Winning projects and candidates

La tuberculose (TB) demeure l’une des maladies infectieuses les plus meurtrières au monde, et l’émergence de souches de Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) résistantes aux antibiotiques compromet l’efficacité des traitements actuels. De nouvelles stratégies thérapeutiques sont donc nécessaires. Au cours de l’infection, M. tuberculosis est soumise à un stress génotoxique généré par la réponse immunitaire de l’hôte et l’exposition aux antibiotiques. Pour survivre, la bactérie mobilise des mécanismes de réparation de l’ADN qui, tout en préservant l’intégrité du génome, favorisent l’émergence de résistances par leur activité mutagène. Pourtant, ces voies restent encore mal caractérisées et largement sous-exploitées comme cibles thérapeutiques. De plus, les processus moléculaires par lesquels le système immunitaire de l’hôte endommage l’ADN de M. tuberculosis sont toujours inconnus.

Le projet d’initiation TB-DNABREAK propose de tester si l’inhibition des voies de réparation de l’ADN de M. tuberculosis, combinée à l’induction du stress génotoxique induit par l’hôte, peut ouvrir la voie à une nouvelle approche thérapeutique innovante. Deux objectifs complémentaires seront menés : (i) développer une stratégie de criblage en cellule entière pour identifier de petites molécules inhibitrices de voies de réparation de l’ADN chez M. tuberculosis et (ii) exploiter une souche rapporteur de mycobactérie permettant de détecter les dommages à l’ADN subis par le pathogène au sein de l’hôte et de réaliser un criblage pilote de composés amplifiant les réponses génotoxiques immunitaires.

Le projet s’appuiera sur des approches de génétique moléculaire, des systèmes fluorescents innovants et du criblage à haut débit de petites molécules. La méthode de split-GFP bipartite sera utilisée pour détecter des interactions protéiques clés de la réparation de l’ADN et identifier des inhibiteurs, tandis qu’une souche rapporteur fluorescente de mycobactérie permettra de visualiser les lésions de l’ADN subies par la bactérie aussi bien in vitro que lors de l’infection et permettra un premier crible de petites molécules activatrices de la génotoxicité générée par l’hôte.

Durant une année, ce projet d’initiation fournira des outils et des preuves de concept importants : un outil de criblage de molécules inhibitrices de la réparation de l’ADN chez M. tuberculosis, une souche rapporteur mycobactérienne pour la détection des dommages génotoxiques subis lors de l’infection, et de premières molécules candidates ciblant les voies de réparation bactériennes ou la réponse génotoxique de l’hôte. Ces avancées établiront les bases d’approches thérapeutiques anti-tuberculeuses innovantes, pensées pour maximiser l’élimination du pathogène tout en limitant l’acquisition de résistances aux antibiotiques.

Les macrophages jouent un rôle central dans la surveillance immunitaire grâce à leur capacité exceptionnelle de macropinocytose. Cette fonction, bien que cruciale pour l’échantillonnage de l’environnement, les expose en permanence à des agents infectieux, notamment les virus. Nos travaux récents ont identifié GAS7 (Growth Arrest–Specific 7) comme un régulateur clé de l’actine dans ces cellules. GAS7 contrôle les extensions membranaires (ruffles) et la micropinocytose via Rac1. Paradoxalement, GAS7 favorise donc à la fois l’internalisation de virus mais en même temps, confère aux macrophages qui l’expriment, une meilleure résistance aux infections virales. L’absence de GAS7 entraîne une hyperactivation de Cdc42 et une augmentation des taux globaux de traduction protéique, ce qui favorise la réplication de nombreux virus. Ainsi, GAS7 apparaît responsable d’un mécanisme constitutif de défense antivirale, distinct des réponses innées inductibles classiques.

Or, nos données révèlent que HIV-1 échappe à cette restriction, contrairement à HIV-2 et aux autres virus testés. De plus, nous avons observé que la protéine Gag de HIV-1 interagit avec GAS7 alors que celle de HIV-2 ne le fait pas. Cette singularité offre une opportunité unique de décrypter les bases moléculaires de la restriction GAS7 et de la résistance de HIV-1 à cette restriction.

Le projet s’articule autour de trois objectifs complémentaires :

1. Analyser la sensibilité différentielle de HIV-1 et HIV-2 à GAS7, en identifiant le ou les stades du cycle viral affectés par cette restriction. Des virus monocycles pseudotypés seront utilisés pour standardiser l’entrée et mesurer la production virale et la traduction de protéines.
2. Décrypter les bases phylogénétiques et structurales de l’interaction Gag–GAS7, en comparant des variants naturels de Gag issus de SIV et de HIV, et en utilisant des chimères de domaines capsidiques. Les interactions seront quantifiées grâce au système Split NanoLuc et validées fonctionnellement dans les macrophages. Enfin, la génération de chimères Gag HIV-1/HIV-2 permettra d’établir un lien de causalité entre interaction et résistance.
3. Évaluer l’impact de Gag de HIV-1 sur la biologie de GAS7, notamment sa localisation subcellulaire, son oligomérisation, sa régulation de la macropinocytose et la résistance croisée à d’autres virus. Des approches de microscopie confocale et électronique, d’immunoprécipitation et de tests fonctionnels d’internalisation seront mobilisées.

Méthodes et moyens :

le projet s’appuie sur des outils déjà maîtrisés (culture de macrophages primaires, imagerie en temps réel, immuno-EM, tests de traduction, Split NanoLuc, co-immunoprécipitations). Les constructions virales et les variants Gag proviennent de collaborations établies (ENS Lyon, Institut Pasteur, Institut Curie). Les approches de biologie cellulaire seront intégrées à des analyses structurales et évolutives.

Échéancier :

• Année 1 : réalisation complète de l’Aim 1 et premiers criblages NanoLuc (Aim 2).

• Année 2 : génération et tests des chimères Gag (Aim 2), poursuite des expériences sur GAS7/Gag (Aim 3). Rédaction et soumission d’un premier manuscrit.

• 18 mois : finalisation des études sur l’impact de Gag sur GAS7 (Aim 3).

Résultats attendus :

Le projet permettra de :

• Dévoiler le mécanisme moléculaire par lequel HIV-1 échappe à une restriction constitutive des macrophages.

• Identifier les déterminants structuraux de l’interaction Gag–GAS7 et leur rôle évolutif.

• Démontrer si HIV-1 Gag reprogramme activement la biologie de GAS7 pour faciliter sa réplication.

Au-delà du cas du VIH, ces résultats fourniront des connaissances fondamentales sur les mécanismes immunitaires constitutifs et positionneront GAS7 comme un acteur inédit et prometteur dans les défenses antivirales. Ils pourraient ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques, visant à renforcer l’immunité innée ou à bloquer les mécanismes d’évasion virale.

Contexte: Le virus Zika (ZIKV) est un arbovirus tératogène avec un fort potentiel d’émergence. ZIKV persiste dans le tractus génital masculin des mois après la clairance systémique, permettant ainsi sa transmission sexuelle prolongée. Outre sa contribution à la propagation de la maladie, la persistance de virus infectieux dans le sperme constitue une menace pour les femmes enceintes et leurs fœtus, l'exposition au sperme infecté augmentant le risque d'infection congénitale. Il est donc crucial de comprendre les raisons de l’excrétion séminale prolongée du ZIKV.

Résultats obtenus: Grâce à nos modèles uniques combinés à des analyses in vivo, nous avons démontré que ZIKV infecte le testicule humain et se réplique de manière persistante dans les cellules germinales testiculaires (TGC), qui constituent le principal réservoir du virus dans le sperme des hommes infectés (Matusali et al, JCI 2018; Mahé et al, Lancet Infect Dis 2020). Nous avons révélé que les TGC humaines ne déclenchent pas de réponse antivirale lors de l’infection par le ZIKV ou après stimulation par le PolyI:C, et qu'une sous-population de TGC n'exprime pas le récepteur de l'interféron de type I (IFN) (Kuassivi et al, Front Immunol 2022), soulignant les caractéristiques immunitaires innées particulières de ces cellules réservoir.

Objectifs: L'objectif de ce projet est d'approfondir notre compréhension des mécanismes précoces qui permettent au ZIKV de persister dans les TGC. Nos objectifs spécifiques sont d'élucider les facteurs cellulaires (WP1) et viraux (WP2) qui permettent au ZIKV de se répliquer dans les TGC sans déclencher de réponse antivirale de l'hôte ni de mort cellulaire pendant la phase aiguë, favorisant ainsi une réplication virale prolongée.

Notre projet repose sur l'utilisation de TGC humaines primaires et de techniques que nous maîtrisons parfaitement.

Dans le WP1, nous allons:

1. Décrypter les mécanismes de la faible réponse antivirale des TGC au ZIKV. Nos données préliminaires montrent que les TGC expriment de faibles niveaux de MAVS, une protéine essentielle pour activer la réponse antivirale innée lors de l’infection par ZIKV. A l’inverse, les TGC expriment des niveaux élevés de protéines d'autophagie connues pour interagir avec MAVS et la réplication du ZIKV. Nous déterminerons le rôle de l'autophagie sur les réponses innées et la réplication du ZIKV dans les TGC.
2. Déterminer la capacité des populations de TGC infectées par ZIKV à répondre à l'activité antivirale des IFN-I/III. Nos données préliminaires montrent une réponse limitée des TGC à l'IFN-I exogène et l’absence d'expression de son récepteur dans une population de TGC. Nous étudierons l'expression et la signalisation des récepteurs des IFN-I/III dans les TGC, et nous déterminerons l'effet du traitement par IFN-I et III sur la réplication du ZIKV pour révéler d'éventuelles cellules réservoirs résistantes aux IFN.

Dans le WP2, nous utiliserons des chimères ZIKV/DENV pour identifier les protéines virales responsables du tropisme de ZIKV pour les TGC et de sa réplication non-cytopathique. Nos données préliminaires montrent en effet que le virus de la Dengue (DENV) n'infecte pas les TGC, ce qui en fait un contrôle idéal. Ces résultats établiront les bases d'une compréhension approfondie des interactions moléculaires entre le ZIKV et ses cellules réservoirs, et fourniront un modèle prédictif pour évaluer le potentiel d'autres virus émergents à persister dans les TGC.

Résultats attendus: À la fin de ce projet de trois ans, nous espérons dévoiler de nouveaux mécanismes régissant les réponses antivirales et la survie des cellules germinales testiculaires infectées par ZIKV. Au-delà de ZIKV, les découvertes et les modèles générés offriront une base solide pour anticiper la capacité d'autres virus émergents à établir des infections similaires et ainsi persister dans le sperme. Dans l'ensemble, ce projet approfondira notre compréhension des mécanismes précoces de la persistance virale dans un réservoir cellulaire clé. Ces avancées pourraient ouvrir la voie à de nouvelles stratégies de prévention de la transmission sexuelle prolongée du ZIKV et d'autres virus émergents.

La tuberculose (TB), causée par Mycobacterium tuberculosis (Mtb), demeure un défi majeur de santé publique, responsable d’environ 1,6 million de décès par an malgré l’existence de vaccins et de traitements. Répondre à cette crise nécessite de mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent la pathologie tuberculeuse. Bien que le système nerveux soit de plus en plus reconnu comme un régulateur de l’immunité, son rôle spécifique dans la TB reste largement inexploré. Dans le poumon, les nerfs autonomes et sensoriels, les cellules de Schwann (SC) et les macrophages associés aux nerfs (NAM) constituent une « niche neuro-immunitaire » intégrant des signaux neuronaux et immunitaires. Située autour des bronches, des voies aériennes et des vaisseaux, cette niche pourrait influencer la formation des granulomes, la persistance bactérienne et les lésions tissulaires. Nos études préliminaires montrent que l’infection par Mtb remodèle profondément l’innervation pulmonaire, augmente l’expression de facteurs neurotrophiques et recrute SC et NAM dans les tissus infectés. Dans des modèles viraux, les NAM protègent le poumon en limitant l’inflammation délétère via l’interleukine 10 (IL-10) et la voie de l’interféron de type I (IFN-I), tandis que les SC maintiennent la santé nerveuse et assurent un soutien trophique par des facteurs tels que le GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor). Leur rôle dans la TB reste toutefois inconnu. Ce projet sera le premier à explorer la niche neuro-immunitaire pulmonaire dans la TB, à travers trois objectifs intégrés : (i) déterminer comment la croissance et le remodelage des nerfs péribronchiques se produisent au cours de l’infection, (ii) caractériser la distribution, la reprogrammation et les fonctions immunomodulatrices des SC, et (iii) analyser le rôle des NAM dans l’organisation des granulomes et la régulation immunitaire, en se focalisant sur les voies IFN-I et neurotrophiques. Grâce à des modèles murins innovants, des approches multi-omiques (transcriptomique et protéomique spatiale, scRNA-seq) et de l’imagerie avancée, les résultats seront validés dans des tissus de primates non-humains et de patients TB afin d’assurer leur pertinence translationnelle. En révélant comment SC et NAM intègrent les signaux neuro-immunitaires, ce projet établira la niche neuro-immunitaire pulmonaire comme un nouvel axe de la pathogenèse tuberculeuse et identifiera des voies ciblables pour de futures thérapies dirigées contre l’hôte.

Les virus des hépatites A (HAV) et E (HEV) sont les deux causes d’hépatite virale à transmission entérique, qui diffèrent notamment par leur réservoir et l’évolution clinique. Le HAV est strictement humain avec une transmission féco-orale. La fréquence des symptômes et la sévérité clinique augmentent avec l’âge, mais il n’y a jamais de persistance et les réinfections ne sont pas décrites. Le spectre d’hôte du HEV est fonction de son génotype. Les HEV-1 et -2 sont strictement humains avec une transmission féco-orale, l’infection peut être particulièrement sévère chez la femme enceinte et il n’y a pas de persistance virale. Les HEV-3 et -4 infectent l’homme et l’animal, avec les suidés comme réservoir principal. Leur transmission est zoonotique, l’infection est le plus souvent spontanément résolutive, mais peut devenir chronique chez les patients immunodéprimés. Pour les génotypes humains comme zoonotiques, des séroréversions et des réinfections sont décrites. Les interférons (IFN) jouent un rôle primordial dans la réponse précoce de l’hôte contre les infections virales. Ils activent des voies de signalisation conduisant à l’expression de centaines de gènes stimulés par l’IFN (ISGs), ce qui instaure un état antiviral dans la cellule infectée et les cellules voisines. Cette réponse joue un rôle clé dans le contrôle de la réplication virale et le développement d'une réponse adaptative robuste. L’objectif de ce projet est de caractériser cette réponse antivirale de manière différentielle au cours de l’infection par le HAV ou le HEV pour mieux appréhender la relation dynamique entre le pathogène et l'hôte et comprendre les facteurs qui sous-tendent la réussite de l'élimination du HAV et ceux de la persistance du HEV. Dans une première partie, nous réaliserons une analyse transcriptomique (RNA-seq) afin d’identifier les voies de signalisation activées et les types d’IFN et d’ISGs différentiellement exprimés au cours de l’infection par plusieurs souches adaptées de HAV et HEV-3 in vitro, dans les cellules d’origine hépatique HepG2/C3A. Ces résultats seront ensuite validés dans les cellules HepaRG et des comparaisons entre plusieurs génotypes de HAV et HEV seront réalisées. En parallèle, une même analyse transcriptomique sera réalisée à partie de biopsies de foie prélevées sur des patients souffrant d’hépatite A ou E. Les données obtenues pour les deux virus feront l’objet d’une analyse comparative. Ces travaux permettront d’identifier les voies de signalisation et les effecteurs de la réponse antivirale de l’hôte susceptibles de jouer un rôle dans la l’infection par le HAV et le HEV et l’élimination ou la persistance de ces deux virus. Ces données sont primordiales pour l’élaboration de futurs projets de recherche qui caractériserons de façon plus approfondie ces facteurs cellulaires et qui pourraient aboutir à l’identification de nouvelles stratégies de contrôle des virus hépatotropes.  

À ce jour, la greffe allogénique de cellules souches hématopoïétiques (allo-HSCT) demeure la seule intervention ayant démontré une réduction reproductible et profonde du réservoir VIH chez les personnes vivant avec le VIH (PVVIH). Dix cas ont été documentés de personnes ayant atteint une guérison ou une rémission durable de l’infection par le VIH en l’absence de traitement antirétroviral (ART) après allo-HSCT. Neuf d’entre elles ont reçu des greffes de donneurs homozygotes ou hétérozygotes pour la mutation CCR5Δ32. Cependant, une diminution substantielle du réservoir viral est également observée après allo-HSCT avec des cellules de donneurs CCR5wt/wt, mettant en évidence le rôle essentiel du conditionnement et de l’immunité allogénique dans la réduction du réservoir du VIH. Si certains cas antérieurs de PVVIH greffés avec des cellules de donneurs CCR5wt ont expérimenté un rebond viral après interruption de l’ART, le cas plus récent du « patient de Genève » a démontré qu’une rémission durable du VIH-1 était également possible dans ce contexte.

Nous proposons un essai clinique destiné à évaluer le contrôle du VIH lors d’une interruption analytique de l’ART en présence de deux anticorps largement neutralisants (bNAbs) chez des PVVIH ayant reçu une allo-HSCT avec des cellules de donneurs CCR5wt/wt. Il s’agit d’un essai clinique franco-espagnol multicentrique, à bras unique, de phase II, exploratoire et de preuve de concept. Un nombre prédéfini de participants se verront proposer l’arrêt de leur traitement antirétroviral, tout en recevant une immunothérapie transitoire, spécifique anti-VIH, utilisant les bNAbs à action prolongée  3BNC117LS et 10-1074LS.

Notre hypothèse est que l’administration de 3BNC117LS et 10-1074LS pendant l’interruption de traitement contribuera à maintenir un contrôle de la réplication virale en cas de réactivation du virus à partir de cellules infectées résiduelles persistant après allo-HSCT. Cet effet pourrait être obtenu par le renforcement de réponses immunitaires autologues et par l’élimination de ces cellules infectées grâce à des mécanismes cytotoxiques médiées par les anticorps. En synergie avec les effets bénéfiques de l’allo-HSCT, cette approche vise à favoriser un contrôle durable de la réplication du VIH après l’interruption de traitement dans le contexte d’une greffe CCR5wt.