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Le projet METEOR est axé sur l'exploration de l'exométabolome de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) afin de comprendre son rôle dans l'adaptation et la virulence de cette bactérie pathogène. Bien que l'exométabolome joue un rôle crucial à l'interface hôte-pathogène, aucune analyse approfondie et systématique de l'exométabolome de Mtb n'a été réalisée jusqu'à présent. Les données préliminaires indiquent que Mtb sécrète une large variété d'intermédiaires métaboliques dans son environnement, ce qui pourrait être crucial pour influencer les interactions hôte-pathogène.

Le projet a trois principaux objectifs. Premièrement, il vise à réaliser la première caractérisation sans a priori de l'exométabolome de Mtb sous diverses conditions de stress. Cela impliquera l'identification des exométabolites libérés lors des différentes réponses au stress, révélant ainsi des mécanismes d'adaptation de Mtb. Deuxièmement, le projet se concentrera sur l’élucidation des voies de biosynthèse de ces exométabolites clés, qui sont essentielles pour l'adaptation de Mtb aux stress. Troisièmement, le projet examinera comment ces métabolites affectent la virulence de Mtb en utilisant des modèles in vitro (macrophages) et in vivo(modèle murins). Cela impliquera le ciblage d'enzymes spécifiques au sein de ces voies pour comprendre leur impact sur la virulence de Mtb.

Pour atteindre ces objectifs, le projet METEOR utilise une combinaison d’approches de métabolomique basée sur la résonance magnétique nucléaire (RMN) et la spectrométrie de masse (SM). Cette approche bénéficie de la facilité expérimentale d'accès à l'exométabolome par rapport aux métabolites intracellulaires et, de la capacité à identifier les métabolites abondants dans l’exométabolome grâce aux techniques de RMN et de SM.

Le projet est divisé en trois workpackages (WPs). Dans le WP1, l’étude se concentre sur une analyse approfondie de l'exométabolome de Mtb, incluant l'identification et la quantification des métabolites libérés sous diverses conditions de stress. Dans le WP3, l’étude vise à moduler la production et l'excrétion des métabolites en modifiant génétiquement les réseaux métaboliques de Mtb, en créant des mutants pour tester les effets sur les profils métaboliques et l'activité métabolique. Enfin, dans le WP3, le rôle de ces métabolites dans la virulence de Mtb est exploré en testant leur impact sur des macrophages infectés et des modèles murins. Cela inclut l'évaluation de la fitness des souches de Mtb et de la réponse immunitaire de l'hôte à l'infection.

Le projet METEOR fournira donc une vision unique sur le fonctionnement du réseau métabolique de Mtb et les interactions hôte-pathogène, offrant l’opportunité d'identifier de nouvelles cibles pour des thérapies anti-TB innovantes.

Le projet de recherche fondamentale DYNABUD se concentre sur le bourgeonnement du Virus de l’Immunodéficience Humaine de type 1 (VIH-1). Une étape clé de son cycle de réplication est le clivage de la membrane plasmique pour libérer les particules virales. Pour cela, le VIH-1 détourne la machinerie ESCRT-III de la cellule hôte pour assurer la scission membranaire, un mécanisme également essentiel dans d’autres processus cellulaires comme la cytokinèse.

Les protéines ESCRT-III ont la capacité de passer d'un état monomérique inactif à une forme ouverte, compétente pour la polymérisation et la liaison membranaire. In vitro, les protéines CHMP4B s'assemblent en filaments spiralés, tandis que les protéines CHMP2A et CHMP3 forment des copolymères hélicoïdaux sous forme de tubes. Néanmoins, la cinétique et l'architecture moléculaire des filaments de CHMP2A, CHMP3 et CHMP4B au niveau du col de bourgeonnement du VIH-1 in situ sont encore inconnues. Définir l'organisation spatiale de ces filaments, leur mode d'assemblage et de remodelage, ainsi que la contribution de chaque composant à la déformation et à la fission membranaire, constitue une question centrale.

Le projet aborde ces questions à travers trois objectifs principaux :

1. Analyser la dynamique temporelle de la polymérisation des filaments ESCRT-III aux sites de bourgeonnement du VIH-1.

1. 1. La stratégie d'édition génomique CRISPR-Cas9 a permis de marquer endogènement CHMP2A avec la protéine fluorescente mNeonGreen. Cette approche sera étendue à CHMP3 et CHMP4B en utilisant des fluorophores spectralement distincts.
   2. La microscopie de fluorescence à réflexion totale interne (TIRF) à haute vitesse sera employée pour la visualisation en temps réel du recrutement, de l'échange et de la disparition des protéines CHMP2A, CHMP3 et CHMP4B aux sites de bourgeonnement natifs du VIH-1 dans des cellules vivantes. Cela permettra une quantification précise de la cinétique de renouvellement des filaments.

1. Déterminer l'architecture nanométrique des filaments ESCRT-III aux sites de bourgeonnement natifs.

1. 1. Le projet s'appuiera sur la mise en œuvre réussie de la microscopie de super-résolution DNA-PAINT, qui a fourni les premières images à haute résolution de filaments CHMP2A aux sites de bourgeonnement du VIH-1 in vivo.
   2. La capacité de multiplexage de DNA-PAINT sera exploitée pour résoudre les transitions structurelles et l'organisation spatiale des filaments individuels de CHMP2A, CHMP3 et CHMP4B le long du col de bourgeonnement.
   3. Une sonde spécifique des lipides sera utilisée pour visualiser la membrane plasmique, permettant de définir l'organisation des ESCRT-III par rapport à la morphologie membranaire.
   4. Le 3D-PAINT sera également déployé pour visualiser l'architecture des filaments en trois dimensions.

1. Etude des mécanismes de l'activité antivirale de rétroCHMP3 pendant le bourgeonnement du VIH-1.

1. 1. La protéine rétroCHMP3 est une variante naturelle mutée et tronquée de CHMP3 qui inhibe sélectivement le bourgeonnement viral sans compromettre les processus cellulaires hôtes. Ses mécanismes précis d'interférence avec les filaments ESCRT-III restent indéfinis.
   2. Le projet caractérisera in vitro la capacité des protéines rétroCHMP3 à co-assembler avec CHMP2A en tubes hélicoïdaux et leur compétence pour le clivage membranaire.
   3. In vivo, la vidéo-microscopie TIRF et DNA-PAINT définira la distribution nanométrique et la dynamique de recrutement de rétroCHMP3 par rapport aux ESCRT-III endogènes. La structure des filaments de rétroCHMP3 sera déterminée pour fournir des informations structurelles sur son intégration au sein des assemblages ESCRT-III.

En intégrant le profilage cinétique avec l'architecture nanométrique, le projet révélera comment chacune des sous-unités ESCRT-III coopère pour la scission membranaire. L'étude de rétroCHMP3 permettra de démêler les mécanismes spécifiques par lesquels cet inhibiteur endogène bloque le bourgeonnement viral sans altérer les fonctions cellulaires essentielles. Ces résultats devraient faire progresser considérablement la compréhension des interactions virus-hôte.

La thérapie antirétrovirale ne guérit pas l'infection du VIH : une fois le traitement interrompu, la réplication du virus redémarre à partir des cellules infectées qui maintiennent le virus dormant pendant le traitement (appelées réservoir du VIH), permettant ainsi l’évolution de l’infection vers l'immunodéficience (SIDA) soulignant l’urgence de développer des stratégies ciblant et éradiquant spécifiquement ces réservoirs. La délivrance de médicaments par nanoparticules offre des solutions potentielles ; cependant, les nanoparticules conventionnelles se heurtent à des limites de spécificité, à une clairance rapide et à des préoccupations liées à leur compatibilité et à leur biodistribution. . Pour surmonter ces limitations, des systèmes biomimétiques sont conçus visant à recouvrir la surface de nanoparticules synthétiques porteuses de médicaments avec des membranes cellulaires qui préservent leurs récepteurs.Cette stratégie est appelée biointerfacing ou cloaking (masquage). Les plaquettes sanguines, des éléments anucléés du sang, se révèlent être une source de “biointerfacing” d’intérêt croissant, du fait de leurs rôles naturels dans l’intégrité vasculaire, la modulation immunitaire et l’adhésion spécifique aux sites.

Le projet proposé vise à établir une preuve de concept pour des nanoparticules de type Metal-Organic Framework (MOF), recouvertes de membranes plaquettaires et chargées en agents de réactivation de la latence (Latency reversal agents, LRA), comme stratégie de réactivation puis d’élimination des réservoirs du VIH. Les MOF, nanoparticules hybrides inorganiques-organiques poreuses, présentent une capacité de chargement élevée et des propriétés de libération modulables adaptées aux LRAs. Comme molécule modèle de LRA, nous nous concentrerons sur le SMAC AZD5582, ayant démontré un potentiel de réactivation in vivo.

Ce projet s’appuie sur une collaboration interdisciplinaire entre le CIIL, Centrale Lille et l’EFS, et soutient le travail de thèse d’Anaïs Dardaillon, financée par une bourse ANRT-CIFRE (2024-2027). Il s’agit d’une resoumission du projet ECTZ355260 AO 2025-2, restructuré sous la forme d’un contrat d’initiation de 12 mois, conformément aux recommandations du rapporteur A. Nous évaluerons la faisabilité, la sécurité et l’efficacité à deux étapes clés :

1. i) Des essais ex vivo étendront l’évaluation des MOF chargés en SMAC et recouvertes des membrane plaquettaire (PT-MOF-SMAC) sur des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMCs) de personnes vivant avec le VIH sous traitement antirétroviral (PVVIH) afin d’assurer leur pertinence biologique. Ces tests seront réalisés en conditions statiques et en systèmes hémodynamiques (fluidiques) et constitueront des points de décision critiques avant de passer à des systèmes plus complexes.
2. ii) Des essais de biodistribution et d’hémostabilité seront réalisés in vivo sur des modèles murins et ex vivo dans le système hémodynamique. Ces tests permettront d’évaluer la thrombogenicité et la biodistribution des PT-MOF-SMAC afin de caractériser les effets indésirables potentiels. Des techniques de manipulation génétique des plaquettes, maîtrisées par les porteurs du projet, seront ensuite employées pour modifier les membranes plaquettaires utilisées dans la fabrication des PT-MOF-SMAC, dans l’objectif de contourner les effets indésirables détectés.

À l’issue de cette première phase, et sous réserve de sa réussite et validation, la recherche évoluera vers un projet plus ambitieux, s’inscrivant dans la continuité de nos précédentes soumissions à l’agence. En cas de succès, et après validation de la sécurité et de l’efficacité sur les PBMCs de PVVIH, cette approche de nanoparticules plaquettaires pourrait être développée dans des modèles précliniques de latence du VIH-1 et ouvrir la voie à des stratégies innovantes d’éradication ou de contrôle viral en contexte clinique.

Le métabolisme cellulaire regroupe toutes les réactions chimiques qui produisent les molécules essentielles aux fonctions des cellules comme les acides nucléiques, les acides aminés et l’énergie produite par la glycolyse et la respiration mitochondriale (OXPHOS). Les virus détournent ces voies métaboliques pour permettre les différentes étapes de leur cycle de réplication. L’état métabolique de la cellule est donc un facteur clé de l’infection virale. De plus, de nombreuses études récentes s’intéressent au lien entre le métabolisme cellulaire et la réponse immunitaire. Le domaine de l’immunométabolisme a ainsi révélé des voies métaboliques nécessaires pour l’activation de la réponse immunitaire adaptative avec moins d’études sur la réponse immunitaire innée. Les cellules myéloïdes comme les macrophages et les cellules dendritiques (DCs) sont des cellules immunitaires cruciales pour l’induction d’une réponse immunitaire innée et la mise en place de la réponse immunitaire adaptative. Modifier leur état métabolique impacte à la fois leur réponse immunitaire antivirale et leur susceptibilité aux infections. Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1) infecte les cellules du système immunitaire, principalement les lymphocytes T CD4+ mais également les cellules myéloïdes comme les macrophages et les DCs. Dans les cellules T CD4+, l’activation cellulaire induit une augmentation de la glycolyse et de l’entrée du glucose dans la cellule qui sont associées à une plus grande susceptibilité à l’infection par le VIH-1. Cependant, la plupart des études sur cellules immunitaires in vitro, y compris celles sur le métabolisme cellulaire, utilisent des milieux de culture originellement formulés pour favoriser la survie et la croissance de lignées cellulaires transformées (RPMI) et qui ne sont donc pas physiologiques. Le milieu de culture est la source des matières premières pour le métabolisme cellulaire, y compris le glucose et la glutamine, les principales sources de carbone. De nouveaux milieux de culture plus physiologiques ont été développés récemment comme le Human Plasma-Like Medium (HPLM). En comparant le HPLM avec le RPMI, notre laboratoire a montré que ce nouveau milieu augmente l’infection par le VIH-1 dans les cellules T CD4+ tout en diminuant le métabolisme énergétique des cellules. Ces résultats surprenants au vu de la littérature démontrent l’importance de conditions de culture proches de l’environnement métabolique physiologique comme le HPLM. Dans les macrophages et les DCs, le métabolisme nucléotidique faible causé par la dégradation des dNTPs par le facteur de restriction SAMHD1 limite de manière significative la réplication du VIH-1. Cependant, l’importance d’autres voies métaboliques sur l’infection par le VIH-1 et la réponse immunitaire innée induite dans les cellules myéloïdes dans un environnement métabolique proche des conditions physiologiques n’a pas été étudié.

Dans ce contexte, nous émettons l’hypothèse que l’utilisation d’un environnement métabolique proche de la physiologie (HPLM) va révéler des différences importantes dans le métabolisme des cellules myéloïdes et leur interaction avec le VIH-1 par rapport aux conditions de culture actuelles. Ce projet d’initiation va donc explorer l’impact de la culture de macrophages et DCs dérives de monocytes en HPLM sur (1) leur métabolisme, (2) leur susceptibilité à l’infection par le VIH-1, et (3) leur réponse immunitaire innée à l’infection.

Ce projet d’initiation propose pour la première fois d’utiliser le HPLM pour étudier les interactions entre les macrophages et DCs humains primaires et le VIH-1. Il pourrait identifier de nouvelles voies métaboliques importantes mais peu explorées dans ce contexte et révéler des différences avec les conditions de culture conventionnelles avec des conséquences potentiellement importantes pour les conclusions de nos études in vitro actuelles. Les résultats obtenus constitueront une base cruciale pour de futures demandes de financement qui permettront d’explorer spécifiquement comment ces nouvelles voies métaboliques affectent la réplication du VIH-1 et la réponse immunitaire innée ainsi que les mécanismes impliqués.

Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) est à l’origine de la pandémie mondiale de sida. Malgré plusieurs décennies de recherche, aucun vaccin efficace n’existe, et les stratégies thérapeutiques actuelles reposent sur le ciblage de multiples étapes du cycle de réplication virale. Les facteurs de restriction codés par l’hôte, acteurs clés de l’immunité cellulaire autonome, représentent une voie alternative prometteuse pour le développement de nouvelles thérapies. Avec le soutien antérieur de l’ANRS, nous avons notamment découvert que le facteur SAMD9L (Sterile Alpha Motif Domain-containing 9-Like), mais non son paralogue SAMD9, exerce une activité antivirale contre le VIH [1]. Nous avons mis en évidence son adaptation génomique aux lentivirus chez les hominoïdes, ainsi que sa convergence évolutive par remaniement de domaines avec des systèmes de défense procaryotes (Legrand et al., 2025, [2] accepté dans Nature Ecol Evol), et initié la caractérisation structurale et fonctionnelle des protéines SAMD9/9L. Ces dernières sont également des suppresseurs de tumeurs dont les mutations provoquent de graves syndromes génétiques et auto-inflammatoires, notamment le syndrome MIRAGE, l’ataxie-pancytopénie (ATXPC) et les maladies auto-inflammatoires associées à SAMD9L (SAAD).

Dans le projet SAFARI, nous visons à poursuivre la définition de la structure 3D et de la fonction antivirale spécifique de SAMD9L dans la restriction du VIH-1, en particulier au niveau sensing et activation de la protéine. Pour ce faire, nous adopterons une approche multidisciplinaire intégrant des essais enzymatiques, de la biochimie structurale, des expériences de virologie cellulaire, ainsi que des approches de biologie moléculaire et évolutive, afin d’identifier et de caractériser les déterminants et mécanismes des fonctions anti-VIH de SAMD9L et ceux sous-tendant les effets contrastés de SAMD9 et SAMD9L sur l’infection par le VIH.

Ce projet permettra de révéler une nouvelle étape vulnérable dans la réplication du VIH-1 et d’apporter un éclairage mécanistique sur la restriction médiée par SAMD9L. À long terme, la caractérisation structurale et fonctionnelle pourrait ouvrir la voie à la conception de médicaments guidée par la structure pour renforcer l’activité antivirale de SAMD9L. Les retombées sont larges : (i) améliorer la compréhension de l’immunité innée, de la subversion virale et de l’évolution des gènes ; (ii) élucider les fonctions ATPase, les interactions ARN–protéines et l’architecture de protéines « hub » ; (iii) et, sur le plan clinique, relier l’immunité antivirale à des maladies génétiques rares et améliorer le diagnostic et la prise en charge des patients porteurs de mutations de SAMD9/9L.

1. Legrand A, Dahoui C, De La Myre Mory C, et al. SAMD9L acts as an antiviral factor against HIV-1 and primate lentiviruses by restricting viral and cellular translation. PLoS Biol 2024; 22 : e3002696.
2. Legrand A, Demeure R, Chantharath A, et al. Ancient convergence with prokaryote defense and recent adaptations to lentiviruses in primates characterize the ancestral immune factors SAMD9s. bioRxiv 2025.