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n°109 - juillet-août 03

 


VIH - RESISTANCE

Analyse des mutations de la transcriptase inverse associées à la résistance aux analogues nucléosidiques

 

Catherine Tamalet

laboratoire de bactériologie, Hôpital de la Timone (Marseille)

 






Extended spectrum of HIV-1 reverse transcritase mutations in patients receiving multiple nucleoside analog inhibitors.
Gonzales M.J, Wu T.D., Taylor J., Belitskaya I., Kantor R., Israelski D., Chou S., Zolopa A.R., Fessel W.J., Shafer R.W.
AIDS, 2003, 17, 791-9

En plus des 17 mutations de la transcriptase inverse (TI) déjà décrites, les auteurs rapportent dans AIDS l'existence de 9 nouvelles mutations associées à la résistance aux inhibiteurs nucléosidiques. Des mutations "accessoires" accompagnant des mutations connues. Intérêts et limites de cette découverte.

 

Dans cet article, M.J. Gonzales et coll. décrivent 9 nouvelles mutations de la transcriptase inverse (TI) associées à la résistance aux inhibiteurs nucléosidiques (INTI). Il s’agit d’une étude conduite sur 1210 séquences de TI (641 séquences analysées à Stanford, 569 provenant de banques de données) obtenues à partir de 1124 patients dont le traitement antirétroviral est bien documenté.
Le séquençage a porté sur les codons 1 à 240 de la TI. L’étude comporte une analyse de corrélations et une analyse multivariée montrant que la plupart des mutations connues associées à la résistance aux inhibiteurs nucléosidiques se répartissent en 2 groupes :
– Un premier groupe de mutations de multirésistance (MNR) incluant la mutation au codon 151 et les mutations d’accompagnement aux codons 62, 65, 75, 77, 115 et 116. La forte association des mutations 65 et 115 aux mutations de MNR n’avait pas été précédemment rapportée.
– Un second groupe de mutations de résistance aux analogues de la thymine (TAMs), qui se subdivise en un groupe de mutations aux codons 41, 44, 118, 210 et 215, et un groupe de mutations aux codons 67, 69, 70 et 219. La mutation T215Y/F est corrélée avec les mutations D67N et K219Q/E mais inversement corrélée avec la mutation K70R. Il y a des corrélations négatives entre les mutations de MNR et les mutations M41L et T215Y/F et également entre les 2 groupes de TAMs, c’est-à-dire entre les mutations M41L et K70R d’une part, et entre les mutations L210W et K70R d’autre part.
La séparation des TAMs en 2 groupes est intéressante parce que les mutations M41L, L210W et T215Y/F induisent des niveaux plus élevés de résistance au ténofovir que les mutations D67N, K70R et K219Q/E. La mutation M184V (résistance à la lamivudine) peut se voir dans chaque groupe. Les 9 nouvelles mutations sont détectées aux codons 20, 39, 43, 203, 208, 218, 212, 223 et 228.
Ces mutations sont probablement accessoires parce qu’elles sont détectées dans 95% des cas en compagnie de mutations de résistance connues. A ce titre, elles augmentent le niveau de résistance ou compensent la baisse de réplication virale due aux mutations primaires.
Les mutations aux codons 20, 39 et 43 sont considérées comme des polymorphismes présents, bien que rarement, chez des patients avant traitement. Les mutations T39A et K43E/Q/N sont voisines du codon 41, dont la mutation est fortement associée à la résistance aux analogues de thymidine.
D’autres nouvelles mutations aux codons 228, 221, 223 et 228 sont voisines des codons 215 et 219, dont les mutations sont également fortement associées à la résistance. L’ensemble de ces mutations s’accumulent avec le nombre d’INTI utilisés et la durée d’exposition aux divers inhibiteurs.

Cet article démontre l’intérêt de disposer de banques de données de séquences fournies et documentées. Avec de telles banques de données, il est possible de formuler n’importe quelle requête pour analyser les fréquences de mutations, les associations préférentielles ou les exclusions de mutations entre elles et d’en analyser la validité clinique.
Ainsi, au laboratoire de virologie de l’hôpital de la Timone à Marseille, disposant dès 1999 d’une banque de 2049 séquences de patients traités par INTI1, nous avons initié de telles études et recherché notamment s’il y avait une association préférentielle ou éventuellement une exclusion mutuelle entre la mutation L210W et d’autres mutations : nous avions constaté que lorsque la mutation L210W est présente, elle est presque toujours associée à la mutation T215Y/F (98% des cas) et à la mutation M41L (94% des cas) et rarement à la mutation K70R (7%) ; comparant ces résultats à la banque de données de Stanford disponible sur internet2, on observe le même type d’association préférentielle de mutations (L210W + T215Y/F et L210W + M41L) (93% et 92% des cas respectivement) ou d’exclusion mutuelle entre mutations L210W et K70R, qui ne sont associées que dans 11% des cas seulement.
Les études structurales conduites par la suite dans notre équipe3,4 ont indiqué que l’exclusion mutuelle des mutations K70R et L210W est due à une contrainte physique pour éviter la déformation du site actif de polymérisation de la TI et que la mutation L210W est précédée de la mutation T215Y/F, qu’elle stabilise.
L’article de Gonzales et coll. confirme aussi l’association très faible entre complexe de MNR et TAMs, ce qui était déjà connu5 ; il rappelle aussi que le cluster de TAMs comportant les mutations M41L-L210W-T215Y a un impact plus significatif sur le niveau de résistance au ténofovir que le cluster de TAMs comportant les mutations D67N-K70R-K219Q/E6.

Cet article décrit aussi quelques associations nouvelles de mutations : la mutation K65R, sélectionnée par la ddI, l’abacavir et le ténofovir, dont il a été beaucoup question au dernier Workshop international sur la résistance aux antirétroviraux, est fortement associée à la mutation Y115F et pas aux TAMs7 : cette mutation est en effet antagoniste des TAMs dont elle empêche et retarde l’émergence, notamment en s’opposant à l’excision de l’AZT-MP incorporé dans la chaîne d’ADN viral en cours de synthèse.
D’autres associations préférentielles de mutations sont décrites et méritent d’être confirmées dans d’autres banques de données (par exemple : associations entre mutations aux positions 74 et 90) ou exclusions mutuelles (entre mutations aux positions 181 et 190).
Enfin, de nouvelles mutations de résistance aux INTI sont détectées chez les patients exposés aux INTI : T39A et K43E/Q/N, qui sont proches et sans doute associées à la mutation M41L.
 
 

Les points clés

L’intérêt de disposer de banques de séquences virales, documentées, provenant de patients non traités et traités par diverses combinaisons d’antirétroviraux, est exposé dans cet article. C’est ainsi la seule façon de démontrer la signification clinique des associations ou exclusions mutuelles de mutations ainsi que l’émergence de nouvelles mutations conférant la résistance à un inhibiteur.

Globalement, les banques de données rendent de grands services et permettent ainsi de confirmer, sur un très grand nombre de séquences de patients traités, les études phénotypiques, statistiques, biochimiques et structurales sur les interactions entre mutations. 

L’exploitation raisonnée de ces banques de données devrait conduire dans le futur, ainsi que le démontre cet article, à identifier de nouvelles mutations.



1 - Yahi N, Tamalet C, Tourres C et al.
Mutation patterns of the reverse transcriptase and protease genes in HIV-1-infected patients undergoing combination therapy : Survey of 787 sequences
J Clin Microbiol, 1999, 37, 4099-4106
2 -
http://hivdb.stanford.edu
3 - Yahi N, Tamalet C, Tourres C et al.
"Mutation L210W if HIV-1 reverse transcriptase in patients receiving combination therapy, incidence, association with other mutations and effects on the structure of mutated reverse transcriptase"
J Biomed Sci, 2000, 7, 507-513
4 - Fantini J, Tamalet C, Yahi N
"Secondary structure predictions of HIV-1 RT provide new insights into the development of drug-resistance genotypes"
AIDS, 2001,15, 1191-2
5 - Schmit JC, Van Laethem K, Ruiz L et al.
"Multiple dideoxynucleoside analogue-resistant (MddNR) HIV-1 strains isolated from patients from different european countries"
AIDS, 1998, 12, 2005-15
6 - Miller MD, Margot NA, Lu B
"Effect of baseline nucleoside-associated resistance on response to tenofovir DF (TDF) therapy : integrated analyses of studies 902 and 907"
8th CROI. Seattle. February 2002. (Abstract 43)
7 - Parikh U, Koontz D, Hammond J et al.
"K65R : a multinucleoside resistance mutation of low but increasing frequency"
12th International HIV drug resistance Workshop. Cabo Del Sol, Los Cabos, Mexico. 2003, June 12-14 (Abstract 136)