Les caractéristiques des réservoirs du VIH dans différentes niches anatomiques sont modulées par la physiologie et la pression immunologique exercée au sein de ces sites. Contrairement au cerveau et aux testicules, qui sont des sites immunitaires privilégiés dotés d’une barrière physique empêchant l’infiltration des CTL et des médicaments antirétroviraux [111, 112], les poumons ne possèdent pas une telle barrière immunologique et ne sont pas considérés comme étant immunologiquement privilégiés. Ils sont constamment exposés à l’environnement extérieur et à ses différents stimuli, ce qui en fait un tissu effecteur immunologique non lymphoïde, similaire au tissu lymphoïde associé aux muqueuses intestinales (gut-associated lymphoid tissue, GALT) [113]. Dans le liquide de lavage bronchoalvéolaire (LBA), l’ADN du VIH peut être détecté dans les cellules T CD4⁺ obtenues par le tri de cellules activées par fluorescence (fluorescence-activated cell sorting, FACS) ainsi que dans les macrophages alvéolaires [17]. Plusieurs études menées à l’ère de la TAR ont montré que les protéines du VIH restent détectables dans le LBA des individus infectés par le VIH-1 et traités par la TAR [114, 115]. Le VIH est également détectable dans les MA des PVVIH, bien qu’elles soient sous TAR depuis de nombreuses années (jusqu’à une décennie) et qu’elles soient apparemment en bonne santé [17, 115]. Dans une étude impliquant des macaques rhésus infectés par le SIV, les poumons et les intestins de primates traités par la TAR, et dont la charge virale était supprimée, présentaient la plus grande charge d’ARN du SIV, près des tissus lymphoïdes [116]. De plus, lors de l’imagerie virale in vivo en temps réel utilisant la tomographie par émission de positrons ciblée par des anticorps, les signaux viraux pulmonaires sont diminués, mais demeurent détectables, et ce, même après l’amorce de la TAR et une virémie indétectable [117]. Une étude a récemment rapporté l’isolement de particules virales compétentes pour la réplication à partir des MA obtenus auprès d’individus infectés par le VIH sous TAR suppressive et avec une virémie indétectable [118]. Les auteurs ont montré qu’en raison de l’épuisement du pool nucléotidique, du rapport dUTP/dTTP élevé, de l’expression plus faible des enzymes de réparation pour l’excision de la base uracile et de l’ADN glycosylase de l’uracile, le provirus incorporant du dUMP est intégré dans le génome des MA, favorisant alors la latence. Cependant, le blocage de la transcription imposé par le dUMP dans les MA est surmonté in vivo dans certaines conditions non spécifiées [118].

16 Deux hommes, qui ont fait don de leur corps pour la recherche sur la guérison du VIH qui étaient sous TAR suppressive depuis des années et dont la virémie était indétectable, ont permis à Dufour et al. de démontrer la présence d’ADN viral dans tous les tissus, y compris les poumons, avec de grandes variations selon les compartiments anatomiques et entre les personnes décédées [119]. De plus, ils ont constaté que les génomes intacts représentaient 2 % et 25 % de tous les provirus chez ces deux individus et étaient principalement détectés dans les organes lymphoïdes secondaires. De plus, la rate et les ganglions lymphatiques médiastinaux (qui drainent les lymphatiques pulmonaires) hébergeaient des génomes proviraux intacts chez les deux individus. Comme plusieurs copies de génomes identiques du VIH ont été trouvées dans tous les tissus, ces résultats soulignent que les expansions clonales sont courantes dans tous les sites du corps [119].

17 Dans une étude impliquant des macaques rhésus infectés par SIVmac251 pour analyser la colonisation virale dans le foie et les poumons d’animaux non traités ou traités précocement par la TAR, les analyses transcriptomiques ont montré des niveaux plus élevés d’inflammation, de pyroptose et de gènes de chimiokines ainsi que des gènes-stimulés par l’interféron (interferon-stimulated gene, ISG), en l’absence de TAR, indiquant la réplication et la détection du VIH [120]. L’étude a également révélé une infiltration de macrophages dérivés de monocytes (HLA-DR⁺CD11b⁺CD14⁺CD16⁺) dans les tissus enflammés du foie et des poumons, associée à l’expression de CD183 et CX3CR1 en plus des marqueurs des macrophages résidant dans les tissus (CD206⁺ et LYVE⁺). De plus, le tri des sous-ensembles de cellules myéloïdes a démontré que les populations de cellules CD14⁺CD206^-, CD14⁺CD206⁺ et CD14^-CD206⁺ étaient infectées, dans le foie et les poumons, chez les macaques rhésus infectés par SIVmac251 [120]. La TAR précoce a considérablement réduit l’ensemencement viral, ce qui est cohérent avec l’absence de transcrits pour les ISG ou pour les gènes associés à l’inflammation et aux lésions tissulaires, soulignant l’importance de l’initiation précoce de la TAR pour limiter la colonisation virale et les réactions inflammatoires [120]. Ces études suggèrent très fortement que les MA représentent des réservoirs cellulaires potentiels de VIH latent. D’autres études sont nécessaires pour démontrer si le VIH latent intégré dans les MA est compétent pour la réplication.

Macrophages alvéolaires dans la co-infection par le VIH et M. tuberculosis

18 Environ un quart de la population mondiale, en particulier dans les pays pauvres en ressources, est infectée par M. tuberculosis. Les PVVIH encourent un risque plus élevé d’infection par cette mycobactérie, et elle constitue la principale cause de décès [121]. En effet, M. tuberculosis favorise la progression de l’infection par le VIH et vice versa. Les MA jouent un rôle crucial dans la pathogenèse de M. tuberculosis, car ils sont d’abord exposés à cet agent pathogène aéroporté dans les alvéoles pulmonaires. Ils phagocytent et tuent les bactéries, mais ces dernières empêchent la fusion des phagosomes avec les lysosomes pour échapper à la destruction. Dans les macrophages co-infectés, le VIH aide la bactérie à établir des niches intracellulaires en supprimant la capacité phagocytaire des cellules infectées et en améliorant la capacité des bacilles à inhiber la fusion des phagosomes avec les lysosomes. Les MA ainsi que les cellules épithéliales alvéolaires sont infectées par le VIH dès le début de l’infection [29, 122]. M. tuberculosis, à son tour, favorise la propagation du VIH en augmentant l’expression de CXCR4 et CCR5 sur les cellules hôtes, les rendant plus sensibles à l’infection par le virus. De plus, la bactérie induit la différenciation des macrophages en un phénotype désactivé exprimant l’IL-10, les interférons de type I (IFN-I) et le transducteur de signal et activateur de transcription (signal transducer and activator of transcription, STAT)-3, et ont la capacité de former des TNT qui peuvent s’étendre sur une distance de 500 μm. Comme indiqué ailleurs dans cette revue, grâce aux TNT, les macrophages peuvent transférer l’ADN et l’ARN infectieux du VIH vers des cellules distantes et ce, sans s’exposer aux anticorps antiviraux, au tropisme viral et aux facteurs de restriction cellulaire. Les macrophages désactivés entraînent une défaillance immunitaire souvent observée aux stades avancés de l’infection par le VIH.

Mécanismes de dérégulation des MA induite par le VIH et leurs contributions potentielles à la maladie pulmonaire

19 Le VIH altère la fonction des MA en utilisant de multiples mécanismes, favorise sa persistance dans les cellules et induit une inflammation pulmonaire locale ainsi qu’un stress oxydatif [114, 123–125]. Le tableau 2 documente les changements dans les MA chez les PVVIH. Le VIH réduit l’expression des récepteurs d’anticorps (récepteur Fc) et du complément sur les macrophages ; ces récepteurs sont impliqués dans la phagocytose des bactéries opsonisées par les anticorps et le complément, ainsi que dans l’élimination des complexes immuns [126]. Cependant, des études documentant l’impact du VIH sur la phagocytose ont donné des résultats variables, attribués aux différences dans les populations cellulaires étudiées [124]. Par exemple, certaines études ont montré que les MA sont dysfonctionnels chez les PVVIH ayant un faible compte de cellules T CD4⁺, une charge virale élevée et des pneumonies opportunistes [127–129], tandis que d’autres ont également observé cette déficience fonctionnelle des MA mais chez des PVVIH asymptomatiques en bonne santé et ayant de bons niveaux de cellules T CD4⁺ [115, 124, 130]. Pourtant, certaines études ont démontré une réduction de la phagocytose de Staphylococcus aureus par les MA des PVVIH comparativement aux témoins séronégatifs [131, 132], particulièrement par les MA contenant de l’ADN proviral du VIH [115]. Jambo et al. ont documenté l’existence de deux populations de MA en fonction de leur taille, petite ou grande, dans l’espace alvéolaire. Ils ont montré qu’une phagocytose altérée était spécifique des MA relativement petits infectés par le VIH, dont l’expression de HLA-DR et de CD206 est réduite [29]. Ces cellules sont plus sensibles à l’infection par le VIH et expriment des niveaux plus élevés de gènes pro-inflammatoires [14]. Elles sont dérivées de monocytes circulants provenant de la moelle osseuse et possèdent un taux de renouvellement élevé. Le VIH a également un impact sur le milieu inflammatoire pulmonaire en altérant la libération de TNF-α par les MA par l’intermédiaire de la voie de signalisation du récepteur Toll-like-4 (TLR-4) après la stimulation par le LPS [133]. L’infection in vitro par le VIH des MA provenant de personnes en bonne santé entraîne une libération altérée de TNF-α et une apoptose des MA en réponse au M. tuberculosis irradié [134]. Une étude récente sur le LBA provenant d’individus infectés par le VIH et n’ayant jamais été sous TAR a montré que la fréquence des MA CD163⁺CCR7⁺ était réduite par rapport aux individus VIH-négatifs, ce qui est en corrélation avec le passage des MA vers un état pro-inflammatoire et une expression accrue de HLA-DR [135]. Au contraire, dans le modèle des macaques rhésus infectés par le SIV, les MI sont épuisés en raison de la mort cellulaire massive dans les poumons contribuant ainsi aux lésions pulmonaires. Dans ce modèle, les MA sont peu affectés par l’apoptose et maintiennent leur faible taux de renouvellement cellulaire tout au long de l’infection [136].

20 Les MA résident dans un microenvironnement alvéolaire dans lequel on retrouve des niveaux élevés d’oxygène et de faibles niveaux de glucose, ce dernier étant environ un dixième de celui que l’on retrouve dans le sang [137]. S’adaptant à ce milieu, les MA deviennent de type M2, et dépendent principalement, dans des conditions d’équilibre, de la phosphorylation oxydative pour combler leurs besoins énergétiques, et la glycolyse n’est alors pas nécessaire à leur fonction effectrice pro-inflammatoire [138, 139]. Par défaut, ils ont une capacité limitée à réguler positivement la glycolyse en réponse aux LPS. En raison de leur potentiel glycolytique réduit, les MA offrent un environnement idéal pour la latence du VIH. Dans des conditions de syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), la concentration d’oxygène diminue (hypoxie) et la concentration de glucose augmente dans les alvéoles pulmonaires en raison de la perméabilité accrue de l’épithélium alvéolaire. Dans ce microenvironnement modifié, l’hypoxie stabilise le capteur d’oxygène, le facteur inductible par l’hypoxie (Hypoxia inducible factor, HIF)-1α, dans les MA, et reprogramme le métabolisme des MA pour favoriser la glycolyse [140]. Les conditions qui réduisent/inhibent la phosphorylation oxydative telles que l’hypoxie, le SDRA ou les inhibiteurs du transport d’électrons comme les polluants atmosphériques, sont très toxiques, et provoquent la mort des MA, ce qui est associé à la gravité de la maladie. Dans ces conditions, la stabilisation du HIF-1α par le FG4592, un inhibiteur de l’activité prolyl hydroxylase du HIF-1α, les protège de la mort cellulaire [140]. Contrairement aux MA, les MDM passent rapidement de la phosphorylation oxydative à la glycolyse lors d’un traitement par le LPS ; voir le tableau 3 pour les différences métaboliques entre les MA et les MDM. L’inhibition de la glycolyse dans les MDM traités par le LPS avec du 2-désoxyglucose inhibe leur production d’IL-1β [141]. L’IL-10 inhibe le changement métabolique et favorise la phosphorylation oxydative chez les MDM traités par le LPS en améliorant la mitophagie et en éliminant les mitochondries dysfonctionnelles [142]. Les MDM de type M1 comptent davantage sur la glycolyse aérobique pour leurs besoins énergétiques et présentent un cycle de l’acide tricarboxylique (tricarboxylic acid, TCA) altéré ; le succinate dérivé du cycle de phosphorylation oxydative/TCA (et de glutaminolyse améliorée) est exporté dans le cytoplasme à partir des mitochondries par un transporteur d’acide dicarboxylique. Dans le cytoplasme, le succinate stabilise le HIF-1α, qui reprogramme la voie glycolytique dans ces MDM et induit l’IL-1β [143]. Le facteur joue également un rôle clé dans l’infiltration des MDM et leurs réponses pro-inflammatoires dans les tissus hypoxiques [141, 144].

21 Une autre considération importante en lien avec le fonctionnement des MA concerne l’impact de la TAR. Il est possible que la TAR, plutôt que le VIH lui-même, soit en partie responsable de certaines des perturbations observées dans le fonctionnement des MA. En effet, la TAR a déjà été associée au stress oxydatif et au dysfonctionnement mitochondrial [145] puisque la TAR, et les INTI en particulier, inhibent la polymérase à ADN humaine nécessaire à la réplication de l’ADN mitochondrial. Pour étudier l’impact du VIH et de la TAR sur la réponse transcriptomique et épigénétique des MA à M. tuberculosis, Correa-Macedo et al. ont obtenu des MA à partir de LBA de 20 PVVIH sous TAR, de 16 participants séronégatifs pour le VIH et de 14 participants sous TAR dans un contexte de prophylaxie pré-exposition (PrEP) [22]. Suite à une stimulation in vitro avec M. tuberculosis, les MA de chaque groupe présentaient des profils chevauchants mais distincts de gènes significativement régulés positivement et négativement en réponse à M. tuberculosis [22]. Comparativement, les MA isolés chez les sujets PVVIH et PrEP ont présenté des réponses transcriptionnelles nettement plus faibles [22]. De plus, les MA provenant de sujets témoins sains infectés par M. tuberculosis ont provoqué des changements prononcés dans l’accès à leur chromatine, tandis que les MA des sujets PVVIH et PrEP n’ont pas engendré de changement significatif dans l’état de leur chromatine. Par conséquent, les auteurs ont conclu que la TAR exerçait un effet indésirable plus important que le VIH sur la configuration épigénétique et la réactivité transcriptionnelle des MA [22]. Cependant, dans les essais cliniques contrôlés randomisés examinant le moment du début de la TAR en fonction du taux de déclin de la fonction pulmonaire, il n’y avait aucune différence entre les groupes avec un début de TAR précoce ou tardif [146, 147].

22 Comme d’autres cellules immunitaires innées, en particulier les macrophages, les MA acquièrent également une immunité entraînée. Les macrophages entraînés présentent une reprogrammation métabolique et des changements épigénétiques de longue durée, et répondent plus vigoureusement à une deuxième stimulation non spécifique [148]. Contrairement aux macrophages, l’immunité entraînée dans les MA repose sur l’IFN-γ sécrété par les lymphocytes T CD8⁺, soulignant la collaboration entre l’immunité adaptative et l’immunité innée pour générer une immunité innée adaptative [91]. Il reste encore à déterminer comment l’immunité entraînée dans les macrophages affecte la persistance du VIH dans les MA.

L’impact du tabagisme et des cigarettes électroniques sur la biologie des MA et les maladies pulmonaires

23 Jusqu’à 70 % des PVVIH sont des fumeurs ou d’anciens fumeurs et ils perdent plus d’années de vie à cause du tabagisme qu’à cause du VIH lui-même (12,3 ans contre 5,1 ans, respectivement) [149, 150]. Le tabagisme est également associé au décès chez 61 % des PVVIH contre 34 % des témoins sains. Avec plus de 4500 composés, dont des cancérigènes, des toxines et des oxydants [151, 152], la fumée de cigarette induit des lésions tissulaires en augmentant la charge oxydante dans les poumons et en régulant positivement les mécanismes pro-inflammatoires [153]. Parmi ces mécanismes, les MA des fumeurs sont dans un état activé distinct avec des capacités réduites d’efferocytose, de fonction glycolytique et de production de cytokines [101]. Dans les poumons normaux, les MA sont majoritairement négatifs pour les marqueurs M1 (iNOS) et M2 (CD206). Cependant, ils deviennent M1 ainsi que M2 chez les fumeurs atteints de MPOC. Bien que l’arrêt du tabac réduise le niveau d’iNOS, il n’y a pas d’effet sur l’expression de CD206 chez les MA [154].

24 Plusieurs études ont montré que la fumée de cigarette réduit également les niveaux de phospholipides des tensioactifs et de protéines pulmonaires, qui sont importants dans les mécaniques de la fonction pulmonaire et la barrière de surface épithéliale [155]. Le tableau 4 montre les changements induits par le tabagisme dans les MA et le liquide du LBA. Le tabagisme exacerbe les modifications induites par le VIH dans le liquide du LBA chez les individus infectés par le VIH [135] ce qui résulte en de multiples maladies, notamment l’asthme, l’emphysème, la MPOC, la fibrose pulmonaire et le cancer du poumon [157]. Parallèlement à d’autres modifications des profils immunitaires pulmonaires, le tabagisme entraîne une augmentation significative de la population des MA et perturbe leurs processus métaboliques et enzymatiques [156]. Les MA des fumeurs présentent des capacités phagocytaires et bactéricides altérées [156, 158, 159]. Le principal constituant de la fumée de cigarette, la nicotine, agit comme un ligand des récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (nicotinic acetylcholine receptors, nAChR) et les désensibilise. La nicotine étant le principal constituant des cigarettes électroniques (vapotage), ses utilisateurs souffrent également de lésions pulmonaires, qui se manifestent notamment par de l’essoufflement. Les cigarettes électroniques sont responsables de plusieurs décès aux États-Unis [160]. La nicotine se lie aux récepteurs nicotiniques dans le cerveau, provoquant la libération de dopamine en guise de récompense (plaisir). Le tabagisme chronique entraîne un comportement de dépendance et une régulation positive du nAChR de haute affinité (types α4β2 et α6β2) dans le cerveau. Ailleurs que dans le cerveau, l’α-7 nAChR (α-7R), un pentamère des sous-unités α-7, est également exprimé sur les cellules immunitaires telles que les monocytes, les macrophages, les lymphocytes B et les lymphocytes T CD4⁺. Dans le contexte de la pathologie du VIH, le récepteur pentamérique α-7R y joue un rôle actif. En effet, lors de sa liaison avec CXCR4, la gp120 régule positivement ce récepteur sur les cellules neuronales et immunitaires ; toutefois, comme celui-ci ne réagit pas à la présence de nicotine, l’activation du récepteur dans les cellules neuronales entraîne un afflux de calcium et la mort cellulaire [161]. Ce récepteur joue un rôle à la fois dans le développement de troubles neurologiques associés au VIH ainsi que dans l’inflammation périphérique chez les individus infectés par le VIH. L’acétylcholine (un neurotransmetteur et ligand naturel du nAChRs dans l’organisme), la choline, la nicotine et les agonistes de l’α-7R suppriment la production de cytokines pro-inflammatoires à partir des macrophages et d’autres cellules immunitaires. L’α-7R est un composant essentiel de la voie anti-inflammatoire cholinergique qui agit de manière autonome et réflexive sur le bras descendant du système nerveux parasympathique [162]. La fonction de cette voie anti-inflammatoire est compromise chez les PVVIH [163]. Il est intéressant de noter que les MA expriment l’α-7R et d’autres récepteurs nicotiniques chez la souris, le singe et l’humain, et la fumée de cigarette augmente l’expression de l’α-7R sur les MA. Le mécanisme par lequel la TAR module l’expression de nAChRs sur les MA humains est inconnu à ce jour. Le tabagisme augmente considérablement le nombre des MA présents dans les poumons et les voies respiratoires des fumeurs, tel que déterminé après examen morphologique [164], ce qui exacerbe l’infection tuberculeuse en fournissant des niches supplémentaires pour la croissance des mycobactéries. Il est aussi bien documenté que le tabagisme augmente la susceptibilité à l’infection par M. tuberculosis, ce qui constitue un déterminant majeur de la pathogenèse du VIH, de la persistance virale et des maladies pulmonaires [121, 165].

Impact du microbiome pulmonaire sur les réservoirs du VIH

25 Les preuves s’accumulent en faveur de la contribution du microbiome intestinal sur le contrôle de la réplication du VIH par le biais de mécanismes immunitaires [166]. Une récente stratégie de guérison du VIH « réactiver et éliminer, kick and kill » utilisant un inhibiteur d’histone désacétylase (la romidepsine) comme agent inverseur de latence (latency reversing agent, LRA) combiné à un vaccin thérapeutique a suggéré que le rapport entre les bactéries Bactéroïdes et Clostridia dans l’intestin était lié à la taille du réservoir du VIH. Chez les individus qui parvenaient à contrôler leur virémie après l’interruption de la TAR, le microbiome intestinal était enrichi en bactéries pro-inflammatoires et était relativement pauvre en bactéries productrices de butyrate par rapport à ceux dont la virémie n’était pas contrôlée [167]. Cette étude suggère donc une nouvelle voie à explorer pour parvenir à une guérison fonctionnelle chez les PVVIH. Cependant, les connaissances sur le rôle du microbiome pulmonaire sont encore plutôt limitées, bien que diverses études aient démontré des associations entre la maladie pulmonaire et son microbiome [168]. L’infection par le VIH et le tabagisme ont tous deux un impact sur le microbiome pulmonaire, qui a tendance à être moins diversifié chez les fumeurs que chez les non-fumeurs ainsi que chez les personnes séropositives en comparaison avec les personnes séronégatives [169–171]. Dans une étude, la fréquence des lymphocytes T mémoires effecteurs CD4⁺ et CD8⁺ dans le LBA est en corrélation positive avec l’abondance de plusieurs familles bactériennes, tandis que la fréquence des lymphocytes T CD4⁺ activés dans ce liquide est en corrélation négative avec l’abondance de la plupart des familles bactériennes pulmonaires [171]. Il existe également des données préliminaires selon lesquelles les niveaux de réservoir du VIH et d’activation immunitaire pourraient avoir un impact sur le microbiome pulmonaire, prédisposant ainsi les PVVIH à des comorbidités pulmonaires [171]. Il serait d’ailleurs très intéressant d’étudier l’impact des microbiomes intestinaux et pulmonaires sur les capacités fonctionnelles des MA chez les PVVIH.

Stratégies pour éliminer les MA infectés par le VIH et perspectives d’avenir

26 Les stratégies visant à éliminer les cellules infectées par le VIH chez les individus nécessiteront un moyen de purger spécifiquement les cellules hébergeant le VIH latent, de prévenir la réplication du provirus latent ou de détruire les génomes du provirus par édition génétique telles que documentées précédemment [172, 173]. En bref, l’élimination des cellules infectées de manière latente nécessite en premier lieu, de révéler l’identité de ces cellules, ce qui pourrait impliquer l’identification d’un biomarqueur naturel spécifique ou l’utilisation d’une intervention thérapeutique visant à réactiver l’expression du virus. La stratégie « réactiver et éliminer » implique l’administration de LRA qui induisent l’expression du provirus viral et par conséquent, exposent les cellules à la destruction par l’immunité cellulaire ou par apoptose. À l’heure actuelle, beaucoup d’efforts sont déployés pour mettre au point diverses combinaisons améliorées de LRA afin de produire une induction large et robuste du provirus du VIH et d’améliorer l’élimination des cellules dans lesquelles la réplication a été réactivée par une modulation immunitaire ciblée [172]. Une autre stratégie consiste à empêcher la réémergence du virus à partir de cellules infectées de manière latente par une intervention de type « bloquer et verrouiller; block and lock », qui consiste à inhiber la transcription du provirus pour empêcher sa propagation, ou par la perturbation du provirus par l’édition de son génome [172]. Cependant, la plupart des efforts déployés jusqu’à présent se sont concentrés essentiellement sur l’élimination des lymphocytes T CD4⁺ infectés par le VIH alors que ces stratégies pourraient ne pas fonctionner pour les macrophages infectés de manière latente [21]. Des approches ciblant spécifiquement les macrophages infectés impliquant l’utilisation de virus oncolytiques, tels qu’utilisés en oncologie, qui infectent et détruisent de façon préférentielle les macrophages infectés par le VIH en exploitant les cellules présentant des voies de signalisation aberrantes de l’IFN pourraient aussi être envisagées [173]. D’autres approches incluent le développement de nanotechnologies utilisant des nanotransporteurs (liposomes et nanoparticules) portant des ligands ayant une affinité pour les récepteurs présentés à la surface des macrophages pulmonaires [125, 174] et des thérapies dirigées contre les MA [175]. Des efforts pour moduler l’immunométabolisme cellulaire peuvent également être envisagés [50, 176, 177].

Conclusions

27 Malgré les nombreux succès remportés par la communauté scientifique, le défi ultime consistant à trouver un remède contre le VIH n’a toujours pas été atteint. Avec l’augmentation de la longévité des PVVIH sous TAR, le fardeau accru des comorbidités et des cancers non opportunistes est évident. Le caractère unique du milieu pulmonaire rend les PVVIH particulièrement sensibles à un large spectre de maladies pulmonaires infectieuses et non infectieuses ainsi qu’aux cancers. Étant donné que les MA sont les cellules immunitaires les plus importantes dans les poumons, qu’elles servent de sentinelles dans l’espace alvéolaire, qu’elles propagent efficacement l’infection par le VIH par contact entre cellules et qu’elles ont une durée de vie relativement longue, ces cellules méritent une attention particulière dans l’élaboration de stratégies visant la guérison du VIH. De plus, étant donné le lien étroit entre l’inflammation, le dysfonctionnement immunitaire et la persistance du VIH [20], il existe un consensus selon lequel un remède contre le VIH nécessitera de nouvelles approches s’attaquant aux réservoirs à la fois dans les cellules T et dans les macrophages. De plus, ces approches devront limiter l’inflammation résiduelle et améliorer la réponse antivirale.