Winning projects and candidates

TLR7 et TLR8 sont des récepteurs Toll dont les gènes sont codés sur le chromosome X. Ils sont présents dans les endosomes et sont activés par des séquences d’ARN simple brin provenant de virus comme le VIH-1. Ils sont exprimés simultanément par les lymphocytes T  (LT) CD4+ et les monocytes, et l’interaction entre VIH-1 et TLR7 ou TLR8 peut avoir des impacts fonctionnels distincts sur les LT CD4+ humains ou les monocytes. En particulier, il a été récemment montré que la stimulation des LT CD4+ humains avec des ligands de TLR8 amplifie l’activation via le TCR, la production de cytokines pro-inflammatoires et promeut leur différenciation en cellules effectrices Th1/Th17. L’activation de TLR8 favorise la réplication du VIH-1 et induit la réversion de la latence dans les LT CD4+ de patients VIH+ avirémique. Nous avons établi que TLR8, comme TLR7, sous leur forme clivée active, sont bien exprimés dans les LT CD4+ d’hommes et de femmes. En visualisant les transcrits primaires en RNA FISH, nous avons démontré que le gène TLR8, comme TLR7, échappe à l’inactivation du chromosome X dans les LT CD4+ et les monocytes, et présentent également un profil d’expression distinct sur le chromosome X actif, co-dépendant chez les femmes, et mutuellement exclusif sur l’X des hommes. Par conséquent, à l’échelle unicellulaire les cellules exprimant les deux gènes simultanément sont 7-fois moins fréquentes chez les hommes comparées aux femmes. Ces résultats indiquent que les gènes TLR7 et TLR8 forment un cluster de gènes corégulés que nous avons appelé « X-linked Toll-like receptor locus » (Youness et al., soumis). La prise en compte du sexe dans l’analyse des interactions VIH-1/LT CD4 nous apparait donc essentiel, ce qui curieusement n’a jamais été pris en considération jusqu’à présent.

            Nos objectifs seront d’étudier 1) s’il existe un biais du sexe dans l’infection par le VIH-1 dans les cellules T CD4+ et 2) si l’expression bi-allélique de TLR8 dans les LT CD4+ de femmes leur donne un avantage dans l’infection et/ou la réversion de la latence des LT CD4+ infectées.

            Ce projet s’articulera autour de 3 objectifs spécifiques :

1) Impact de l’activation de TLR8 sur la permissivité à l’infection par le VIH-1 des LT CD4+ activés en fonction du sexe

2) Rôle de TLR8 dans l’infection VIH-1 dans les LT CD4+ provenant d’un tissu lymphoïde, les amygdales, en fonction du sexe

3) Impact de l’activation de TLR8 sur la réversion du VIH-1 latent dans les LT CD4+ en fonction du sexe.

            Notre hypothèse de travail est que le bais de sexe dans l’infection VIH-1 pourrait être lié à un biais de sexe dans la susceptibilité à l’infection productive des LT CD4+ et/ou à un biais de sexe dans l’établissement du réservoir latent. Cette différence liée au sexe pourrait être intrinsèque aux LT et dû à l’expression différentielle du récepteur TLR8 codée par l’X entre les cellules T CD4+ d’hommes et de femmes. Une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les facteurs biologiques liés au sexe impactent l’inversion de la latence et la persistance du VIH-1 pourrait promouvoir le développement d’approche thérapeutique spécifique à chaque sexe.

La réalisation de charges virales ARN VIH est indispensable au suivi des patients infectés mais peut être limitée par des difficultés de collecte des échantillons dans les zones isolées des pays à ressources limitées. Le dépôt de sang sur buvard à partir de sang collecté par piqûre au bout du doigt (DBS) été proposé pour faciliter la collecte. Cependant les performances des techniques de charges virales réalisées à partir de ces DBS sont médiocres notamment à cause de la présence d’ADN VIH dans ce type de prélèvement. La société Roche commercialise depuis peu un dispositif innovant qui permet la séparation du plasma au moment du dépôt : la Plasma Separation Card (PSC). L’objectif de cette étude sera de tester ce nouveau DBS dans 3 laboratoires (Libreville, Abidjan et Rouen) pour vérifier les affirmations de Roche, voir s’il peut être utilisé avec d’autres trousses et automates de charges virales et vérifier s’il peut être utilisé pour réaliser des séquençages de résistance.

En dépit d’énormes efforts pour le développement d’un traitement contre le virus de l’hépatite B (VHB), aucun traitement n’a permis d’éliminer le VHB lors d’infections chroniques, que ce soit par l’utilisation de drogues (antiviraux, immunomodulateurs, anticorps monoclonaux…) ou de vaccination thérapeutique. Récemment, de nouvelles stratégies prometteuses ont émergé, dites combinatoires, proposant le ciblage de mécanismes immunologiques et virologiques pour favoriser la clairance fonctionnelle du virus. Les avancées de la nanomédecine permettent d’optimiser ces approches, via l’utilisation de nanoparticules (NP) capables de délivrer spécifiquement un candidat médicament dans le foie, ou dans certaines sous-populations cellulaires. C’est ainsi qu’un récent article montre l’intérêt d’utiliser le peptide PreS1, en surface de NP pour cibler les hépatocytes. Grace au partenariat avec l’équipe du Dr D. Durantel, et notre plateforme de délivrance d’actifs par des NP biodégradables, nous avons pu démontrer que le traitement par des NP chargées en ligand de Toll-Like-Receptor de type 2 (TLR2, Pam3 CSK4) permet de rendre indétectable la charge virale de souris infectées par VHB (modèle murin immunocompétent par transduction du génome VHB a l’aide d’un AAV). Plus étonnant, en utilisant comme molécule de ciblage le peptide PreS1, nous avons observé l’induction d’une très forte activité immunitaire neutralisante lors de nos essais de ciblage sur des souris naïves. Suite à ces deux observations, nous proposons de développer une stratégie permettant d’augmenter la clairance fonctionnelle du VHB par l’identification d’un schéma thérapeutique utilisant ces nanoformulations : 1) d’un composant vaccinal (peptide PreS1) qui va décorer la NP, et 2) d’un ligand TLR2, enchâssé dans le réseau polymérique (en présence ou non de la molécule de ciblage), qui va directement (par activation des voies NF-kB) et indirectement (par stimulation des cellules immunitaires innées du foie TLR2-positives) contribuer à la dégradation de l’ADNccc. Notre partenaire a déjà pu démontrer l’efficacité antivirale d’un panel de ligands de TLR, dont Pam3CSK4. Mais la distribution systémique de tels récepteurs de l’immunité empêche pour le moment tout développement clinique et commercial de ces immuno-modulateurs sous forme libre. Nous proposons ainsi d’utiliser nos expertises pour évaluer ces formulations thérapeutiques et optimiser un schéma d’administration, dans les différents modèles infectés que nous avons à disposition, tout en analysant très précisément les modifications cellulaires du foie et son homéostasie, engendrées par ce traitement (recrutement cellulaire, modification phénotypique, toxicité), afin d’identifier des corrélats de protection. Trois objectifs sont poursuivis : 1) Identifier une nanoformulation vaccinale optimale utilisant un peptide PreS1 modifié capable d’induire des anticorps neutralisants de très forte avidité; 2) Analyser de façon exhaustive des modifications immuno-phénotypiques induites par les différentes formulations dans les modèles sains et infectés afin de documenter les recrutements de macrophages/cellules myéloïdes et des lymphocytes, ainsi que de corréler la présence de ces NP thérapeutiques avec des réorganisations spatiales au cours du temps (induction de structures lymphoïdes tertiaires) ; 3) Identifier un schéma thérapeutique optimal, combinant de manière séquentielle l’administration des NP-Pam3CSK4 possédant ou non le peptide de ciblage, en tenant compte de l’immunité induite par le peptide pre-S1, dans le modèle AAV-HBV disponible. Cette efficacité thérapeutique sera évaluée par mesure des paramètres viraux (virémie, AgHBs/HBe, ADN, ARN, ADNccc) et de marqueurs immunologiques, (molécules pro-inflammatoires, cytokines). Ce projet, très ambitieux, repose sur un partenariat privilégié entre deux équipes d’expertises très complémentaires. En cas de succès, nous envisageons de tester rapidement la toxicité réglementaire de ces nanoformulations afin de proposer un essai clinique, chaque composant utilise dans ce projet pouvant être fabriqué en qualité pharmaceutique.

Contexte

La vaccination contre les papillomavirus humains (HPV) est recommandée pour les jeunes filles depuis 2007 en France, mais la couverture vaccinale reste inférieure à 30%. Une efficacité vaccinale élevée a été démontrée en population comme en atteste la diminution importante de la prévalence des génotypes HPV ciblés par les vaccins, en particulier dans les pays où la couverture vaccinale est supérieure à 50%. En France, les données disponibles sur la prévalence des génotypes vaccinaux sont rares et concernent principalement les femmes à haut risque d’exposition. De plus, une surveillance des génotypes d’HPV jusqu’à présent non inclus dans les vaccins est nécessaire. Nous proposons donc de déterminer la prévalence des génotypes d’HPV vaccinaux et non vaccinaux dans une population de jeunes femmes en France non sélectionnées sur leur statut vaccinal ou leur risque d’exposition. Cette étude sera nichée dans une cohorte déjà existante d’étudiantes ayant participé à l’essai de prévention i-Predict sur les complications de l’infection génitale par Chlamydia trachomatis (Ct). 

Méthodes

I-Predict est un essai de prévention randomisé avec pour objectif principal d’évaluer l’efficacité d’un dépistage systématique de Ct pour réduire l’incidence des infections génitales hautes chez les étudiantes de 18 à 24 ans en France métropolitaine. Dans le cadre de cet essai, les participantes ont réalisé un auto-prélèvement vaginal et ont complété un questionnaire électronique à l’inclusion, et à 6, 12 et 18 mois de suivi. En plus d’informations sur les antécédents gynécologiques et les expositions, le statut vaccinal HPV a été recueilli. Toutes les participantes ont suivi les recommandations actuelles de dépistage du Ct génital. Les auto-prélèvements du groupe d’intervention ont été analysés immédiatement pour détecter l’infection à Ct et les participantes ont été orientées vers une prise en charge s’ils étaient positifs. Les auto-prélèvements du groupe témoin ont été analysés à la fin de leur participation. Pour ce projet portant sur HPV, nous utiliserons les échantillons conservés au CNR des IST bactériennes. La détection et le génotypage des HPV (trousse INNO-LiPA HPV Genotyping Extra II) seront d’abord effectués sur 1093 prélèvements recueillis à l’inclusion. La prévalence et l’intervalle de confiance à 95 % seront calculés pour les HPV 16 et 18 (et tout autre HPV à haut risque non vaccinal) chez les participantes vaccinées et non vaccinées. L’efficacité vaccinale contre les HPV 16 et 18 sera calculée comme suit : (1-PR) × 100, PR étant le rapport de prévalence de l’infection chez les femmes vaccinées par rapport aux femmes non vaccinées. Une régression logistique multivariée sera réalisée pour évaluer les caractéristiques (âge au premier rapport sexuel, statut vaccinal HPV, statut Ct, nombre de partenaires masculins, composition du microbiote…) associées à la détection des HPV. Nous explorerons ensuite les échantillons de ~500 participantes qui étaient HPV négatives à l’inclusion et qui ont fourni les 3 échantillons de suivi afin d’étudier les cas incidents d’infection à HPV. La dynamique de l’infection HPV (incidence en fonction des génotypes, infections multiples et charges virales) sera caractérisée.

Résultats attendus

Cette étude fournira des données sur la prévalence des génotypes vaccinaux d’HPV en fonction du statut vaccinal et une estimation de l’efficacité vaccinale dans une population de jeunes femmes en France non sélectionnées sur leur risque d’exposition. Nous explorerons également la dynamique de l’infection par HPV en fonction des génotypes et du statut vaccinal. Ces données contribueront à éclairer les décisions concernant les stratégies vaccinales.

Il est maintenant bien documenté que le VIH-1 a un impact non négligeable sur les fonctions neurologiques et cognitives – des syndromes appelés "troubles neurocognitifs associés au VIH" (HAND). Même à l'ère des thérapies antirétrovirales combinées (CART), environ la moitié des personnes vivant avec le VIH (PLWH) traitées souffrent d'altérations neurophysiologiques de diverses intensités. L'exposition seule de particules de VIH et/ou de composants (et pas seulement la réplication), entraine astrogliose et neurotoxicité. Bien que les CART soient nécessaires pour réduire la gravité des altérations induites par le VIH sur le fonctionnement cérébral, des traitements complémentaires visant à atténuer les symptômes neurologiques doivent être trouvés. Ainsi, des modèles robustes pour étudier les HAND sont nécessaires pour découvrir de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à traiter les conséquences de l'exposition du cerveau au VIH. Cependant, mesurer l'impact de l'infection cérébrale in vitro est une tâche complexe, car elle nécessite de modéliser les principales caractéristiques du système nerveux central (SNC), notamment son architecture tridimensionnelle hautement ordonnée, sa composition multicellulaire et son réseau neuronal entrelacé.

Nous proposons ici de rechercher des moyens de lutter contre les altérations du SNC associées au VIH en identifiant de nouvelles voies moléculaires spécifiques à certains types cellulaires affectés. Nous proposons d'utiliser un modèle cérébral 3D d'organoïdes corticaux infiltrés par des monocytes (MICO) pour effectuer un séquençage d'ARN sur cellule unique après exposition au VIH afin d'identifier et de valider les voies altérées par le VIH dans les différents types cellulaires infectés et non infectés du cerveau. Les interactions inter-cellulaires nous permettent d'évaluer le fonctionnement cérébral dans toute sa complexité en mettant l'accent à la fois sur les effets directs du virus sur des cellules spécifiques et sur les effets indirects qui surviennent par le biais des interactions cellulaires dans le tissu. Nous proposons d'identifier des composés qui peuvent être utilisés pour restaurer un fonctionnement cérébral normal en agissant sur les voies perturbées et/ou leurs acteurs moléculaires. Ensuite, nous évaluerons l'action des composés identifiés sur les MICO ainsi que sur des cultures organotypiques d'explants cérébraux post-mortem d'adultes (OPAB), qui sont l'un des modèles les plus proches d'un cerveau humain adulte. L'évaluation des cellules neurales saines par rapport à celles dysfonctionnelles dans nos modèles sera réalisée en utilisant des essais biologiques classiques ainsi qu'une analyse basée sur des enregistrements de potentiels de champ local et de la microscopie confocale 3D traité par intelligence artificielle. Cela nous permettra de calculer de manière non-biaisée un grand nombre de données et d'obtenir un outil prédictif pour cartographier et isoler de manière fiable les principales caractéristiques associées au cerveau humain exposé au VIH. Ces approches combinées devraient permettre d'identifier les voies altérées dans le SNC par le VIH, ce qui pourrait ouvrir la voie au développement futur de nouvelles thérapies réduisant les symptômes des HAND, et donc améliorer la qualité de vie des PLWH.

Notre groupe d’étude a identifié une épidémie dans la région du Sud-Ouest Burkina Faso en 2010, avec une prévalence du VHC de 13,2% chez les adultes âgés de 15 à 49 ans (ANRS 12270). En 2020, une enquête transversale auprès de personnes sans limite d’âge (n=2887) a confirmé ces résultats avec une prévalence du VHC augmentant régulièrement avec l’âge, atteignant 36-44% chez les 70+ ans, et traduisant une transmission actuelle du VHC à tous les âges. Les facteurs de risque associés aux infections prévalentes ont mis en évidence le rôle probable de l’immunisation par pistolet à air dans les années 1990, et suggéré des facteurs de risque mais n’ont pas pu préciser les voies de transmission actuelles. L’identification de ces dernières et de stratégies de contrôle du VHC peu chères, efficaces et acceptables est urgente pour contrôler l’épidémie de VHC.

L’objectif principal est d’identifier des stratégies de contrôle acceptables et rentables de l’épidémie VHC dans la région du Sud-Ouest du Burkina Faso.

Les objectifs spécifiques, concernant la prévention du VHC, comprennent i) l’estimation de l’incidence du VHC chez les participants de REVERSO testés négatifs en 2020, ii) les facteurs associés à ces infections récentes, iii) l’élaboration d’interventions pour contrôler ces facteurs, iv) une modélisation de l’épidémie afin d’identifier parmi ces interventions les plus (coût)-efficaces. Concernant le dépistage et les soins, nous estimerons la disposition à payer des patients pour les soins de l’hépatite C et utiliserons la modélisation pour estimer le nombre minimum de traitements nécessaires pour réduire l’incidence du VHC de 80% d’ici 2030.

Nous réaliserons une nouvelle enquête transversale parmi les participants de REVERSO 1 afin d’identifier les infections VHC incidentes et de déterminer les facteurs causaux ou comportementaux associés. Dans une étude cas-témoins nichée, chaque cas incident de VHC sera ensuite apparié à 3 témoins pour l’âge, le sexe et la zone géographique afin d’identifier les facteurs de risque actuels. Un séquençage profond avec analyse phylogénétique sera effectué pour identifier les transmissions verticale et intrafamiliale. Tous ces résultats seront utilisés pour la modélisation mathématique afin d’estimer la contribution de chaque facteur de risque à l’épidémie. Un modèle dynamique de transmission du VHC sera développé, incorporant les données démographiques de la population, la transmission du VHC (horizontale/verticale), la progression de l’hépatite C, son traitement, et la stratification des facteurs de risque. Le modèle de transmission du VHC sera utilisé pour projeter les trajectoires épidémiques évolutives du VHC, la morbidité et la mortalité liées au VHC, et estimer la contribution dynamique des facteurs de risque identifiés.

Ensuite, la phase de “méthode d’analyse de groupe – GAM” invitera les acteurs clés et les représentants de la communauté à considérer et contextualiser ces facteurs, puis à concevoir et estimer le coût des interventions potentielles pour les contrôler. Le modèle mathématique élaboré précédemment sera utilisé pour estimer l’impact de ces interventions. Pour chaque scénario d’intervention de prévention, nous modéliserons ensuite la couverture de traitements antiviraux nécessaire pour réduire l’incidence du VHC de 80 % d’ici 2030, (objectifs 2030 de l’OMS). La faisabilité de ces scénarios, en particulier le niveau requis de couverture du traitement, sera examinée à la lumière de la disposition à payer des patients pour les soins hépatite C (estimée dans une enquête dédiée parmi les patients avec hépatite C dans la région) et du coût réel des soins de l’hépatite C pour les patients.

Notre projet comprendra une forte composante de renforcement des capacités dans le domaine des analyses phylogénétiques et de la modélisation des maladies infectieuses.

Notre projet innovant aura un impact important en fournissant au ministère de la santé un plan clair, acceptable et rentable pour contrôler l’épidémie de VHC dans la région du Sud-Ouest. Nos méthodes et nos résultats seront également pertinents pour le contrôle d’autres épidémies de VHC en Afrique et ailleurs.