Winning projects and candidates

Les infections virales neurotropes représentent une réelle menace pour la santé publique, mais les mécanismes sous-jacents aux perturbations cérébrales induites par les virus restent mal compris, ce qui entrave la découverte de stratégies pour traiter les neuropathologies. Ces dernières années, les exemples des troubles neurocognitifs associés au VIH et l’émergences des neuroCOVID longs doivent nous rappeler qu’au-delà des encéphalopathies potentiellement mortelles, les virus peuvent également provoquer des troubles neurodégénératifs, neurocognitifs et/ou psychiatriques plus discrets, mais qui affectent profondément notre société. Par conséquent, il est impératif d’identifier les déterminants moléculaires régissant les neuroinfections virales afin de mieux appréhender les perturbations subtiles qui y sont associées. Notre projet ViroBrain vise à établir un workflow pour l'évaluation de l'impact des infections virales sur les fonctions cérébrales, en mettant l'accent sur les arbovirus émergents/ré-émergents et les virus respiratoires. Pour cela, notre consortium, composé de six équipes aux expertises complémentaires en virologie, neurobiologie, protéomique et électrophysiologie clinique, développera un programme de recherche basé sur la comparaison systématique des infections virales de mono/co-cultures neurales, d'organoïdes cérébraux 3D, d’explants de cerveau humains, et de modèles animaux. Une caractérisation des perturbations viro-induites sera réalisée à l'aide d'approches omiques non-biaisées sur cellules uniques, et des approches plus ciblées seront utilisées en parallèle pour explorer certaines des caractéristiques les plus importantes associées aux (dys)fonctions neuronales lors d'une infection : 1. L’homéostasie synaptique et les circuits neuronaux, 2. L’activation des réponses immunitaires innées neurales et 3. L’agrégation de protéines impliquées dans la neurodégénérescence. Ces processus seront étudiés à l'aide d'une combinaison d'analyses complémentaire effectuées in silico, in vitro, ex vivo, in vivo et à partir de données de patients, avec l'aide de technologies avancées de microélectrodes, de dispositifs microfluidiques originaux et de bioingénieurie d'organoïdes cérébraux, associés au développement d’algorithmes d'apprentissage profond (intelligence artificielle) pour analyser des ensembles de données complexes et également pouvoir proposer des outils prédictifs innovant. Les mesures pertinentes issues de ces méthodes offrent la possibilité d’évaluer in vitro la santé de systèmes neuronaux, et de tenter de la restaurer lorsqu’elle est perturbée par des infections. Nous pourrons ainsi développer des stratégies originales pour traiter les symptômes neurologiques (traitement symptomatique), plutôt que de cibler l'infection elle-même. Notre workflow intégré a le double avantage d’accélérer l’acquisition de connaissances sur plusieurs des pathogènes prioritaires tels que définis par l’ANRS-MIE, mais également d’accroître notre préparation face aux futures menaces épidémiques/pandémiques d’origine virale. En effet, notre consortium forme un réseau d’experts capables de prédire rapidement et précisément le potentiel d’un nouveau virus à provoquer des troubles neurologiques. Ce projet vise également à aider les autorités de santé publique et la société à faire face aux futurs événements épidémiques en fournissant des informations solides pour orienter les décisions politiques en termes de vaccination, de traitement et de contre-mesures sociales lorsque cela est nécessaire.

Alors que la pandémie de COVID-19 en Afrique Sub-Saharienne connaît une diffusion virale relativement faible, nous demandons le financement de 2 années supplémentaires pour maintenir le dispositif CO3ELSER financé par l’ANRS en 2020 (projet ECTZ147735). Dans un contexte épidémiologique forcément incertain, notre projet combine des objectifs scientifiques et opérationnels. Sur un plan scientifique, il s’agit d’analyser les réactions des populations en situation de crise sanitaire COVID-19. Sur un plan opérationnel, notre projet comporte un dispositif longitudinal pour suivre la dynamique des réactions du public à la pandémie de COVID-19. A l’occasion de ce nouveau financement, nous voudrions poursuivre ces objectifs et également, mettre d’avantage l’accent sur les enjeux d’hésitation vaccinale.

Notre projet repose sur une enquête longitudinale en population, menée par téléphone portable dans une zone rurale du Sénégal, le bassin de Niakhar en pays Sereer. Ce bassin est doté du plus ancien système de veille sanitaire et démographique d’Afrique, ce qui constitue un avantage certain au vu de nos objectifs d’analyse de l’impact de la COVID-19 sur les conditions de vie. De plus, l’analyse des perceptions des risques, croyances et pratiques préventives à l’égard du risque épidémique est particulièrement adaptée en pays Sereer au vu des résistances à la vaccination de la petite enfance. En plus que de poursuivre le recueil de données avec trois vagues d’enquête supplémentaires auprès de 600 chefs de ménage et de 2 adultes du ménage (questionnaire de 10-15mn), cette extension de notre projet nous permettra d’une part, d’étudier l’hésitation vaccinale par analyse qualitative et intégration des résultats sous forme d’items qualitatifs dans les questionnaires et, d’autre part d’en analyser l’évolution dans le temps. Pour conclure, financer notre projet pendant 2 ans de plus permettrait de disposer d’une série temporelle unique sur un plan international.

Plus de 15% des personnes ayant développé la COVID-19 présenteraient encore au moins un symptôme six mois après la primo-infection. En France, cela concernerait plusieurs centaines de milliers de personnes. Les symptômes sont très polymorphes, ils évoluent de façon fluctuante et persistent plusieurs mois. Les symptômes neurologiques sont souvent au premier plan. Ceux souvent rapportés par les patients sont des troubles cognitifs, des troubles sensoriels, des vertiges, des manifestations neurovégétatives, des troubles du sommeil, et des céphalées de type tensive.

Les mécanismes expliquant la survenue de ces symptômes font toujours débat. Une étude pilote menée conjointement par l’Institut Pasteur et l’Assistance Publique – Hôpitaux de Paris a démontré que de l’ARN viral pouvait être retrouvé dans la muqueuse des fentes olfactives chez des patients immunocompétents ayant des symptômes prolongés neurologiques au décours de la COVID-19. Cette étude a concerné 4 patients de la première vague explorés par un micro-brossage de la muqueuse des fentes olfactives sous anesthésie locale plus de 4 mois après la COVID-19 initiale. 

Dans cette étude, nous proposons d’évaluer si la persistance virale est spécifique des patients ayant des symptômes prolongés suite à une COVID-19. Seront inclus dans cette étude 25 cas (patients souffrant de troubles neurologiques centraux persistants après un épide de COVID-19, groupe “COVID-long”) et 25 témoins (patients infectés par le SARS-CoV-2 et guéris, groupe “COVID guéri”). Les facteurs d’appariement des cas aux témoins sont l’âge, la vague de COVID et le délai depuis le début des symptômes. Nous évaluerons si la présence d’ARN du SARS-CoV-2 est corrélée à la capacité du virus de se répliquer. Nous étudierons également les anomalies cellulaires associées à la présence de virus, et tenterons de corréler les anomalies cellulaires et virologiques observées au profil clinique des patients. Ces données permettront d’infirmer ou de confirmer la persistance virale et/ou l’état inflammatoire de la muqueuse olfactive dans le COVID long.

MPX-SPREAD vise à caractériser l’épidémiologie de l’épidémie de variole du singe en France, à identifier les mécanismes de la dynamique de transmission observée, à quantifier le risque de propagation en dehors de la population initialement touchée et à évaluer un ensemble de stratégies de prévention et de contrôle pour informer les politiques de santé publique. Dans une première phase, nous étudierons la phase initiale de l’épidémie où la circulation s’est faite principalement parmi les HSH (hommes ayant des rapports sexuels avec des hommes). Nous caractériserons le potentiel épidémique dans cette communauté par une analyse statistique de l’incidence observée ; nous construirons des modèles individu centrés basés sur les caractéristiques des répondants aux études de comportements sexuel PREVAGAY / ERAS et nous comparerons des stratégies de contrôle incluant par exemple traçage ou ciblage de lieux ; nous déterminerons les conditions dans lesquelles le virus pourrait atteindre la population générale en utilisant des modèles structurés de type SIR. Dans une deuxième phase, nous poursuivrons l’analyse des données afin d’évaluer rétrospectivement l’efficacité des interventions initiales et décrire les éventuels changements de contexte ; nous utiliserons les modèles pour étudier les voies menant à l’extinction, à la résurgence sporadique, à la transition vers l’endémicité et éventuellement au risque zoonotique / réservoirs sur une échelle de temps plus longue. À toutes les étapes, nous chercherons la participation des populations touchées et des autorités sanitaires pour définir des stratégies acceptables et faisables et fournirons en retour des informations basées sur les résultats obtenus.

Le virus de l’encéphalite japonaise (VEJ), flavivirus émergent transmis par les moustiques, est endémique dans 24 pays de la région Asie-Pacifique. Cette répartition géographique ne cesse d’augmenter. VEJ est la principale cause d’encéphalite virale chez les enfants en Asie. Une modélisation récente estime à 100 000 le nombre de cas d’encéphalite japonaise (EJ) par an et à 23 600 le nombre de décès, malgré les programmes de vaccination mis en place dans la plupart des pays à risque. L’épidémiologie de l’EJ est difficile à déterminer en raison de tests diagnostique sous-optimaux et de l’absence d’accès au diagnostic dans les zones rurales. En outre, des évolutions récentes – tels que: les campagnes vaccinales, l’immunité contre la dengue, l’augmentation des populations urbaines, l’amélioration des normes sanitaires et les changements climatiques – ont probablement conduit à une modification de l’épidémiologie de VEJ. Au Cambodge, malgré l’introduction de la vaccination en 2015, la fréquence de l’EJ chez les enfants reste élevée.  Nous proposons de mettre en place un projet visant à quantifier le fardeau de l’EJ et la circulation asymptomatique de VEJ au Cambodge par l’étude de deux cohortes d’enfants (i) des enfants suivis prospectivement, non fébriles au moment du recrutement et (ii) des enfants hospitalisés pour un syndrome neurologique fébrile (SNF) atteints d’une EJ.

Les points forts de ce projet résident dans la solide expertise des hôpitaux Kantha Bopha et de l’université des science de la santé (UHS) en recherche clinique et dans l’approche multidisciplinaire grâce à la participation d’experts reconnus : l’UVE en virologie des virus émergents, le SESSTIM et l’UHS en épidémiologie et géographie de la santé, le GHMI en immunogénétique, l’Institut Pasteur du Cambodge en entomologie, le SynatAc en maladies auto-immunes, le MMMI en modélisation mathématique des maladies infectieuses.

Cette étude portera sur deux groupes d’enfants âgés de 2 à 14 ans dans les hôpitaux Kantha Bopha de Siem Reap et de Phnom Penh. Le groupe 1 comprendra 2000 enfants se présentant à l’hôpital sans signes infectieux. Ils seront suivis à un an et à deux ans post inclusion. Le groupe 2 comprendra 2000 enfants hospitalisés pour un SNF. Un questionnaire standardisé (informations démographiques et antécédents médicaux) sera administré aux participants. Les échantillons « SNF » seront soumis à un large éventail de tests pour le diagnostic de l’EJ et le diagnostic différentiel. Les enfants atteints d’EJ (~30% des SNF) seront suivis jusqu’à un an post inclusion, pour l’évaluation des séquelles.  Le titrage des anticorps anti-VEJ et anti-DENV sera effectué pour modéliser leur cinétique et leurs interactions. Des enquêtes de terrain et des collectes de données climatiques et géographiques seront réalisées afin d’évaluer les facteurs sociaux et environnementaux associés au risque d’infection par le VEJ. Une enquête entomologique sera réalisée afin de déterminer les la densité et la saisonnalité des moustiques vecteurs du VEJ.

L’identification des zones à haut risque de circulation du VEJ et des facteurs de risque de l’EJ permettra de proposer des recommandation pour la vaccination des populations cibles prioritaires. La description de l’importance des étiologies traitables des SNF, y compris les maladies auto-immunes qui sont rarement étudiées chez les enfants au Cambodge, ainsi que l’identification de profils pronostiques de gravité, seront intégrés aux directives de prise en charge des SNF. Outre ces impacts directs sur la santé publique, ce projet apportera de nouvelles connaissances sur l’impact de l’immunité anti-dengue et des interactions entre les anticorps anti-DENV et anti-VEJ sur le déroulement de l’infection par le VEJ. Les premières données sur l’implication des déficiences de la réponse IFN dans le développement d’une infection VEJ sévère seront obtenues. Enfin, le renforcement des capacités est un aspect important de ce projet, avec le renforcement des capacités de laboratoire et des connaissances du personnel hospitalier et des étudiants sur les étiologies des méningo-encéphalites et les soins hospitaliers adaptés au contexte cambodgien.

Les infections virales pendant la grossesse augmentent le risque de troubles neurodéveloppementaux (TND) comme l'autisme et la schizophrénie à long terme. Avec l’émergence de nouveaux virus, la recherche sur les TND liés aux infections maternelles évolue constamment. Concernant le SARS-CoV-2, les enfants nés de mères infectées n’ont pas encore atteint l’âge du diagnostic de TND. Cependant, le COVID-19, via la transmission verticale mère-enfant ou les réponses immunitaires maternelles (notamment la tempête de cytokines impliquant la microglie et les astrocytes), pourrait influencer l’épidémiologie des troubles psychiatriques. Bien que certaines études aient analysé l’impact de l’exposition prénatale au SARS-CoV-2 sur des altérations neurocomportementales de type autistique chez la souris, elles restent limitées.

NeuroDevCOVID adopte une approche multidisciplinaire combinant modèles murins, organoïdes cérébraux dérivés d’iPSC, séquençage ARN, bioinformatique et données cliniques. Ses objectifs sont :

1. Développer un modèle murin MIA (activation immunitaire maternelle) pour analyser la pathogenèse via séquençage ARN et tests comportementaux.
2. Explorer la propagation du SARS-CoV-2 dans le cerveau et le rôle des tunneling nanotubes (TNTs) dans le transfert viral entre cellules gliales et neurones.
3. Étudier les interactions glie-neurone dans des organoïdes cérébraux humains exposés au virus, en se focalisant sur les réponses cytokiniques et la fonction neuronale.
4. Comparer les résultats obtenus avec les données neurodéveloppementales d’enfants nés de mères infectées.

Nous développerons un modèle murin d’activation immunitaire maternelle (MIA) pour étudier les mécanismes pathologiques encore inconnus, en mettant l’accent sur la microglie, acteur clé du développement cérébral. Nous explorerons ensuite le rôle des tunneling nanotubes (TNTs) comme voie d’invasion cérébrale du SARS-CoV-2, en analysant leur implication dans la transmission virale entre la microglie et les neurones fœtaux et leurs effets sur le neurodéveloppement à long terme. Nous utiliserons aussi des organoïdes cérébraux dérivés d’iPSC pour étudier les impacts du SARS-CoV-2 sur le cerveau humain. Nous examinerons comment les interactions glie-neurone influencent l’infection et les effets neurodéveloppementaux de l’exposition prénatale au virus. Enfin, nous suivrons le développement neurocognitif des enfants nés de mères infectées pour intégrer une dimension clinique à notre étude.

Ce projet repose sur une collaboration internationale :

• La France (Équipe A), biologist fontamental du trafic membranaire, est leader dans l’étude des Tunneling nanotubes (TNTs) et de la propagation virale, apportant des connaissances essentielles sur le neurotropisme du SARS-CoV-2.
• Le Brésil (Équipes B & D) est spécialisé dans l’utilisation d’iPSC dérivées de patients, les organoïdes cérébraux et les études de cohorte longitudinale, avec le suivi de plus de 550 enfants de 3 mois à 3 ans pour évaluer leurs trajectoires neurodéveloppementales.
• La Grèce (Équipe C) apporte son expertise sur la microglie et l’inflammation neurodéveloppementale, essentielle pour comprendre les risques de TND liés à l’activation immunitaire maternelle.

NeuroDevCOVID vise à identifier de nouveaux mécanismes de communication intercellulaire impliqués dans les déficits cognitifs des patients atteints de TND liés à l’infection maternelle par le SARS-CoV-2. Ce projet pourrait avoir une importance clinique en révélant des cibles thérapeutiques potentielles. À l’échelle mondiale, il s’inscrit dans la recherche sur les effets neurologiques post-COVID et associe des modèles innovants (souris, organoïdes cérébraux, iPSC) à des données humaines pour une large application des résultats. Il ouvre aussi la voie à l’évaluation des risques des futures pandémies virales et de la transmission materno-fœtale, dont les effets peuvent apparaître précocement ou plus tard sous forme de troubles comportementaux. Enfin, sa dimension internationale favorisera de nouvelles collaborations pour mieux répondre aux défis sanitaires liés aux maladies infectieuses émergentes.

Le monkeypox est une maladie virale endémique dans certaines zones d’Afrique de l’Ouest. En dehors de quelques cas d’importation et d’épidémies très localisées autour de ces cas d’importation, jusqu’à présent, la maladie n’existait pas dans les pays du Nord. Depuis début mai 2022, une épidémie de monkeypox s’étend en Europe et aux États-Unis. L’agent responsable, le Monkeypox virux (MPXV) se transmet par contact direct avec les lésions cutanées ou les fluides corporels des personnes infectées, par contact indirect avec la literie et les vêtements, et par voie respiratoire par le biais de grosses gouttelettes. La voie sexuelle n’avait jamais été évoquée auparavant, mais la concentration des cas actuels dans la population des hommes ayant des rapports sexuels avec d’autres hommes (HSH) et la forte prévalence des lésions muqueuses ano-génitales au cours de cette épidémie supportent cette hypothèse.

La cohorte observationnelle MOSAIC vient d’être créée, dans le but de décrire la présentation et l’évolution clinique du monkeypox en Europe, que les patients reçoivent ou non un traitement antiviral. MOVIDA est une sous-étude de cette cohorte, ayant pour objectif principal de déterminer la distribution du MPXV au sein des différents sites anatomiques des participants : peau, muqueuses, gorge, nasopharynx, salive, anus, sang, urine, sécrétions génitales (sperme, sécrétions vaginales). Les objectifs secondaires de la sous-étude sont d’évaluer la durée de positivité des prélèvements aux différents sites (prélèvements répétés dans le temps), la viabilité des virus détectés par PCR (culture cellulaire), la dynamique de l’infection chez les participants recevant ou non un traitement antiviral (dont le teicovirimat), la variabilité génétique intra-individuelle et inter-individuelle (séquençage en technique ultrasensible à partir des prélèvements issus de différents sites chez un même participant, et à partir des prélèvements issus de différents participants), la reprise potentielle d’une réplication virale VIH dans le sang et dans le sperme des participants vivant avec le VIH (mesure de la charge virale VIH dans les deux compartiments), la présence d’autres infections sexuellement transmissibles, l’immunité humorale et cellulaire acquise post-monkeypox (quantification des anticorps anti-MPXV et des réponses spécifiques cellulaires B anti-MPXV), et les concentrations . Un auto-questionnaire explorant les comportements socio-sexuels sera demandé à l’inclusion. De cette manière, les résultats virologiques pourront être corrélés à la présentation clinique initiale et aux pratiques sexuelles. Nous prévoyons d’inclure 100 participants.

Ces résultats devraient permettre de mieux comprendre comment le virus se transmet d’un individu à l’autre, en fonction des comportements sociaux et sexuels, et quelle est l’immunité acquise après la maladie, ce qui est un point clé pour savoir quelle pourrait être la dynamique de l’immunisation contre le monkeypox à l’échelle de cette population. Nos résultats devraient également permettre d’adapter les messages de prévention à destination des populations les plus exposées.

Francisella tularensis sous-espèce tularensis est une bactérie de la menace NRBC, hautement virulente et hautement infectieuse par aérosol et responsable de la tularémie. Sa haute virulence est liée à sa capacité à se multiplier dans le cytosol des macrophages suite à la lyse du phagosome. Cette étape clef est sous le contrôle du système de sécrétion de type VI (T6SS) de Francisella et de ses effecteurs. Malgré son rôle central dans la virulence, le T6SS de Francisella reste très mal connu. Le projet Ft6SS-Méca rassemble un consortium multidisciplinaire alliant cryo-microscopistes, cristallographes, biologistes cellulaires et des microbiologistes cliniques du Centre National de Référence de la Tularémie. Les objectifs du projet sont de résoudre la structure du T6SS de Francisella, les mécanismes de sécrétion et la fonction moléculaire des effecteurs de Francisella. Les approches innovantes développées combinant tomographie, cryo-microscopie électronique, cristallographie, cribles génétiques innovants et approches ciblées devraient permettre de résoudre les mécanismes moléculaires de la sécrétion et des effecteurs du T6SS. A terme, ces connaissances pourraient permettre des traitements spécifiques ciblant cette nanomachine qui est au cœur de la virulence de F. tularensis.

Le projet a pour objectif de développer un modèle animal de la variole du singe (Monkeypox ou MKPX) qui reproduise la pathogénèse et les mécanismes de transmission caractéristiques de l’épidémie qui a émergé en Europe et notamment en France en mai 2022. Notre approche consistera à combiner une exposition cutanée avec une exposition par voie rectale chez le macaque cynomolgus. La susceptibilité de cette espèce à l’infection par le virus monkeypox (MKPXV) est connue, mais la majorité des modèles développées jusqu’à ce jour sont d’évolution aigüe très rapide, en lien avec des modes d’administration intraveineuse du virus ou par voie respiratoire. Notre objectif est de reproduire une infection de type cutanéomuqueuse d’évolution lente. Nous caractérisations les paramètres cliniques, la dynamique de la réplication virale dans les tissus et la réponse naturelle de l’hôte, en particulier la réponse immune innée et adaptive. Le relargage du virus par les muqueuses et dans le liquide séminal sera exploré. Nos équipes possèdent une bonne expérience de la vaccination par le « modified virus Ankara » (MVA). Nous avons caractérisé chez le macaque la qualité de la réponse anticorps et cellulaire et les évènements précoces qui peuvent la moduler en fonction de différents schémas d’immunisation. Cette expertise nous permet, sans délai de mise au point, de proposer dans ce projet l’évaluation chez le macaque d’un schéma court de prophylaxie pré-exposition (deux injections de MVA à 4 semaines d’intervalle) et de prophylaxie post-exposition (immunisation commencée à une semaine après l’infection). En fonction de sa disponibilité pour la recherche préclinique nous utiliserons le vaccin IMVANEX. Alternativement nous utiliserons un stock préclinique de MVA déjà disponible chez le partenaire 2 du projet.