Study of HIV-1 antiretroviral drug resistance and virological monitoring improvement in patients living in ressource limited setting

Quinze ans après la mise en place et l’accès élargi au traitement antirétroviral (TAR) dans les pays du Sud, la suppression virale, objectif clé de son efficacité, n’est pas atteinte chez de nombreux patients infectés par le VIH. Contrairement aux pays du Nord, où un TAR souvent plus puissant et plus robuste couplé à un suivi virologique de routine limite l’émergence de la résistance, la situation des patients vivant actuellement dans les pays du Sud est beaucoup plus préoccupante. La recherche opérationnelle menée ici vise à améliorer leur prise en charge basée sur l’approche globale de santé publique de l’OMS, et aussi leur suivi. Alors qu’elle est recommandée en routine depuis 2013, la charge virale (CV) du VIH est peu accessible et le suivi des patients reste principalement clinique voire immunologique.Dans plusieurs pays d’Afrique Centrale et de l’Ouest, nous avons documenté une multi-résistance chez presque la totalité des patients en échec virologique après une longue durée de TAR de 1ère ligne, composé de 2 inhibiteurs nucléosidiques de la transcriptase inverse (INTI, 3TC+AZT/d4T) associés à 1 inhibiteur non nucléosidique de la transcriptase inverse (INNTI, EFV/NVP). Cette résistance compromet aussi l’efficacité des INNTIs de 2ème génération, de façon importante, et aussi celle du TDF qui est actuellement recommandé en 2ème ligne. De façon plus inhabituelle, nous avons aussi rapporté que les CV élevées(>5 log10 copies/mL) étaient associées à une multi-résistance plutôt qu’à un défaut d’observance chez ces patients largement asymptomatiques. Sans véritable amélioration du suivi, au travers d’un accès élargi au test de CV permettant un diagnostic précoce de l’échec virologique, une nouvelle épidémie potentielle causée par des souches résistantes pourrait émerger en Afrique subsaharienne. Elle pourrait compromettre les efforts à réaliser pour atteindre l’objectif « 90-90-90 » (90% des infections diagnostiquées, 90% des patients diagnostiqués sous TAR, 90% des patients traités en succès virologique durable) de l’ONUSIDA et de l’OMS en 2020. En outre, notre deuxième étude menée au sein d’un hôpital de district camerounais illustre le fait que ces objectifs ambitieux seront probablement encore plus difficiles à atteindre en zones décentralisées, disposant souvent d’infrastructures de laboratoires inadaptées pour accueillir des plateformes de CV complexes.Nous avons ensuite transféré avec succès un test de CV ouvert et polyvalent universel au sein d’un laboratoire national de référence au Cameroun, capable de détecter les VIH-1 M, N, O et P, ainsi que leurs ancêtres simiens. Avec ce test RT-qPCR VIH-1/SIVcpz/SIVgor, nous avons mesuré une meilleure quantification des variants du VIH-1 M (+0.47 log10 copies/mL), comparé au test Abbott RealTime HIV-1 approuvé par la FDA. Au seuil d’échec virologique de l’OMS (1 000 copies/mL), la concordance des résultats entre les deux tests était de 95%, avec une meilleure sensibilité pour le nouveau test.Nous avons finalement cherché à savoir comment adapter ce test ouvert à une application optimale à grande échelle sur du sang séché sur papier buvard (DBS, dried blood spot en anglais), pour rendre la CV accessible en zones décentralisées, en l’absence actuelle de tests de CV simples (POC, point of care en anglais). Nous avons comparé différentes méthodes d’extraction des acides nucléiques pour réduire l’impact de l’ADN pro-viral afin d’améliorer en vain la spécificité du test sur DBS. Nous avons plutôt montré qu’avec la plupart des tests de CV par RT-qPCR, de nombreux patients pourraient être candidats pour refaire une CV de façon inappropriée (voire changer de TAR pour une 2ème ligne), ce qui induirait un surcoût programmatique.En conclusion, ces travaux de thèse ont contribué à améliorer les connaissances sur l’efficacité réelle des programmes et services de TAR, ainsi que sur l’utilisation d’outils de suivi virologique adaptés aux patients vivant avec le VIH dans les pays du Sud.Fifteen years after the introduction and expanded access to antiretroviral therapy (ART) in resource limited countries (RLC), viral suppression, a key objective of its effectiveness is not achieved in many patients infected with HIV. Unlike developed countries, where often more powerful and robust ART coupled with a routine virological monitoring limit the emergence of resistance, the current situation of RLC is more worrying. Operational research conducted here aims to improve care and monitoring of patients living in these countries, and receiving ART according to the WHO public health approach. While recommended routinely since 2013, HIV viral load (VL) is rarely available and monitoring remains primarily clinical or immunological.In several countries in Central Africa and West, we documented high rates of HIV drug resistance (HIVDR) (99%) and multi-drug resistance (97%) in patients with virologic failure after long-term first-line ART, consisting of 2 nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTI, 3TC+AZT/d4T) associated with 1 non-NRTI (NNRTI, EFV/NVP). This multi-drug resistance also reduces significantly the effectiveness of second-generation NNRTIs and of the NRTI, TDF, which is now currently recommended in 2nd line by the WHO. More unusually, we also reported that high VLs (> 5 log 10 copies / ml) are associated with multi-resistance rather than an insufficient adherence in these patients who were largely asymptomatic. Without improvement of patient monitoring, through expanded access to VL testing to enable early diagnosis of virological failure, a potential new epidemic caused by HIVDR strains could emerge in sub-Saharan Africa. This could jeopardize efforts to achieve the "90-90-90" objective (90% of diagnosed infections, 90% of diagnosed patients on ART, 90% of patients treated durable virologic success) of UNAIDS and WHO in 2020. Moreover, our second study in a district hospital in Cameroon illustrates that these ambitious targets will probably be even more difficult to achieve in decentralized areas, often having inadequate laboratory infrastructure to acquire complex VL platforms.We then successfully transferred an open and polyvalent universal VL assay in a national reference laboratory in Cameroon. This assay can detect HIV-1 group M, N, O and P and their simian ancestors. With this RT-qPCR HIV-1/SIVcpz/SIVgor assay, HIV-1 M variants were better quantified (+0.47 log10 copies / mL) compared to Abbott RealTime HIV-1 assay which is approved by the FDA. At the VL threshold of virological failure defined by the WHO (1000 copies/mL), the correlation of the results between the two tests was 95%, with a higher sensitivity for the new test.We finally explored how to adapt this open test at optimal large-scale application for dried blood spot (DBS), to make VL testing available in decentralized areas, given the current lack of point of care test for VL. We compared different extraction methods of nucleic acids that could potentially reduce the contribution of the pro-viral DNA present in DBS, with the aim to improve their specificity without success. Instead, we have shown that with most of the RT-qPCR VL assays, many patients would be inappropriately eligible to perform a repeated VL testing (or switched to a costly 2nd line ART), which increase significantly costs of national programs.In conclusion, the studies from this thesis have contributed to improve current knowledge about the effectiveness of ART programs and services and also on the use of virological monitoring tools adapted to patients living with HIV in RLCs