Projets et candidats lauréats

La trithérapie antirétrovirale n’est pas capable d’éradiquer le virus VIH-1. Elle diminue la charge virale à des seuils indétectables et prévient les complications cliniques. Ceci étant, l’arrêt de ce traitement entraine systématiquement un rebond viral. Plusieurs études mettent en évidence l’expansion clonale des cellules infectées par le VIH-1. Ce processus exponentiel, à partir du réservoir, contribue directement au rebond viral au sein des tissus sanguin et lymphoïde après l’arrêt du traitement. Encore récemment, plusieurs efforts se sont concentrés sur la définition du réservoir et de l’infection latente du VIH. Naturellement « silencieux », l’approche actuelle ce concentre sur les phénomènes de réactivation virale et d’inversion de l’état de latence. Inaccessible chez l’homme, les modèles animaux par la détection de transgène ou protéine virale identifient seulement les intégrations transcriptionelles actives. Certains modèles murins humanisés ont l’avantage d’avoir une reconstitution fidèle du système immunitaire humain avec cellules dendritiques, lymphocytes, macrophages et organes lymphoïdes secondaires. Néanmoins, en l’absence de réactivation par des test in vitro, ces techniques censurent les intégrations silencieuses du réservoir.

Il n’existe pas aujourd’hui de technique capable d’identifier les cellules ancestrales du réservoir VIH-1. Nous proposons de mettre en place une nouvelle technique permettant de visualiser ces cellules du réservoir sans réactivation ex vivo au préalable.

 C’est par la visualisation de l’intégration de l’ADN proviral in vivo que nous arriverons à définir précisément la latence du virus. Nous avons récemment développé une technologie révolutionnaire, HIV-1 ANCHOR, permettant d’identifier spécifiquement l’ADN proviral par « live imaging ». La technologie HIV-1 ANCHOR offre l’opportunité unique d’identifier un faible nombre de cellules portant l’intégration de l’ADN proviral silencieuse ou transcriptionnellement active. La caractérisation de ces états fonctionnels in vivo pourra être disséquée afin de mettre en évidence les différents mécanismes moléculaires intervenant dans l’activation de l’ADN proviral : l’étude de la chromatine et l’accumulation des facteurs de la cellule hôte au sein du locus nucléaire viral seront des éléments clés de l’étude. Notre unité a une longue expérience des étapes précoces, intra cytoplasmique et nucléaire du VIH. Nous avons un intérêt particulier à la régulation spatiotemporelle du génome virale ainsi qu’aux mécanismes de régulation transcriptionnel. Il est important de noter que ces deux aspects sont des acteurs fondamentaux de la persistance du virus. Notre étude visualisera par “ live imaging” d’une part l’intégration proviral par le système HIV-1 ANCHOR et d’autre part l’activité transcriptionnelle  par un système couplé MS2. La combinaison de ces technologies de « live imaging » permettent d’identifier au sein d’un modèle vivant, le réservoir, ainsi que son comportement sous traitement et au cours du rebond viral.

 Notre but final, sera d’apporter une meilleure compréhension du réservoir par son identification et sa localisation. Nous approfondirons également la description du microenvironnement de la chromatine dans le rebond viral et les mécanismes de latence. Ces notions fondamentales seront très importantes dans l’élaboration de nouvelles stratégies d’éradication du virus en ciblant spécifiquement le réservoir et sa latence.

Il est désormais bien établi que la communication bidirectionnelle entre les systèmes immunitaire et nerveux joue un rôle clé dans l’initiation et le développement des réponses de l’hôte aux infections et autres signaux de danger. Nous avons récemment fait l’observation fortuite que des cellules b3-tubuline (TUBB3)+ (un marqueur pan-neuronal) sont présentes dans les poumons de souris infectées par M. tuberculosis à proximité des granulomes. Ce résultat suggère que l’infection par M. tuberculosis induit soit une axonogenèse à partir de terminaisons nerveuses existantes, soit une neurogenèse à partir de précurseurs neuronaux, un résultat récemment rapporté dans le contexte des tumeurs solides de la prostate. Nous avons pu montrer que ces cellules possèdent un noyau, suggérant une neurogenèse locale, et nous souhaitons dans le présent projet caractériser finement ces cellules par des approches scRNAseq, RT-qPCR, FISH et immuno-histochimie, valider ces résultats dans des échantillons de poumons et de ganglions lymphatiques de primates non humains infectés et de patients tuberculeux, et évaluer si l’ablation de ces cellules a un impact sur la réponse immunitaire anti-TB. Ces résultats pourraient ouvrir une voie de recherche entièrement nouvelle dans le domaine de la neuroimmunologie de la tuberculose, un domaine inexploré à ce jour.

Les traitements antituberculeux actuels consistent en une polychimiothérapie où une combinaison d’antibiotiques est utilisée d’une part pour accélérer la réduction de la charge bactérienne  et d’autre part pour minimiser la sélection des mutants résistants. Malgré ces cocktails d’antibiotiques, les formes multirésistante et ultrarésistante de tuberculose représentent un problème majeur, ces infections ne pouvant, jusqu’à récemment, être traitées qu’avec des combinaisons antibiotiques (pendant deux ans à minima) moins efficaces et présentant des effets secondaires accrus et. Les progrès récents dans le développement des médicaments contre la tuberculose ont permis de proposer une nouvelle combinaison de médicaments (BPaL : combinaison de bedaquiline, pretomanid et linezolid), qui est active à la fois sur les souches sensibles et résistantes aux antibiotiques traditionnels. Malgré cela, une résistance inévitable aux antibiotiques de la combinaison BPaL est déjà en train d’émerger, et il reste important que de nouvelles molécules antituberculeuses soient découvertes et développées au sein de nouvelles combinaisons, afin de proposer de nouvelles alternatives thérapeutiques.

Dans ce contexte, les membres de ce consortium ont récemment découvert et développé une nouvelle classe de molécules antituberculeuses puissantes (appelée TriSLa) qui agissent sur une nouvelle enzyme de la chaîne de transport d’électrons bactérienne. Les composés TriSLas se sont montré actifs (bactéricide) aussi bien contre les formes en réplication de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) que contre les formes dormantes et intracellulaire du bacille. De plus, ils se sont révélés efficaces dans un modèle d’infection mycobactérienne in vivo, ce qui confère aux chefs de file de la famille TriSLa un grand nombre d’attributs nécessaires à la progression vers un candidat préclinique. Au regard de ces données prometteuses, AC-DC a pour objectif de mener à bien le développement des molécules TriSla seules, mais également au sein de nouvelles poly-thérapies optimisées pour le traitement d’ infections à Mtb. Ces objectifs ambitieux seront atteints grâce à une approche multidisciplinaire, menée par des collaborateurs de renommée internationale, et respectivement experts en biologie structurale, en métabiologique mycobactérienne et en modèles murins d’infections mycobactériennes. Les objectifs visés au sein du programme AC-DC seront 1) d’optimiser la puissance, les propriétés pharmacologiques et l’efficacité des molécules TriSLa 2) de préciser la poche de liaison des composés TriSLa en utilisant des études de biologie structurale de pointe par CRYO-EM, 3) de définir l’impact des combinaisons d’antibiotiques incluant des composés TriSLa dans des modèles in vitro de Mtb en réplication et en dormance 4) de définir l’impact de l’exposition aux molécules TriSLa sur les réseaux métaboliques de Mtb en réplication et en dormance 5) d’évaluer in vivo l’efficacité d’une combinaison optimisée d’antibiotique contenant un chef de file de la famille TriSLa dans un modèle murin d’infection à Mtb, et enfin 6) de définir le potentiel des molécules TriSLa dans une thérapie échelonnée pour le traitement des infections murines à Mtb.

Dans l’ensemble, le programme AC-DC va permettre de développer un candidat préclinique issue de la famille TriSLa, et de définir clairement comment une telle molécule doit être combinée avec d’autres antibiotiques pour traiter efficacement les infections de tuberculose.

L’immunodéficience observée chez les patients infectés par le VIH-1 est principalement due à la mort des lymphocytes T CD4 non infectés (cellules « bystander »). Les glycoprotéines de l’enveloppe (Env) de ce virus, exprimées à la surface des cellules infectées, ont un rôle majeur dans ce processus  puisqu’elles ont la capacité d’induire la mort par apoptose des cellules T CD4 non infectées voisines.

L’autophagie est une voie catabolique majeure impliquée dans de nombreuses fonctions cellulaires comme l’homéostasie et l’immunité. Notre équipe a montré que l’autophagie est nécessaire au déclenchement de l’apoptose induite par Env dans les lymphocytes T CD4 non infectés, suggérant que la dégradation de composés cellulaires par ce processus pourrait être responsable de l’apoptose.

Nos résultats préliminaires montrent qu’Env induit un stress oxydatif dans les cellules cibles non infectées et que ce stress est impliqué dans leur mort par apoptose. De plus, nous avons observé que plusieurs marqueurs des peroxysomes sont dégradés dans les mêmes conditions et que cette dégradation se réalise par voie autophagique. Les peroxysomes sont des organelles chargées de maintenir un état d’oxydation compatible avec la survie cellulaire. L’hypothèse que nous souhaitons étudier dans ce projet est que l’autophagie, induite par Env, conduise à la dégradation sélective des peroxysomes, appelée pexophagie, entraînant l’accumulation d’espèces réactives oxygénées dans les cellules cibles, et ainsi leur mort par apoptose.

Pour ce faire, nous étudierons l’effet de Env sur la dynamique d’expression des protéines du peroxysome (suivi par plusieurs techniques de biochimie) ainsi que leur co-localisation avec des protéines de la machinerie autophagique (microscopie à fluorescence confocale et électronique). Nous identifierons également les récepteurs de l’autophagie sélective impliqués dans ce processus et nous confirmerons le rôle de la pexophagie dans la survenue de l’apoptose induite par Env dans les lymphocytes T CD4 bystanders. Enfin, nous étudierons la capacité de différentes enveloppes, issues de patients infectés par le VIH-1, à induire la pexophagie et l’apoptose dans les cellules T CD4 bystanders. A plus long terme, nous souhaitons réaliser un crible protéomique afin de déterminer quelles sont les autres cibles sélectives de la dégradation autophagique induite par Env dans ces cellules.

Les résultats que nous obtiendrons permettront de progresser dans la compréhension des évènements conduisant à la déplétion des cellules T CD4 bystanders en réponse à l’enveloppe du VIH.