Winning projects and candidates

Contexte et rationnel

Mycobacterium tuberculosis (Mtb), bactérie causale de la tuberculose (TB), est l'agent bactérien le plus mortel au monde et associé à l'émergence de la multirésistance. Le granulome est central dans l'immuno-pathogénie de la TB, jouant le rôle d’incubateur de mycobactéries. Sa composition cellulaire et son microenvironnement déterminent sa trajectoire. Des données récentes indiquent que les cellules Natural Killer (NK) NK sont indispensables au contrôle de la TB, au carrefour de l'immunité innée et de l'immunité adaptative. En contexte hyper-endémique, il a été suggéré que les individus "résistants innés" ne développent pas la TB grâce à l'activité protectrice des cellules NK. Dans le contexte de TB active, le contrôle des mycobactéries dans les granulomes est associé à une réponse adaptative Th1-Th17 cytotoxique et une proportion in situ plus élevée de cellules T/NK. Les cellules NK sont donc des candidates intéressantes comme biothérapie adjuvante.

Objectifs

L'objectif du projet NaKiTi est d'utiliser un modèle organoïde humain pour étudier la composition cellulaire et le microenvironnement immunorégulateur du granulome infecté par Mtb chez les individus naïfs et présentant une infection tuberculeuse latente (LTBI). De plus, en tirant parti du cadre conceptuel de l'immunothérapie du cancer, nous testerons une intervention adjuvante basée sur le transfert adoptif dans le modèle de cellules NK activées. Les signaux produits par le microenvironnement du granulome Mtb qui régulent l'activité des cellules NK seront étudiés. Plus spécifiquement, l'infection par Mtb de PBMCs naïfs renseignera sur l'interaction primaire entre les agrégats de macrophages infectés et les cellules NK et permettra de déterminer si une biothérapie de cellules NK activées peut induire l'éradication de Mtb. L'infection par Mtb des PBMCs d’individus LTBI permettra de comprendre l'interaction dynamique entre les cellules NK et les cellules T, et de déterminer si une biothérapie de cellules NK activées stimule l'activité des cellules T en aval.

Methodes

Nous utiliserons un modèle optimisé de granulome spatio-temporel in vitro 2.5 dimensionnel basé sur les cellules mononuclées sanguine humaines (PBMC) formant une monocouche sur une matrice extracellulaire s’organisant en agrégats granulomateux microscopiques en réponse à la souche virulente de Mtb H37Rv et avirulente H37Ra. La charge mycobactérienne et la composition du microenvironnement des granulomes seront étudiées à différents temps par l’étude : (i) du morphotype des granulomes par un score microscopique. (ii) Du microenvironnement immunitaire par la mesure des cytokines Th1, Th17, Th2 et de chimiokines clés dans les surnageants, ainsi que de l'enzyme indoleamine 2-3 dioxygénase. (iii) Immunophénotypique des cellules NK et T par analyse en cytométrie spectrale des principaux marqueurs d'expression. (iv) Du contrôle de l'infection à Mtb par comptage des unités formant colonies après rupture du granulome et lyse cellulaire, ainsi que de la dormance de Mtb en cultivant des bactéries du même micro-puits avec ou sans surnageant de culture filtré de la phase logarithmique tardive pour ressusciter les mycobactéries dormantes.

Calendrier

Le projet NaKiTi durera 36 mois, comprenant une première phase d'optimisation du modèle (T0 à mois 12). Puis une deuxième phase consacrée à la collecte des résultats caractérisant l'immuno-régulation et la trajectoire des granulomes (mois 12 à 24), suivie d’une troisième phase consacrée aux expériences de transfert adoptif (mois 18 à 30). La dernière phase consistera à analyser, valoriser et diffuser les résultats de NaKiTi (mois 30 à 36).

Retombées

Ce modèle préclinique in vitro de granulome humain infecté par Mtb permettra de disséquer les voies immuno-régulatrices de l’activité des cellules NK dans le granulome et son micro-environnement. Le modèle permettra de valider si une biothérapie adjuvante par cellules NK activées augmente la clairance bactérienne et restreint la trajectoire des granulomes infectés par Mtb. Il s'agit de la première étape d'une stratégie de recherche visant à tester l'utilité d'une telle biothérapie dans la TB.

Le virus de l'immunodéficience humaine 1 (VIH-1) est un agent pathogène humain important qui persiste sous forme de réservoir et nécessite un traitement antirétroviral continu. L’incapacité du système immunitaire à éliminer l’infection par le VIH-1 est au moins en partie due à une activation immunitaire sous-optimale. Bien que le récepteur cGAS (cyclic GMP-AMP synthase) ait été proposé comme principal détecteur d’ADNs double brins (ADNdb) dérivés du VIH-1, ils sont de mauvais inducteurs de réponses antivirales car leur accessibilité est limitée. Les ADN simple brin (ADNsb) peuvent se former au cours du cycle de réplication du VIH-1, mais la manière dont ils induisent des réponses inflammatoires est très peu étudiée. Nous proposons ici d'explorer leur rôle dans la réponse immunitaire innée à l'infection par le VIH-1.

Nos données préliminaires montrent que la détection d’ADNsb est déclenchée dans les cellules immunitaires et non immunitaires, conduisant à l'activation des réponses d'interféron de type I (IFN) et associées au facteur nucléaire kappa B (NF-kB). Nous montrons que ces réponses à l’ADNsb peuvent être indépendantes du récepteur cGAS. Des analyses protéomiques réalisées dans des cellules humaines immunitaires et non immunitaires nous ont permis d'identifier et de valider des réseaux de protéines qui interagissent spécifiquement avec les ADNsb dans le cytosol. Nous souhaitons maintenant étudier le rôle joué par ce réseau de récepteurs et de modulateurs spécifiques des ADNsb dans la réponse intrinsèque des cellules dans le contexte de l'infection par le VIH-1. Pour cela, nous proposons un projet suivant deux axes :

1. Dissection du rôle des réseaux de protéines liant l'ADNsb dans la reconnaissance du VIH-1 dans ses cellules cibles.

2. Description du rôle de la détection des ADNsb au cours de l'infection par le VIH-1.

Nous utiliserons une approche de criblage ciblée basée sur la technologie CRISPR/Cas9 et des inhibiteurs spécifiques. Nous analyserons le rôle de la détection des ADNsb dans la régulation des réponses immunitaires innées à l'infection par le VIH-1 ainsi que dans sa réplication. Les travaux proposés apporteront une compréhension du rôle joué par les ADNsb dans l’immunité innée et dans la réponse à l’infection par le VIH-1. Ce travail ouvrira un nouveau champ de recherche et entraînera potentiellement des bénéfices pour les patients infectés par le VIH-1 en permettant d’envisager de nouvelles approches pour stimuler les réponses immunitaires antivirales.

Objectifs. Les infections sexuellement transmissibles (IST) demeurent une préoccupation majeure en santé publique mais leur épidémiologie en France est relativement mal connue. Ce projet propose d'exploiter des outils de modélisation statistique pour analyser au mieux des données existantes d'incidence d'IST virales, avec un focus sur le VIH et les HPV, afin de mieux comprendre la propagation de ces infections en interaction avec le microbiote vaginal. Il se focalise sur deux IST en particulier : celles causées par le VIH et par les papillomavirus humains (HPV) à haut risque.

Situation du sujet. Les données exploitées proviendront de trois sources, qui nous fourniront des éclairages complémentaires : des données de dépistage national réalisées par le réseau de laboratoires de ville CERBA, des données d'un des plus grands centres de dépistage gratuits nationaux et, enfin, le Système National des Données de Santé (SNDS). Plusieurs des membres du consortium ont déjà un accès permanent au SNDS. De plus, il regroupe des expertises de points en biostatistiques, en épidémiologie et en virologie clinique.

Problématique. Ce projet porte autour de l'utilisation de la modélisation statistique pour mieux comprendre la propagation d'IST virales. Il visera à répondre à cinq questions en particulier :

1. Le dépistage sans ordonnance est-il un levier à privilégier dans la lutte contre le VIH ?
2. Existe-t-il des disparités spatio-temporelles en France dans la détection du VIH et sa prévalence ?
3. Les personnes vivant en France ont-elles toutes les mêmes risques d'exposition aux HPV ?
4. Quelle est la dynamique des coinfections génitales entre HPV ?
5. Quelle est l'incidence des vaginoses bactériennes récurrentes en France et quelle est leur association avec des IST virales ?

Méthodes. Ce projet reposera essentiellement sur de la modélisation statistique. Il mettra en jeu des techniques de pointe pour l'analyse des données spatio-temporelles, permettant de corriger au mieux les biais d'autocorrélation inhérents à ce type de données. Il utilisera aussi des outils très fins, comme l'approche par contrôles synthétiques afin de quantifier au mieux l'apport de politiques locales de prévention (en l'occurrence les départements pilotes pour la politique au labo sans ordo. Enfin, il exploitera des modèles de survie permettant de prendre en compte la nature censurée des données. Ces modèles seront appliqués à des bases de données générées et stockées localement ainsi qu'à celle du SNDS via la plateforme d'accès dédiée.

Échéancier des travaux. Le projet est prévu pour durer trois ans. La première année permettra d'obtenir les autorisations éthiques (notamment pour l'accès au SNDS) et de recruter un-e ingénieur-e en biostatistiques. Les analyses sur les bases de données existantes, notamment celle des laboratoires CERBA) pourront aussi débuter rapidement. La seconde année portera sur les analyses descriptives liées au SNDS. Enfin, la troisième année verra la réalisation des pans les plus ambitieux du projet, notamment l'analyse des interactions entre microbiote vaginal et IST virales.

Résultats attendus. Ces travaux nous fournirons des éclairages détaillés à différents niveaux, du local au national. Ils permettront d'optimiser les politiques de dépistage, de traitement et de prévention des IST en France à un niveau régional en tenant compte des disparités géographiques de prévalence et d'incidence. Enfin, ils amélioreront notre compréhension de la biologie des IST virales étudiées, par exemple au niveau de leurs interactions en coinfections ou avec le microbiote vaginal.