Projets et candidats lauréats

Le développement d’approches innovantes pour lutter contre l’infection à VIH, y compris les vaccins prophylactiques et thérapeutiques, reste une priorité pour mettre fin à la pandémie du VIH/SIDA. La plateforme de nanoparticules lipidiques (LNP) d’ARNm présente un potentiel très prometteur pour la vaccination. Cependant, il est prouvé que son immunogénicité et son efficacité à long terme doivent être renforcées, ce qui est généralement obtenu grâce aux effets des adjuvants. Notre objectif ici est de développer et d’évaluer la réactogénicité et le potentiel d’induction d’une immunité efficace spécifique du HIV/SIV d’une plateforme vaccinale combinant ARNm-LNP et un agoniste de STING comme adjuvant. Les agonistes de STING sont de puissants inducteurs de la sécrétion d’interféron de type I (IFN) et représentent des immunomodulateurs prometteurs favorisant l’induction de fortes réponses cellulaires et humorales. Nous générerons et utiliserons des vecteurs LNP encapsulant des ARNm codant pour des antigènes modèles, VIH/VIS gag, et l’agoniste de STING cGAMP pour la délivrance d’antigènes et l’adjuvanticité respectivement. Des formulations associant ARNm-LNP avec ou sans adjuvant seront testées à l’aide d’approches d’induction de lymphocytes T spécifiques d’antigène in vitro, et après immunisation intramusculaire ou intranasale chez des souris standards ainsi que HLA-A2 transgéniques. La quantité et la qualité des lymphocytes T spécifiques de l’antigène et des anticorps seront analysées dans ces modèles. Enfin, nous caractériserons in vitro la réponse des cellules innées de primates non humains en réponse aux ARNm-LNP avec ou sans adjuvant, ainsi que leur capacité à stimuler des lymphocytes T mémoires spécifiques de SIV, expériences préliminaires à des essais in vivo chez le macaque.

L’une des stratégies pour mettre fin à la tuberculose consisterait à empêcher l’implantation du bacille tuberculeux, M. tuberculosis chez son hôte, lorsque le bacille atteint les alvéoles pulmonaires et qu’il rencontre son hôte privilégié, la macrophage. Cette étape est essentielle car elle conditionne la mise en place de la réponse immunitaire innée et le devenir de l’infection mais sa physiopathologie est mal connue, en particulier dans le contexte d’une infection in vivo. Les intégrines sont des récepteurs membranaires qui constituent une famille importante de molécules d’adhésion largement exprimées dans les cellules immunitaires des poumons. Il est de plus en plus évident qu’elles jouent un rôle complexe dans la réponse immunitaire innée dirigée contre différents pathogènes pulmonaires. Des preuves in vitro soutiennent l’hypothèse selon laquelle M. tuberculosis infecte les macrophages en empruntant des intégrines exprimés à la surface des cellules. Cependant, leur contribution à l’infection tuberculeuse n’est pas démontrée, notamment lorsque le bacille tuberculeux rencontre le macrophage dans l’espace alvéolaire. Le projet IntAMTB vise à explorer si les intégrines des macrophages alvéolaires contribuent au devenir de M. tuberculosis dans l’environnement des alvéoles pulmonaires, lorsque la bactérie infecte les macrophages et exploite la cellule pour se répliquer et se propager à d’autres sous-populations de cellules immunitaires. La stratégie repose sur les propriétés d’activation « inside-out » des intégrines en réponse à des stimuli environnants. Ces stimuli induisent des signaux intracellulaires et favorisent le passage de l’intégrine d’un état inactif à un état actif de haute affinité pour son ligand. Nous avons développé une approche génétique innovante chez la souris qui consiste à cibler le régulateurs connus de cette activation dans les macrophages alvéolaires et prévenir ainsi l’activation de leur intégrines. L’utilisation de ces modèles permettra : 1) d’examiner si les intégrines des macrophages alvéolaires contribuent à la charge bactérienne dans les poumons de souris infectées par M. tuberculosis puis 2) d’examiner au sein des alvéoles si ces intégrines sont nécessaires à l’infection des macrophages alvéolaires par M. tuberculosis et à la propagation du bacille aux autres cellules immunitaires. Le projet IntAMTB apportera la preuve de concept que l’activation des intégrines façonne les toutes premières étapes de l’infection par M. tuberculosis. Sachant que l’immunité innée précoce influence le recrutement ultérieur des cellules innées et par conséquent la réponse immunitaire adaptative à la tuberculose, comprendre comment les macrophages alvéolaires gèrent l’infection par M. tuberculosis pourrait présenter un intérêt thérapeutique. Nous disposons des outils génétiques, qui évoluent en permanence, pour progresser dans la compréhension des voies d’activation des intégrines et pour identifier de nouvelles cibles pharmacologiques. L’étude des intégrines pourra être élargie à d’autres fonctions des macrophages telle que la migration ou à d’autres cellules myéloïdes impliquées dans la tuberculose.

Le VIH-1 est un virus enveloppé, entouré d’une membrane lipoprotéique protectrice dérivée de la membrane de la cellule hôte infectée. Cette membrane virale possède une signature unique qui définit la production et l’infectivité des virions.

En bourgeonnant directement au niveau de la membrane plasmique, le VIH 1 acquiert cette membrane protectrice et les protéines virales nécessaires à son pouvoir infectieux. Environ 700μm2 de membrane plasmique par cellule infectée seraient nécessaires pour le bourgeonnement du VIH-1, soit 2 fois plus que la surface d’un lymphocyte T (350μm2). Comment la cellule fournit cette surface de membrane nécessaire au bourgeonnement viral ? D’où proviennent ces apports membranaires ? Quelles protéines et quels lipides sont nécessaires pour produire cette membrane virale ? Ces questions sont peu explorées dans la littérature, même si elles restent non résolues et centrales dans le domaine de la virologie.

Dans ce projet nous émettons l’hypothèse que l’identité de la membrane virale dépend i) de la capacité des membranes cellulaires à échanger des protéines et des lipides au niveau du site de bourgeonnement viral et ii) de la capacité du VIH 1 à contrôler ces flux membranaires pour conserver sa pleine capacité infectieuse.

Nous chercherons donc dans cette étude à identifier les protéines et les lipides présents au niveau des virions nouvellement produits et à découvrir la source de ces protéines et lipides incorporées dans les particules virales.

Le premier objectif de ce projet est de définir la composition protéique et lipidique des virions nouvellement produits et d’identifier les organelles et flux membranaires impliqués dans la morphogénèse virale, par des approches non biaisées de spectrométrie de masse et des tests biochimiques et virologiques.

Dans le second objectif, nous nous intéresserons plus particulièrement au rôle de la voie de l’autophagie comme système d’apport membranaire. L’autophagie est un processus qui régule l’homéostasie cellulaire et implique la production et le remodelage des membranes. Dans ce processus, la protéine autophagique ATG9A est essentielle à la formation de la membrane de l’autophagosome. Les vésicules auxquelles ATG9A est associée servent d’apports membranaires à l’autophagosome en formation. Dans ce projet, nous explorons si les vésicules ATG9A+ pourraient jouer ce même rôle au cours de l’assemblage viral, en fournissant les apports membranaires nécessaires à la biogenèse des virions.

Le troisième objectif vise à définir les facteurs viraux contrôlant ses apports membranaires, et de facto, modulant la composition de la membrane virale pour optimiser sa production et permettre au virus de conserver son pouvoir infectieux.

In fine, cette étude fournira une analyse globale de la composition protéique et lipidique des particules du VIH-1, ainsi que des informations critiques sur les systèmes d’apport membranaires nécessaires à la morphogénèse du VIH-1.

Le projet sera réalisé par une approche multidisciplinaire utilisant un large éventail de méthodes incluant la biochimie, la virologie, la biologie cellulaire et l’imagerie, basée sur l’expertise de notre laboratoire sur la morphogenèse du VIH-1 et l’autophagie. Ce projet sera réalisé au sein de mon équipe à l’Institut Cochin (INSERM U1016 – CNRS UMR 8104, Université Paris cité). Ce travail a été initié par Delphine Judith (Post-doctorante, 2018-2023) et sera poursuivi par un post-doctorant à recruter (100%) (demande ANRS jointe à ce projet de recherche) en étroite collaboration avec M. Versapueh (AI, INSERM), M. Palaric (Doctorante, Paris Descartes, 2020-2023), T. Robin (Doctorant, Paris Descartes 2022-2025) et moi-même (DR2, INSERM).

Contexte : L’Afrique de l’Ouest est fortement frappée par l’hépatite B, l’infection VIH et la syphilis, dont la co-infection aggrave le risque de transmission mère-enfant (TME) et ses complications néonatales. La morbi-mortalité liée à la TME de ces infections est préoccupante dans cette région, où l’implémentation d’interventions pour la prévention de la TME (PTME) a pris un retard considérable. Pourtant la TME du VIH, de la syphilis et du VHB peut être évitée grâce à des interventions simples et efficaces dont l’intégration dans un modèle de « triple élimination », récemment proposé par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et soutenue par l’ANRS, pourrait permettre d’accélérer le contrôle et l’élimination de ces infections.

Le projet de recherche proposé ici (TRI-MOM, Phase 2) s’inscrit dans la continuité du projet TRI-MOM Phase 1, financé par Expertise France (2022-2025) dont l’objectif principal est d’implémenter une stratégie simplifiée, intégrée et coordonnée de triple élimination de la TME VIH/Syphilis/VHB dans 8 structures de santé maternelle et infantile du Burkina Faso et de la Gambie. La stratégie proposée comprend également un volet de renforcement des capacités des femmes à partir d’une approche communautaire et participative. Une telle stratégie n’a jamais été expérimentée jusqu’à présent en Afrique subsaharienne (ASS).

Objectifs : L’objectif principal du projet TRI-MOM phase 2 est d’évaluer l’efficacité de la stratégie de triple élimination implémentée au cours de la grossesse dans le projet TRI-MOM Phase 1 sur la réduction du risque de TME du VHB chez les enfants nés de mères dépistées positives pour le VHB durant la Phase 1. Les objectifs secondaires comprennent l’analyse i) du risque de TME du VIH et de la syphilis chez les enfants exposés nés des mères ayant bénéficié de la stratégie ; ii) des facteurs d’échec de la PTME des infections ; iii) de la morbi-mortalité maternelle et infantile ; iv) de la rétention dans les soins ; v) de la sévérité de la maladie hépatique et du traitement antiviral VHB au long cours ; vi) des bénéfices psychosociaux du programme de renforcement des capacités des femmes ; et vii) du coût-efficacité de la stratégie dans les deux pays.

Méthodes : Il s’agit d’une étude de cohorte des couples mères-enfants dont les mères ont été testées positives à l’une (ou plusieurs) des 3 infections ciblées durant leur grossesse et inclus dans le projet TRI-MOM Phase 1. Les couples mères-enfants (n=1891; n=479 au Burkina Faso et n=1,412 en Gambie) seront inclus dans la cohorte à partir de l’accouchement et suivis jusqu’à 6 mois (pour les infections VHB et syphilis) ou 18 mois (pour l’infection VIH) après l’accouchement dans les 8 structures de santé, urbaines ou rurales, participant au projet TRI-MOM Phase 1.

Un recueil de données biocliniques sera réalisé à chacune des visites de suivi (J7, M2, M3, M4, M6, ainsi que M9 et M18 pour les couples mères-enfant VIH) et des données socio-économiques et comportementales seront collectées à partir de questionnaires administrés en face-à-face à J7, M3 et M6. Enfin, des entretiens qualitatifs seront conduits avec environ 15 femmes et 15 soignants dans chacun des pays.

Le critère de jugement principal de l’étude sera la proportion d’enfants testés positifs pour l’antigène HBs à l’âge de 6 mois, qui sera comparé à des données historiques mesurant le taux de TME en l’absence de traitement prophylactique maternel pendant la grossesse. La présence d’une syphilis congénitale sera évaluée à la naissance et le statut sérologique des enfants pour le VIH sera évaluée à  M18.

Retombées attendues : Le projet évaluera l’impact d’une stratégie innovante et simplifiée de triple élimination de la TME du VIH/Syphilis/VHB en ASS. Ainsi, notre étude fournira des données nouvelles qui pourront guider les programmes nationaux de lutte conte le VIH et les hépatites virales ainsi que les prochaines recommandations de l’OMS pour la prévention de la TME du VHB.

Les hépatites virales (A à E) sont des problèmes de santé majeurs dans le monde, entraînant plus d’un million de décès chaque année, dont environ 80 % sont causés par le virus de l’hépatite B (VH). Le virus, responsable de l’infection et de ses complications, doit détourner la machinerie cellulaire de l’hôte pour pénétrer dans les hépatocytes, répliquer son génome et libérer de nouveaux virions à partir des cellules infectées. Pour réaliser les processus biologiques nécessaires au cycle de vie viral, les protéines virales doivent acquérir leur structure tridimensionnelle pour accomplir leurs fonctions, y compris les interactions avec d’autres protéines virales et cellulaires. Les progrès considérables et récents de l’intelligence artificielle (IA) pour les prédictions de la structure tridimensionnelle (3D) des protéines et des complexes protéine-protéine à partir de la séquence, avec une qualité proche de celle de la détermination expérimentale, offrent un aperçu des mécanismes moléculaires des protéines et aideront concevoir de nouveaux vaccins et médicaments pour lutter contre les agents pathogènes. Dans ce projet, des algorithmes d’apprentissage profond pour la prédiction de la structure 3D de protéines seront utilisés pour acquérir des connaissances sur les structures tertiaires et quaternaires (complexes) des protéines du VHB. Cela permettra d’aborder des questions allant de l’amélioration du rationnel des expériences de biologie moléculaire ou de biophysique, l’élucidation des mécanismes d’action, à la conception de nouvelles thérapies ciblant le virus. Le projet poursuit deux objectifs principaux. Premièrement, évaluer la version la plus récente des algorithmes et optimiser leurs paramètres dans le contexte des protéines du VHB et de leurs complexes avec les protéines humaines. Deuxièmement, générer un réseau d’interaction entre protéines humaines et du VHB structurellement résolu, avec les modèles prédits avec une haute confiance mis à librement à la disposition de la communauté via le site Web de la base de connaissances du VHB (HBVdb; https://hbvdb.lyon.inserm.fr).