Projets et candidats lauréats

Le traitement antirétroviral (ARV) permet de normaliser l’espérance de vie des personnes vivant avec le VIH, mais ce traitement n’est pas curatif en raison de la persistance d’un pool de cellules infectées de manière latente et nécessite une prise à vie. Une toxicité à long terme des ARV, les problèmes d’observance, de résistance, de coût et d’accès ainsi que la stigmatisation sont autant d’arguments en faveur de la recherche d’un traitement curatif. Les stratégies curatives testées jusqu’alors chez des personnes sous ARV depuis plusieurs années n’ont montré aucun succès. A l’inverse, une étude récente a montré qu’un traitement à visée curative administré à l’initiation des ARV, c’est-à-dire lors de l’infection productive, pouvait induire un contrôle virologique à l’arrêt du traitement. Bien que la demi-vie des cellules productivement infectées soit courte, de l’ordre de deux jours, elles sont le support de la réplication virale et responsables de la dissémination du virus à l’échelle de l’organisme. Cependant, ces cellules productivement infectées sont incomplètement caractérisées.

Notamment, leur spécificité antigénique est peu connue alors qu’elle pourrait jouer un rôle central dans la physiopathologie de l’infection à VIH à la fois lors de l’établissement initial et de la persistance sous ARV. D’anciennes études ont montré de manière indirecte l’infection préférentielle, sans différencier l’infection latente de l’infection productive, de cellules d’une spécificité antigénique donnée. Globalement, les cellules spécifiques du VIH et de M. tuberculosis seraient préférentiellement infectées, alors que d’autres sembleraient épargnées (CMV). Cette infection préférentielle pourrait être expliquée par le profil fonctionnel et phénotypique de ces cellules. En effet, l’expression variable de certains facteurs ayant trait à l’entrée du VIH, la restriction et l’immunosénescence selon la spécificité antigénique expliqueraient une infection préférentielle ou une résistance à l’infection. Cependant, (1) les spécificités antigéniques des cellules productivement infectées restent peu documentées, (2) ces spécificités ont été indirectement caractérisées, et (3) les facteurs liés à une infection préférentielle ne sont pas clairement définis.

Objectifs: Le but est de déterminer la spécificité antigénique des cellules productivement infectées et d’identifier les facteurs favorisant/défavorisant l’infection de cellules spécifiques de certains antigènes.

Hypothèses: Les cellules productivement infectées par le VIH sont spécifiques du VIH lui-même, et cette infection préférentielle est liée à l’expression de facteurs favorisant l’infection.

Méthodologie: D’abord, afin d’identifier la spécificité antigénique des cellules productivement infectées, nous avons récemment développé une approche combinant AIM assay (expression de marqueurs d’activation) et HIV-Flow (expression de la protéine de capside p24) par cytométrie en flux. Cette technique sera appliquée à des échantillons de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) de personnes non traitées. Les spécificités antigéniques testées vont inclure : CMV, VIH, grippe, M. tuberculosis et SARS-CoV-2. Ensuite, le phénotype des cellules spécifiques d’un antigène donné enrichies en infection productive ainsi que celui des cellules productivement infectées sera analysé pour l’expression de facteurs jouant un rôle dans l’entrée du virus (IL-2, CD25, CCR5 et MIP-1β), la restriction (SAMHD1, APOBEC3G et BST-2) et l’immunosénescence (PD-1, PD-L1 et TIGIT).

Éthique: Ce projet requiert le recueil de PBMC de personnes vivant avec le VIH (étude APRIL, autorisation CPP Est I 2022-A02567-36 le 15/1/2023).

Résultats attendus: Ce contrat d’initiation a pour but de montrer la faisabilité de l’approche et son intérêt dans la détermination de la spécificité antigénique de cellules infectées, avant la réalisation d’une étude plus large focalisée cette fois-ci sur les cellules infectées de manière latente chez des personnes sous ARV. En fonction du(des) pathogène(s) identifié(s) et des facteurs associés, des stratégies thérapeutiques pourraient être envisagées pour cibler ces cellules dans un but curatif.

Mycobacterium tuberculosis (Mtb) est la mycobactérie responsable de la tuberculose humaine qui demeure une des causes principales de mortalité avec 1,5 million de décès en 2020. Un quart de la population mondiale est infecté par Mtb et possède 5 à 10% de chance de développer une forme active de la maladie. De plus, l’émergence de souches de Mtb (multi)résistantes aux antibiotiques représente un problème majeur de santé publique. Dans ce contexte, il devient urgent d’améliorer notre compréhension des mécanismes nécessaires à la virulence de Mtb afin d’identifier les mécanismes pouvant être la cible de nouveaux agents antituberculeux.

Dans le cadre de ce projet, nous voulons décrypter le réseau d’interactions protéine-protéine (IPP) au sein d’un mécanisme essentiel à la pathogenèse mycobactérienne : le catabolisme du cholestérol. En effet, le cholestérol de l’hôte infecté représente une source de carbone et d’énergie essentielle à la croissance de Mtb et au développement de l’infection tuberculeuse. De plus, plusieurs études récentes ont permis de montrer que le métabolisme du cholestérol constitue une cible pharmacologique de choix pour le développement de nouveaux agents antituberculeux. Pour mener à bien ce projet, nous utiliserons une approche de biotinylation dépendante de la proximité (BioID). Cette approche permet de caractériser la formation de complexes protéiques directement dans l’organisme d’intérêt, ce qui permet de conserver l’organisation des structures subcellulaires, la présence des cofacteurs enzymatiques ou encore les modifications post-traductionnelles. Nous avons récemment mis en évidence que cette approche pouvait être utilisée chez Mycobacterium smegmatis, une souche de mycobactérie à croissance rapide et non pathogène, qui constitue un modèle de choix pour l’étude de la physiologie mycobactérienne. Nos résultats préliminaires ont mis en évidence l’interaction entre HsaC et HsaD, deux enzymes qui se succèdent dans le catabolisme du cholestérol, ce qui renforce la validité de notre approche en BioID. De plus, nous avons aussi réussi à montrer une interaction du catabolisme du cholestérol avec une autre voie métabolique : la dégradation des acides aminés branchés. C’est la première fois qu’une interconnexion est démontrée entre ces deux voies métaboliques. Enfin, nous avons pu isoler des IPP entre les protéines HsaC/HsaD et des protéines mycobactériennes de fonction inconnue.

Ce projet a pour but de poursuivre la caractérisation du catabolisme du cholestérol chez les mycobactéries. Par une approche reverse en BioID, nous déterminerons l’interactome des protéines impliquées dans la dégradation des acides aminés branchés afin de confirmer l’interconnexion de cette voie métabolique avec le catabolisme du cholestérol. Nous étendrons notre étude à d’autres enzymes (CYP125, CYP142 et FadD) impliquées dans le catabolisme du cholestérol. En parallèle, nous testerons en BioID une protéine de fonction inconnue qui a montré une interaction à la fois avec HsaC et HsaD. Un axe de développement de ce projet consistera à évaluer l’approche en BioID directement chez les mycobactéries pathogènes à croissance lente, telles que Mtb. Pour cela, nous établirons l’interactome des protéines HsaC/HsaD chez Mtb que nous comparerons à celui déjà établi chez M. smegmatis. Si nous parvenons à valider l’approche en BioID chez Mtb, cela représenterait un outil précieux pour la caractérisation des IPP afin d’améliorer notre compréhension des mécanismes de virulence développés par les mycobactéries pathogènes.

Les retombées attendues dans la cadre de ce projet sont multiples. La validation de l’approche en BioID constituera un outil innovant pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, pour démontrer l’existence de complexes multi-protéiques interconnectés et pour faciliter l’annotation des protéines de fonction inconnue. Ce projet permettra aussi de faire émerger une nouvelle expertise au laboratoire dans la caractérisation fine des IPP, facilitant de futures collaborations et constituant ainsi une base solide pour répondre à de futurs appels d’offres.

L’impact social et économique de la tuberculose (TB) causée par le pathogène Mycobacterium tuberculosis (Mtb), reste très élevé, avec un impact croissant de la résistance aux antibiotiques. Actuellement, les infections multiples affectant les patients tuberculeux et la pharmaco-résistance sont les facteurs-clés de la morbidité à long terme et de la mortalité, à la fois chez les patients HIV+ et chez les patients HIV- . Il est ainsi important de mener de nouvelles études sur les mécanismes de diversification et d’émergence de la résistance aux antibiotiques par le bacille tuberculeux.

Chez Mtb, la résistance repose sur l’acquisition de mutations chromosomiques dans les cibles des antituberculeux du fait de l’absence de transferts horizontaux. Alors que le rôle des génotypes mutateurs dans l’émergence de la résistance est bien reconnu chez plusieurs agents pathogènes bactériens, la fréquence des génotypes hypermutateurs parmi les isolats cliniques de Mtb et leur contribution effective à l’émergence de la résistance bactérienne sont encore mal comprises. Comprendre ces émergences permettrait de développer de nouvelles stratégies de prévention voire de nouvelles stratégies antibactériennes. Notre objectif général est de fournir de nouvelles informations sur la diversité génétique des gènes des systèmes de réparation de l’ADN de Mtb, et d’en tester les impacts sur l’émergence effective de résistances.

Nous nous appuierons sur les données préliminaires acquises et leur élargissement, pour couvrir 80,000 données brutes de séquençage publiques de souches cliniques de Mtb. Sur 60,000 souches déjà analysées, nous avons identifié 108 mutations dans 27 gènes de différents systèmes de réparation de l’ADN, mutations qui sont associées à des génotypes résistants. Elles constituent autant de candidats hypermutateurs. Dans ce projet, la stabilité et l’effet fonctionnel de chaque variant candidat seront modélisés grâce à des outils de bio-informatique structurale. Nous caractériserons ensuite les candidats dans Mtb sur un modèle ex vivo d’infection de macrophages humains, pour mesurer leur contribution précise à l’évolution du taux de mutation intra-hôte, caractérisé en particulier par un important stress oxydatif. Ce travail permettra d’identifier les acteurs-clés du système 3R dans l’émergence de la résistance aux antibiotiques, et donc d’identifier les cibles à favoriser dans la recherche de nouveaux agents thérapeutiques, pour renforcer l’efficacité des systèmes de réparation pendant les traitements. Notre approche est ainsi multi-échelle et multi-factorielle: elle s’appuie sur la diversité génétique bactérienne à l’échelle mondiale, sur l’analyse biochimique fine des acteurs moléculaires contrôlant l’apparition de nouveaux variants et va jusqu’à des manipulations ex vivo sur un nombre limité de souches, en conditions contrôlées, mimant l’évolution intra-hôte. Cette étude permettra : (1) d’augmenter le catalogue des variants naturels connus du système de réparation de l’ADN de la tuberculose et (2) d’améliorer notre compréhension de l’impact de mutations ponctuelles sur la structure et la fonctionnalité des protéines 3R, (3) de décrire le lien entre modifications dans le système de réparation des mycobactéries et résistance aux antibiotiques dans un contexte modélisant l’évolution intra-hôte, (4) d’améliorer notre compréhension de l’évolution intra-hôte du bacille tuberculeux en vue de proposer de nouveaux systèmes de prévention, de diagnostic, de suivi voire de traitements. Ces recherches pourraient bénéficier à la lutte contre d’autres pathogènes intracellulaires.

Ce projet multidisciplinaire et holistique va ainsi améliorer notre compréhension de l’évolution de l’agent de la tuberculose et des mycobactéries qui lui sont apparentées. Ce projet intéresse la recherche fondamentale sur les mycobactéries tout en répondant au besoin critique du marché mondial concernant la résistance aux antibiotiques. Cette étude a le potentiel d’avoir un impact, à long terme, sur le secteur de la santé et du bien-être tout au long de la vie

Contexte :les Infections Sexuellement Transmissibles (IST) constituent les maladies infectieuses aiguës les plus courantes et demeurent un problème de santé publique dans le monde avec une incidence de 9 535,75 cas pour 100 000 personnes-années en 2019. Cette incidence varie selon les zones géographiques. En effet, les taux d’incidence des IST révèlent une diminution générale en Amérique du Nord et en Europe, mais une augmentation régulière en Amérique latine et en Afrique subsaharienne. Des études ont révélé des taux d’incidence des IST en 2019, variant de 12 955,71 cas pour 100 000 personnes-années en Amérique latine à 13 358 cas pour 100 000 personnes-années en Afrique subsaharienne occidentale. Les IST spécifiques que sont la chlamydia, les infections à gonocoques et la syphilis ont révélé des incidences respectives de 102 cas, 44 cas et 21 cas pour 100 000 habitants en 2022 en France. Les IST sont plus fréquentes chez les hommes ayant des rapports sexuels avec d’autres hommes (HSH) et les transgenres, du fait de la stigmatisation et de la discrimination de ces populations et d’un accès limité aux services de santé. Cependant, les données portant sur les IST au sein des populations clés sont très rares. Au Togo, l’incidence cumulée à 12 mois de Neisseria Gonorrhoeae (NG), Chlamydia Trachomatis (CT), dans la région anale était respectivement de 23% et 21% et reste élevée au niveau de la gorge à 12 mois de suivi où elle était de 6,8% pour CT et 13,0% pour NG. En Amérique latine, particulièrement au Brésil, la prévalence de la syphilis reste très élevée avec une incidence de 11,9 cas pour 100 personnes-années et des prévalences de CT anorectal de 11,3% et de NG de 6,7% chez les transgenres. En Asie, peu de données sont également disponibles au sein des populations clés, et selon les études réalisées en Thaïlande, l’incidence des IST (CT/NG) au sein des population HSH varie entre 14,3 et 55%. Ces données montrent le besoin urgent d'une intervention simple qui puisse réduire leurs incidences/prévalences et leurs conséquences. Des avancées récentes ont été réalisées dans le domaine de la prévention des IST bactériennes, mettant en évidence le bénéfice de la prophylaxie post-exposition à la doxycycline (Doxy-PEP) en tant que méthode efficace, révélant une réduction relative de 47% des nouvelles IST bactériennes (CT, NG ou syphilis).

Objectif : L'objectif principal de cette étude est de comparer l'incidence des infections sexuellement transmissibles (IST) bactériennes symptomatiques (CT/NG et syphilis) chez les HSH et les femmes transgenres vivant ou non avec le VIH, avant et après la mise en œuvre de la Doxy-PEP en Amérique latine (Argentine et Brésil), en Afrique de l'Ouest (Côte d'Ivoire, Togo), en Europe (France) et en Asie (Thaïlande). Les objectifs secondaires seront liés à i) l’utilisation de la doxycycline, ii) l’observance, iii) la résistance antimicrobienne, iv) les sciences sociales.

Méthodes : Une étude quasi-expérimentale, avant et après la mise en œuvre de Doxy-PEP sera réalisée. Après un suivi de 6 mois sans doxycycline, les sujets prêts à adhérer à la Doxy-PEP seront suivis sur une période 12 mois avec des points de visite tous les 3 mois, avec réalisation de prélèvements biologiques. Critères d’inclusion : i) HSH ou transgenres (≥ 18 ans), VIH+ ou VIH- ayant recours à la PrEP ; ii) avoir eu des rapports sexuels anaux ou oraux sans préservatif avec au moins un partenaire sexuel masculin au cours des 12 derniers mois ; iii) avoir un antécédent d’IST au cours des 12 derniers mois.

Traitement : Dans la phase avec Doxy-PEP, les participants seront invités à prendre 2 comprimés de doxycycline 100 mg, idéalement dans les 24 heures suivant un rapport sexuel oral ou anal sans préservatif, mais pas plus tard que 72 heures.

Calendrier prévisionnel : Cette étude devrait débuter en mai 2025, avec une durée d’inclusion prévue de 6 mois.

Résultats attendus : Cette étude vise à documenter l'acceptabilité et l'efficacité de la Doxy-PEP sur l'incidence des IST bactériennes symptomatiques chez les HSH et les TGW dans 6 pays du monde (Afrique de l'Ouest, Amérique latine, Asie et France).

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.