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Les muqueuses jouent un rôle central lors de la transmission et de la physiopathologie du VIH. Actuellement la transmission par voie sexuelle et l’allaitement constituent les modes principaux de nouvelles contaminations dans le monde. Par ailleurs, les muqueuses sont les sites clefs de l’initiation et du développement de la protection innée et adaptative suite à l’infection. Ce sont dans ces tissues que le VIH se réplique s’amplifie et persiste, et de ce fait, les muqueuses constituent la source de dissémination du VIH dans tout l’organisme. Au cours de cette dissémination, des études menées in vitro dans des explants de tissue d’intestin et de tissus génitaux indiquent que les cellules dendritiques sont des cibles privilégiées  du VIH. Ces cellules sont distinctes des DCs détectées dans le sang périphérique de par leurs marqueurs phénotypiques et de par leurs fonctions.

Afin de protéger les transmissions du VIH via les muqueuses, les nouvelles stratégies vaccinales devraient induire des anticorps capables d’inhiber l’infection et la dissémination du VIH dans les muqueuses.

Les anticorps neutralisants un large spectre de VIH (bNAbs) sont capables de prévenir l’infection dans des modèles de primates non humains. Pourtant, les mécanismes exacts permettant cette protection ne sont pas connus. En effet, les bNAbs ont démontré des activités inhibitrices multiples, qui en plus de la neutralisation, pourraient participer à cette protection. Parmi ces fonctions, les activités inhibitrices médiées par les récepteurs Fc pourraient jouer un rôle déterminant. Les cellules impliquées dans ces fonctions inhibitrices comme les DCs sont largement présentes dans les muqueuses, et pourraient de ce fait, participer à l’activité inhibitrice des anticorps.

Notre projet de recherche collaboratif impliquant trois équipes (C. Moog-U1109, M. Cavarelli-CEA et G. Sarclatti-OSR, Milan) a pour but de déterminer le potentiel inhibiteur des anticorps spécifique du VIH lors des premiers événements d’infection, de transmission et de dissémination du VIH dans les muqueuses.

Pour cette étude nous utiliserons des explants humains de tissus cervicaux vaginaux et de tissus du colon de personnes non-infectés, ainsi que deux modèles de cultures, largement développés aux laboratoires de C. Moog, M. cavarelli et G. Sarclatti. 1° Le modèle de culture in vitro de cellules dissociées d’explants de tissus nous permettra d’analyser l’activité inhibitrice des anticorps sur l’infection de co-cultures de cellules immunes issues des muqueuses. 2° Le modèle de culture d’explants de tissus polarisés et d’infection par des virus fluorescents nous renseignera sur la distribution et la transmission d’isolats fondateurs du VIH dans les cellules cibles des muqueuses en présence d’anticorps.

Ce projet permettra de caractériser les activités inhibitrices des anticorps dans des modèles complexes de muqueuses ex vivo qui contiennent les différentes cellules ciblées par le VIH lors de l’infection et la transmission. Ces études nous donnerons des informations précieuses sur les capacités effectives des anticorps à inhiber la transmission et la dissémination du VIH dans les muqueuses. De tels anticorps seront à induire par vaccination pour protéger les muqueuses lors des premiers évènements de transmissions sexuelles.

L’objectif de ce projet est de déterminer le bénéfice thérapeutique d’anticorps contre le domaine de fixation au récepteur (RBD) de COVI-19. Ce domaine, interagissant avec le récepteur angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) de l’hôte, a précédemment démontré son intérêt thérapeutique et vaccinal. Des anticorps monoclonaux (mAbs) dirigés contre le RBD du coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient ou MERS-CoV, responsable d’une épidémie au moyen orient en 2012, ont démontré des fortes activités cross-neutralisantes. Cependant, ces anticorps interagissent très faiblement avec le RBD du coronavirus émergé en 2019, suggérant que le domaine RBD de COVID-19 a des caractéristiques particulières.  De plus, des activités de facilitation de l’entrée du virus potentiellement délétères ont été décrit in vitro pour certains mAbs dirigés contre le RBD, une caractérisation fine des fonctions de ces nouveaux anticorps sera réalisée.

Pour ce projet, nous proposons de produire de nouveaux mAbs dirigés contre le RBD de COVID-19, en immunisant des souris avec des protéines recombinantes RBD, produites à partir de séquences RBD d’Iran et de France. Des mAbs seront générés et leurs profils fonctionnels seront caractérisés de manière fine. Une collaboration étroite sera engagée entre le laboratoire de C. Moog (U1109 INSERM) et de F. Shokri (Tehran University of Medical Sciences) afin de couvrir de manière large les études fonctionnelles de ces anticorps.

La découverte de mAbs démontrant des activités de neutralisation à large spectre contre COVID-19, en absence d’effets délétères de toxicité ou de facilitation, seront des indications fortes pour proposer le développement de ce types d’anticorps comme molécules thérapeutiques. Ces résultats donneront également des indications fondamentales sur le type d’immunogènes à utiliser pour le développement de vaccins contre COVID-19 et les futurs coronavirus émergeants.

Cette recherche vise à combler les lacunes actuelles dans la compréhension des mécanismes immunologiques sous-jacents à l'infection par le virus de l'hépatite D (VHD), une maladie hépatique sévère et progressive. Bien que l'infection par le VHD puisse entraîner des complications graves telles que la cirrhose et le carcinome hépatocellulaire, elle reste moins étudiée que les autres hépatites virales. Il est donc indispensable de mieux comprendre les mécanismes immunitaires impliqués dans l'infection par le HDV. Ce projet propose une analyse approfondie du profil immunitaire des patients atteints de VHD, en utilisant des échantillons de sérum, de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC), ainsi que des biopsies hépatiques fraîches et fixées en paraffine. L'accent est mis sur l'étude des interactions entre les cellules dendritiques (DCs) et les cellules effectrices du système immunitaire, dont l'altération pourrait contribuer à la persistance virale. En effet, nous émettons l'hypothèse que la persistance de HDV pourrait être causée non seulement par l'épuisement des cellules effectrices, mais également par une possible défaillance des interactions immunologiques entre DCs et
cellules effectrices. En étudiant le sérum, les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMCs) et les biopsies hépatiques d'une cohorte unique de patients atteints du HDV, nous visons à découvrir de nouveaux mécanismes sous-jacents à la persistance du HDV et à identifier des cibles thérapeutiques potentielles. Le projet bénéficiera également de l'accès à une cohorte longitudinale de patients traités par bulevirtide, permettant de
corréler la progression de la maladie avec les résultats du traitement.
En s'appuyant sur une collaboration étroite entre cliniciens et chercheurs, cette étude ambitionne de révéler des marqueurs immunologiques clés et des voies thérapeutiques potentielles, améliorant ainsi les perspectives cliniques pour les patients atteints de VHD.

Le virus de l’hépatite E (HEV) infecte près de 20 millions de personnes chaque année dans le monde, entraînant environ 3,3 millions de cas symptomatiques et jusqu’à 70 000 décès. Bien qu’il ait un impact considérable sur les systèmes de santé, le cycle de vie du HEV est mal compris. L’absence de systèmes efficaces de culture de cellules infectieuses explique en grande partie la difficulté d’étudier le virus, aux niveaux cellulaire et moléculaire. En effet, il n’existe pas de médicament antiviral spécifique pour traiter une maladie liée au HEV. Seule la ribavirine est actuellement administrée aux patients, mais elle est peu spécifique et entraîne plusieurs effets secondaires. Il est donc urgent d’accroître les connaissances sur la réplication du HEV afin de concevoir des médicaments spécifiques. La polyprotéine de réplication du HEV, codée par l’ORF1, est une cible thérapeutique intéressante car elle est essentielle à la réplication virale. En effet, elle contient la polymérase qui réplique le génome viral et elle est supposée contenir les éléments structuraux qui permettent la formation du complexe de réplication virale construit à partir des membranes endocellulaires de l’hôte. Cependant, la structure et les nombreux rôles de la polyprotéine ORF1 ne sont pas décrits.

En raison de sa taille (186 kDa), de son architecture multi-domaines et de ses régions hydrophobes associées à la membrane, la polyprotéine ORF1 de réplication du HEV est très difficile à produire par les systèmes classiques d’expression hétérologue, empêchant tout projet structural. Grâce à un contrat d’initiation financé par l’ANRS, nous avons démontré qu’en utilisant un système d’expression acellulaire atypique dans le domaine de la biologie structurale, nous sommes capables d’exprimer la polyprotéine du HEV sous une forme soluble. De plus, nous avons obtenu des résultats structuraux préliminaires solides par une approche de microscopie électronique en coloration négative.

Dans la continuité de ces travaux préliminaires, nous souhaitons maintenant résoudre la structure tridimensionnelle de la polyprotéine de réplication ORF1 du HEV, ainsi que plusieurs de ses conformations. De plus, nous voulons identifier les modifications post-traductionnelles potentielles de la polyprotéine qui pourraient réguler ses fonctions.

Pour atteindre ces objectifs, nous utiliserons une approche intégrative de biologie structurale, combinant des méthodes biochimiques et structurales innovantes. En particulier, nous utiliserons la méthode de cryo-microscopie électronique pour résoudre la structure de la polyprotéine, une technique de pointe en biologie structurale, particulièrement adaptée aux protéines de grande taille et à domaines multiples. Cette approche sera combinée à des méthodes d’analyse d’image et de reconstruction 3D. Enfin, nous utiliserons une approche in silico pour explorer la dynamique de la polyprotéine et ses éventuelles interactions avec les membranes au niveau atomique.

Avec ce projet, nous fournirons des données concrètes pour répondre à de nombreuses questions sur la structure et les fonctions de la polyprotéine de réplication ORF1 du HEV : description des domaines de la polyprotéine (limites, repliement, résidus catalytiques, sites de liaison aux ligands), description de la flexibilité de la polyprotéine (différentes conformations ou oligomérisations, signaux pouvant réguler la plasticité de la protéine), identification des régions susceptibles d’interagir avec les endomembranes de l’hôte. L’ensemble de ces résultats représentera une avancée considérable quant aux connaissances sur la réplication du HEV et ouvrira la voie à de nombreuses études fonctionnelles.