Winning projects and candidates

Malgré des décennies de progrès, le VIH continue d'infecter plus d'un million de personnes chaque année, et un vaccin reste insaisissable. Cependant, l'approbation récente du Lénacapavir (LEN), un injectable offrant six mois de protection avec une seule dose, apporte un nouvel espoir. Désigné comme la percée scientifique de l’année par le magazine Science, le succès du LEN découle de recherches fondamentales menées à une époque où la capside virale était considérée comme une cible thérapeutique inaccessible en raison de sa désintégration rapide après la fusion membranaire.

Notre laboratoire a été parmi les premiers à mettre en évidence le rôle de la capside du VIH dans l'import nucléaire, démontrant son interaction directe avec les nucléoporines (Di Nunzio et al., 2013) et sa capacité à pénétrer dans le noyau pour la transcription inverse (Rensen et al., 2021). Bien que le LEN représente une avancée thérapeutique majeure, son mécanisme d'action précis, en particulier aux doses physiologiques, reste mal compris. En nous appuyant sur notre expertise et des technologies d'imagerie avancées, nous étudierons les effets du LEN sur la stabilité de la capside, les étapes post-entrée nucléaire et la distribution des sites d'intégration. Nos recherches permettront également de mieux comprendre le rôle des HIV-MLOs contenant les cores viraux dans la persistance de l’infection. Ces compartiments nucléaires, qui concentrent les composants viraux et des facteurs cellulaires, pourraient être impliqués dans la latence et la réactivation. Afin d’approfondir ces mécanismes, nous comparerons ces processus entre le VIH-1 et le VIH-2. En élucidant comment le LEN affecte ces structures, nous espérons révéler des aspects jusqu’ici méconnus de la biologie du VIH, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles cibles thérapeutiques.

Au-delà de la virologie, les études sur le VIH ont considérablement enrichi nos connaissances sur la séparation de phases (Scoca et al., 2023), l’immunité innée (Ay et al., 2025) et le transport nucléaire (Blanco-Rodriguez et al., 2020 ; Di Nunzio et al., 2012 ; Lelek et al., 2015 ; Zila et al., 2021). Par ailleurs, des outils dérivés du VIH sont aujourd’hui la utilisés en thérapie génique (Di Nunzio et al., 2008 ; Morgan et al., 2021). 

En exploitant des technologies de pointe, notre projet vise à disséquer les interactions du LEN avec les HIV-MLOs et les cores viraux, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives thérapeutiques pour l’éradication du VIH.

Le VIH-1 est un mauvais inducteur de la réponse immunitaire innée. Il est bien documenté que la capside virale joue un rôle dans la protection de l’ARNv entrant et de l’ADNv non intégré (ADN uniHIV-1) des « Sensor » de l’immunité innée. Nos données récentes révèlent une interaction intrigante entre l’ADN uniHIV-1, la structure de la chromatine et l’échappement viral à la détection immunitaire innée dans les cellules T CD4 primaires. En effet, l’ADN uniHIV-1 adopte une structure de type hétérochromatine avec une densité de nucléosomes supérieure à celle de la forme intégrée. La perte de la structure répressive de la chromatine entraîne la détection de l’ADN uniHIV-1 conduisant à la production d’interféron de type 1 (IFN1) dans les lymphocytes T CD4+ primaires. Les données préliminaires montrent que le capteur d’ADN cGAS est recruté sur l’ADN uniHIV-1 par sa liaison à H2A/H2B conduisant à son inactivation, ce qui suggère que l’architecture de la chromatine de l’ADN uniHIV-1 est impliquée dans l’échappement viral à l’immunité innée. Dans ce projet, nous visons à déchiffrer l’interaction entre l’architecture de la chromatine virale et de l’hôte et la détection immunitaire innée médiée par le cGAS.

Le virus de l’hépatite E (HEV) est identifié comme un enjeu majeur de santé publique par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), mais il est encore insuffisamment caractérisé. Le génome du HEV est composé d’un ARN simple brin d’environ 7,2 kb et contient trois cadres ouverts de lecture (ORF). L’ORF1 est indispensable pour la réplication virale, l’ORF2 code pour la protéine principale de la capside, et l’ORF3 joue un rôle dans la libération des particules virales, même si sa fonction exacte demeure peu claire. Nos études récentes sur la protéine ORF1 (pORF1) ont avancé plusieurs hypothèses concernant son domaine N-terminal, désormais appelé MetY. Ce domaine a une activité méthyltransférase, essentielle pour la production d’ARNs viraux fonctionnels. Il semble fonctionner sous forme d’oligomère, associé aux membranes de la cellule infectée, favorisant ainsi la connexion entre le compartiment de réplication et le cytosol. Toutefois, les processus d’oligomérisation et d’association à la membrane restent mal compris, avec certaines variables, comme la composition lipidique des membranes, pouvant influencer l’approche expérimentale. De plus, la protéine de capside codée par l’ORF2 pourrait s’associer à pORF1 au niveau membranaire, et il est suggéré qu’ensemble avec pORF3, ils constituent une « usine virale » pour la production et l’encapsulation des ARNs viraux directement au niveau de la membrane.

Le programme de recherche proposé est axé sur les interactions membranaires des domaines MetY de pORF1 et de pORF2, articulé autour de deux tâches principales :

1. Poursuivre les études par simulation de dynamique moléculaire entre un dodécamère du domaine MetY et des modèles membranaires de différentes compositions.
2. Examiner, via des simulations de dynamique moléculaire, les interactions de pORF2 avec différents modèles membranaires.

Ces investigations devraient offrir des informations approfondies sur les modalités de liaison des protéines virales du HEV aux membranes des cellules infectées. Elles permettront aussi de mieux cerner la composition lipidique nécessaire à ces interactions. Par ailleurs, cette connaissance facilitera les expériences in vitro en déterminant la composition lipidique minimale nécessaire pour la liaison de MetY ou de pORF2i aux membranes cellulaires.

Nos données initiales confirment la faisabilité du projet. Les protocoles de simulations étant établis et validés, ce projet vise l’obtention d’un financement pour une année supplémentaire afin de finaliser les recherches actuelles, de les valider expérimentalement et de préparer leur publication.

Le bourgeonnement du VIH-1 à partir de la membrane plasmique et l’étape terminale de la division cellulaire, appelée cytocinèse, mettent en jeu des évènements de scission membranaire topologiquement similaires. Une des avancées majeures de ces dernières années a été la découverte de l’implication de la machinerie ESCRT (Endosomal Sorting Complex Required for Transport) à la fois pour le bourgeonnement du virus mais aussi lors de la cytocinèse. L’approche originale de ce projet de recherche repose sur l’étude du parallèle entre la cytocinèse et le bourgeonnement du VIH-1. Nous exploiterons les connaissances sur la cytocinèse pour découvrir de nouvelles machineries cellulaires détournées par le virus pour bourgeonner à partir de la membrane plasmique et ainsi se disséminer dans l’organisme.

Alors que le rôle du cytosquelette d’actine est très bien décrit lors des étapes précoces du cycle de réplication du VIH-1, son rôle dans le bourgeonnement et la libération des particules virales est controversé. Il est donc essentiel de déterminer précisément quel est le rôle du cytosquelette d’actine lors des étapes tardives du cycle de réplication du VIH-1. Nous avons récemment montré que lors de la cytocinèse, les filaments d’actine du pont connectant les deux cellules filles doivent être dépolymérisées, ce qui est essentiel au recrutement de la machinerie ESCRT et ainsi à la coupure de ce pont. Nous avons démontré que l’oxydoréductase MICAL1 est une enzyme clé pour la cytocinèse car elle induit la dépolymérisation des filaments d’actine du pont intercellulaire. Par analogie, nous émettons l’hypothèse que les filaments d’actine doivent être dépolymérisés localement au site de bourgeonnement du virus pour permettre le recrutement de la machinerie ESCRT nécessaire à la scission du bourgeon viral. Cette hypothèse est renforcée par des résultats préliminaires solides sur des cellules infectées par le VIH-1.

Ce programme de recherche s’articule autour de deux axes principaux. (1) Rôle de l’oxydoréductase MICAL1 dans la scission des particules virales à la surface cellulaire par la régulation locale du cortex d’actine au site de bourgeonnement du virus. (2) Étude exploratoire du rôle d’autres protéines régulatrices du cytosquelette d’actine dans le bourgeonnement du VIH-1.

Ce projet de recherche devrait ainsi révéler le rôle de nouvelles protéines impliquées lors des étapes finales de réplication du virus.

Les travaux de ces dernières années ont permis d’identifier des anticorps neutralisants à large spectre (broadly neutralizing antibodies ou bNAbs) très performants contre un grand nombre d’isolats primaires du VIH-1. Plusieurs essais cliniques ont montré que l’administration de bNAbs anti-VIH-1 réduit la charge virale des sujets virémiques ou retarde le rebond viral après l’interruption du traitement antirétroviral. Lorsqu’ils sont administrés précocement à l’initiation du traitement antirétroviral ou de façon répétée pendant le traitement, des essais récents ont également montré leur potentiel à contrôler de façon prolongée la réplication virale à l’arrêt du traitement, nourrissant ainsi les espoirs de développement de nouvelles thérapies favorisant la rémission.

Le potentiel thérapeutique d’un bNAb dépend de sa capacité neutralisante ainsi que de ses fonctions effectrices, qui nécessitent la reconnaissance de l’antigène. Des études récentes suggèrent que les propriétés fonctionnelles des bNAbs pourraient être améliorées par certains facteurs de restriction induits par les interférons (IFN) de type I. Nous proposons de renforcer ces travaux par une étude systématique de l’impact des facteurs de restriction membranaires IFITM3, SERINC5 et BST-2/Tetherin, ou d’un traitement des cellules infectées par différents sous-types d’IFNa, sur les propriétés neutralisantes des bNAbs ainsi que sur leur capacité à déclencher l’ADCC (cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps), l’ADCP (phagocytose cellulaire dépendante des anticorps) et la CDC (cytotoxicité dépendante du complément). Douze bNAbs, reconnaissant les différentes régions conservées du trimère Env, seront sélectionnés parmi les plus performants décrits à ce jour et utilisés ou envisagés pour des essais cliniques chez l’homme. Leurs propriétés fonctionnelles seront étudiées sur différents clones d’Env, issus de souches virales pertinentes telles que les virus transmis fondateur (T/F) ou des souches isolées du réservoir viral.

Ces travaux visent à déterminer dans quelle mesure il est possible d’améliorer l’efficacité fonctionnelle des bNAbs en présence d’IFN de type I ou de certains facteurs de restriction. A terme, une meilleure compréhension de la coopération entre les facteurs de restriction et les bNAbs pourraient conduire au développement de stratégies thérapeutiques plus efficaces, renforçant ainsi le potentiel des bNAbs.

L’infection par le VIH est associée à un pronostic thérapeutique plus défavorable chez les enfants atteints de tuberculose (TB). Les enfants malnutris ont également un risque élevé de progression de la TB et de résultats thérapeutiques sous-optimaux. Malgré les recommandations de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) en 2010 d’augmenter les doses de médicaments antituberculeux chez les enfants et l’accessibilité des nouvelles associations à dose fixe (FDC) de médicaments de première ligne pour le traitement de la TB, des études récentes indiquent que les enfants présentant une malnutrition ou infectés par le VIH les enfants risquent d’être sous-dosés. Il est donc primordial de fournir de meilleurs algorithmes de dosage pour cette population vulnérable.

L’objectif principal de l’étude est d’évaluer l’effet de la malnutrition aiguë sévère sur les concentrations plasmatiques de rifampicine (R), d’isoniazide (H), de pyrazinamide (Z) et d’éthambutol (E) chez des enfants co-infectés TB/VIH. Les objectifs secondaires incluent: déterminer si les nouvelles posologies de l’OMS permettent d’atteindre des concentrations plasmatiques supérieures aux concentrations thérapeutiques cibles chez les enfants co-infectés TB/VIH  avec et sans malnutrition aiguë sévère (MAS, d’évaluer l’effet de l’infection à VIH et d’autre caractéristiques sur les paramètre pharmacocinétiques (PK), de relier la PK aux résultats du traitement antiTB (PK/PD), et de générer un algorithme de dosage optimal pour R, H, Z et E, aux enfants VIH+ avec ou sans MAS.

 Il s’agira d’une étude observationnelle de PK intensive de R, H, Z et E intégrée aux études diagnostiques TB-Speed ​​HIV et TB-Speed ​​SAM et réalisée entre 2 et 4 semaines de traitement antiTB dans 4 groupes d’enfants (n = 65 ans) âgés de 6 mois à 5 ans recevant une FLD: Groupe (Gr.) 1. 15 enfants VIH+ avec MAS; Gr2. 30 enfants VIH+ sans MAS; Gr3. 10 enfants VIH-négatif avec MAS ; Gr4. 10 enfants VIH-négatifs sans MAS. Les groupes 1, 2 et 3 seront inclus parmi les participants aux études TB-Speed ​​VIH et TB-Speed ​​SAM en Ouganda et en Zambie; le Gr. 4 sera recruté dans la cohorte de soins antiTB de routine en Zambie. Un consentement éclairé sera demandé aux parents ou au tuteur.

Tous les enfants inscrits recevront un traitement antituberculeux utilisant 2HRZ (E) / 4RH avec de nouvelles formulations pédiatriques utilisant des associations dispersibles à doses fixes aux doses recommandées par l’OMS: H 10 (7-15) mg/kg/jour / R 15 (10-20) / Z 35 (30-40) (MacLeods) + E 20 dispersible séparé (15-25). Une journée intensive de PK sera menée entre 2 et 4 semaines de traitement antiTB avec des échantillons de sang (volume = 1 ml) prélevés avant la dose (0), puis à intervalles de 1, 2, 4, 6 et 8 heures. Un échantillon de sang supplémentaire de 1 ml sera prélevé pour la pharmacogénétique de l’INH. Les échantillons de sang obtenus seront conserves dans un congélateur à -80 ° C jusqu’à leur expédition à l’hôpital de Bicêtre, au Kremlin-Bicêtre, en France. Les concentrations plasmatiques de médicaments seront déterminées à l’aide d’une LC / MS / MS de nouvelle génération permettant le dosage simultané des quatre médicaments antituberculeux dans du plasma stabilisé à l’acide ascorbique. Les analyses comprendront : estimations des paramètres pharmacocinétiques (Cmax, AUC), modélisation de la PK pour évaluer l’impact des covariables, dérivation d’algorithmes de dosage optimaux, modélisation PKPD, simulation d’expositions pharmacocinétiques.Le projet débutera en juillet 2019. Les inscriptions dureront d’octobre 2019 à septembre 2020. La finalisation de l’analyse statistique est prévue en juin 2021 pour une durée totale de l’étude de 24 mois.Cette étude innovante TB-PK apportera des données probantes sur l’impact de la malnutrition sur les médicaments pour le traitement de la tuberculose FLD et pourrait avoir un impact significatif sur la révision des directives posologiques pour les enfants atteints de MAS et / ou de VIH.