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Malgré des efforts considérables, la tuberculose (TB) reste un problème majeur de santé publique. Il n’existe toujours pas de vaccin efficace contre la TB et des souches de Mycobacterium tuberculosis (MTB) multirésistantes aux antibiotiques, c’est-à-dire résistantes aux deux médicaments antituberculeux de première ligne, la rifampicine et l’isoniazide, continuent d’émerger. La TB sensible aux médicaments peut être guérie en associant jusqu’à 4 antibiotiques pendant 6 mois. Toutefois, il est plus difficile de guérir la TB multirésistante (MDR-TB) et ultrarésistante, qui nécessite jusqu’à deux ans de traitement avec des médicaments de deuxième et de troisième intention plus toxique et plus coûteux, souvent avec un succès limité. De nouvelles stratégies sont nécessaires de toute urgence pour prévenir l’émergence de la résistance aux antibiotiques, raccourcir la durée du traitement et limiter les effets secondaires. Outre le développement de médicaments antituberculeux “classiques” ciblant des facteurs clés de la physiologie de MTB, des approches dirigées contre l’hôte sont apparues comme une stratégie prometteuse pour compléter les antibiotiques existants ou à venir. MTB manipule les voies de signalisation de l’hôte pour affaiblir l’immunité innée et adaptative. Il pourrait donc être possible de reprogrammer le système immunitaire de l’hôte afin de mieux contrôler, voire de tuer, MTB. Les facteurs liés à l’hôte peuvent également influencer la pharmacocinétique et la pharmacodynamique des médicaments antimicrobiens, affectant ainsi leur efficacité et/ou leur toxicité. La combinaison d’antibiotiques avec des molécules ciblant l’hôte pour améliorer leur efficacité est donc très prometteuse pour améliorer le traitement des infections bactériennes, y compris la TB.

Nous proposons ici d’utiliser une combinaison d’approches immunologiques et d’imagerie à haut débit pour identifier des composés dirigés contre l’hôte qui pourraient améliorer l’efficacité des antibiotiques contre la TB.

Nos objectifs sont les suivants

1. i) Identifier des molécules qui pourraient améliorer l’efficacité de la bédaquiline et du linézolide, deux médicaments utilisés pour traiter des patients atteints de MDR-TB qui ne répondent pas au traitement ou de XDR-TB. Nous identifierons ces composés en criblant dans des macrophages humains infectés par MTB, une bibliothèque de composés approuvés par la Food and Drug Administration américaine ou testés dans des essais cliniques de phase I, à l’aide de la microscopie confocale automatisée à haut débit.
2. ii) Caractériser in vitro les mécanismes moléculaires des molécules les plus prometteuses identifiées ci-dessus.

Étant donné que ce projet identifiera de nouveaux facteurs de l’hôte et composés chimiques capables de potentialiser l’efficacité des antibiotiques, les résultats de ce projet auront un impact important et un potentiel translationnel élevé. Ils pourraient permettre le développement de stratégies innovantes pour combattre les infections bactériennes au-delà de la TB.

Le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) se procure son enveloppe lipidique par bourgeonnement de la membrane plasmique des cellules hôtes infectées. Plusieurs études ont montré que la membrane du VIH-1 diffère de la membrane cellulaire de l’hôte, notamment en étant enrichie en lipides spécifiques tels que la sphingomyéline (SM) et la phosphatidylsérine. Ceci suggère que les virus bourgeonnent de la membrane hôte à partir de sous-domaines, existants ou induits. La composante minimale requise pour l’assemblage du VIH-1 à la membrane plasmique est la protéine virale Gag, car son expression est suffisante pour promouvoir la formation de particules de type viral dont l’enveloppe lipidique est dérivée de la membrane de la cellule hôte. La liaison de Gag à la membrane plasmique dépend du phosphatidylinositol 4,5-bis phosphate (PI(4,5)P2), lipide chargé négativement. Dans la membrane plasmique de cellules de mammifères, les lipides sont distribués de façon asymétrique, ainsi PI(4,5)P2 et PS sont dans le feuillet interne alors que SM et Chol forment des domaines caractéristiques dans le feuillet externe. L’une des questions essentielles concernant l’assemblage du VIH-1 est de savoir comment la liaison de Gag au PI(4,5)P2 du feuillet interne recrute les domaines riches en SM du feuillet externe. Dans ce projet, notre objectif est de déchiffrer les mécanismes moléculaires de la sélection par Gag de son environnement lipidique spécifique à la membrane plasmique des cellules hôtes.

    Nous avons développé des peptides/protéines originaux qui lient des lipides spécifiques, ainsi que de petites molécules fluorescentes pour suivre les propriétés physiques des biomembranes. Ces outils seront utilisés pour étudier la distribution des lipides et les propriétés physiques de la membrane lors de l’assemblage de Gag, à l’aide de techniques de microscopie avancées telles que la microscopie à super-résolution et la microscopie électronique, en combinaison avec des expériences de génétique et de biologie cellulaire. Ce projet comprend trois objectifs principaux :

1) Déterminer l’environnement lipidique autour de Gag dans la membrane plasmique. En utilisant des cellules fixées, nous examinerons la répartition détaillée de divers lipides dans la membrane plasmique lorsque Gag se lie à la membrane plasmique des cellules HeLa. Ceci permettra de clarifier l’existence d’un milieu lipidique défini autour de Gag.

2) Rechercher de quelle manière les lipides sont recrutés autour de Gag lors de son assemblage. En utilisant des cellules vivantes, nous étudierons la dynamique des domaines lipidiques et les propriétés physiques locales de la membrane lors de l’assemblage de Gag. Ceci permettra de clarifier comment sont recrutés les lipides autour de Gag et si leur redistribution induit des propriétés physiques particulières de la membrane.

3) Examiner les effets de manipulation génétique des lipides de l’hôte et de molécules perturbant les domaines lipidiques sur l’environnement lipidique de Gag et sur son assemblage. Nous examinerons ainsi l’impact de la manipulation génétique de la composition en acides gras des lipides et de petits composés altérant les domaines lipidiques sur la liaison de Gag à la membrane plasmique et la composition lipidique de son environnement. Cela permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires du recrutement des lipides par Gag.

Cette étude devrait permettre d’identifier des cibles lipidiques pour une thérapie anti-VIH. La rapidité de la mutagenèse virale et l’émergence de souches résistantes représentent un enjeu majeur pour l’efficacité des médicaments utilisés en tri-thérapie. Le ciblage des lipides de l’hôte qui ne sont pas affectés par les mutations du virus pourrait s’avérer être une approche originale pour développer de nouveaux médicaments anti-VIH permettant de surmonter ces limitations.