Projets et candidats lauréats

Nous avons récemment identifié Trim69, un membre peu connu de la famille de protéines à motif tripartite (Trim), comme un nouvel inhibiteur antiviral à large spectre qui agit en réorganisant le réseau de microtubules (MT) à des fins antivirales. De plus, nous avons montré que les caractéristiques saillantes de ce nouveau programme, que nous appelons recâblage des MT, représentent une facette jusqu’ici non appréciée des réponses interférons dans les cellules de la lignée myéloïde, dans lesquelles Trim69 exerce ses activités antivirales les plus puissantes.

Les microtubules représentent les principaux axes de transport à l’intérieur de la cellule et les virus ont une longue histoire documentée d’utilisation, voire d’altération des MT à des fins pro-virales. Dans le cas du VIH-1, les cores viraux utilisent les MT pour atteindre le noyau par l’intermédiaire du complexe moteur de la dynéine et, dans ce contexte plusieurs protéines associées aux microtubules (MAP) ont étés montrées comme ayant des effets pro-viraux.

Dans ce contexte, l’identification de Trim69 en tant que facteur de l’immunité inné agissant sur les principaux axes de transport de la cellule est très intéressante, car elle met en évidence la possibilité que la cellule puisse s’opposer à l’infection virale en modifiant son réseau de MT. Dans le cas du VIH-1, nous avons montré que l’inhibition du VIH-1 par Trim69 se produit après l’entrée dans la cellule, à l’étape de transcription inverse. Les données que nous avons accumulé depuis suggèrent fortement la possibilité que Trim69 interfère avec la migration dépendante de la dynéine des capsides viraux vers le noyau.

Avec ce projet, nous visons à identifier le mécanisme moléculaire par lequel Trim69 agit sur les MT et à définir précisément comment la migration des capsides viraux du VIH est affectée par Trim69 à travers la réorganisation des MT.

Bien que de nombreux facteurs cellulaires agissant sur le réseau de microtubules aient été décrits pour favoriser l’infection par le VIH, Trim69 représente pour l’instant le seul facteur de l’immunité inné agissant sur les MT à des fins antivirales. Nous pensons que nos résultats mettront en lumière l’importance du contrôle du réseau de microtubules et le révèleront comme un nouveau champ de bataille pour les interactions hôte-pathogène.

L'essai ANRS 0029s – SimpPrEP, randomisé, ouvert et contrôlé, a pour objectif d’évaluer une nouvelle méthode de prévention du VIH à la demande chez les hommes ayant des rapports sexuels avec des hommes (HSH), en utilisant un schéma simplifié de PrEP. Cette méthode consiste à prendre une seule dose d'une association médicamenteuse (ténofovir alafénamide – emtricitabine, TAF/FTC) avant et après les rapports sexuels ("1-1"), au lieu du schéma actuel "2-1-1" de ténofovir disoproxil – emtricitabine (TDF-FTC) à la demande. Comparé au TDF, le TAF entraîne des niveaux plus élevés et plus durables de la forme active du médicament (ténofovir diphosphate, TFV-DP) dans les cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC), un facteur essentiel de l'efficacité à long terme de la PrEP. Dans une étude précédente menée dans la cohorte ANRS PREVENIR, notre groupe a utilisé un modèle d'infection ex- vivo du tissu rectal et a montré que la protection précoce contre le VIH au niveau des muqueuses, 2 heures après la prise d'une dose de charge de deux comprimés de TDF/FTC, était principalement due à des niveaux élevés d'emtricitabine triphosphate (FTC-TP) dans le tissu rectal. Alors qu'une dose unique de TAF/FTC entraîne des niveaux plus élevés de TFV-DP dans les PBMC, elle entraîne également des niveaux plus faibles de FTC au niveau des muqueuses par rapport à une double dose de TDF/FTC. Dans cette étude, notre objectif est d’étudier l'impact des différents profils pharmacocinétiques d’une dose TAF/FTC comparé à deux doses de TDF/FTC sur la protection contre le VIH-1 au niveau des muqueuses et au niveau systémique (en utilisant une infection ex vivo des PBMC) après une exposition précoce au VIH afin de mieux comprendre l'importance relative de la protection au niveau des muqueuses par rapport à la protection systémique en tant que facteur de risque de transmission du VIH-1.

Le sperme est le principal vecteur de l’infection par le VIH cependant son rôle lors de la transmission et la réponse immunitaire innée reste à caractériser.

Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) représentent la première ligne de défense contre les infections en produisant de grandes quantités d’IFN de type I (IFN-I) qui inhibent la réplication virale. Cependant, une activation prolongée des pDC lors des stades chroniques de l’infection par le VIH-1 contribue à l’épuisement du système immunitaire, en particulier pendant phase SIDA. Les pDC sont également présentes dans les muqueuses et peuvent donc jouer un rôle dans la transmission sexuelle du virus. Nous avons précédemment démontré que les monoamines telles que l’histamine ont un effet modulateur sur l’activation des pDC. Nous avons ensuite identifié le récepteur aux chimiokines (et corécepteur du VIH) CXCR4 comme le récepteur commun aux amines capable de moduler la réponse antivirale des pDC. D’ailleurs, nous avons démontré que le ligand spécifique de CXCR4, IT1t, contrôle la production des IFN-I in vivo dans des souris lupiques. Ces résultats établissent un lien entre les amines endogènes et le système immunitaire inné et placent CXCR4 comme régulateur l’activation virale des pDC. Nous avons réalisé un criblage virtuel à haut débit du métabolome humain, qui a conduit à l’identification de 2 molécules de la famille des polyamines capables de se lier à CXCR4: la spermidine et la spermine. Ces molécules sont présentes à des concentrations physiologiques très élevées dans le sperme (jusqu’à 30 mM) ce qui ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension de la transmission sexuelle du VIH.

 Nous émettons l’hypothèse que la réponse immunitaire innée est inhibée par les polyamines présentes dans le sperme, permettant l’infection par le VIH et la propagation malgré l’immunité innée des muqueuses. Nous pensons également que les polyamines du sperme inhibent l’infection par les souches de VIH-1 utilisant CXCR4 (VIH-X4) en se liant à CXCR4, expliquant pourquoi seules les souches de VIH-1 utilisant CCR5 (VIH-R5) sont transmises sexuellement. Nos premières données ont montré que la spermine inhibe la réponse IFN-I des pDC activés par le VIH et inhibent l’infection par le VIH-X4 des cellules TZM-bl, renforçant ainsi notre hypothèse. Ce projet sera réalisé sur des pDC humaines de sang et d’amygdales, et avec les variants primaires du VIH-1 X4 et R5, à l’aide de tests virologiques, cellulaires et biochimiques, de techniques d’imagerie cellulaire, de modélisation moléculaire et d’études transcriptomiques. L’objectif de notre programme scientifique, basé sur des données préliminaires solides, est de caractériser aux niveaux moléculaire et cellulaire les interactions entre les polyamines et le CXCR4 et les conséquences sur l’infection par le VIH-1 et la réponse IFN-I par les pDC.

Les tâches expérimentales seront divisées en 3 parties (WP): Dans le WP1, nous analyserons l’activité antivirale de la spermine sur l’infection cellulaire par les virus libres VIH-X4 et -R5 et de cellule à cellule dans les lymphocytes T CD4 + primaires et les macrophages. Nous étudieront également la transmission dans un model de culturcervico vaginal. Dans le WP2, nous étudierons l’effet des polyamines sur l’activation virale des pDC circulantes ou tissulaires (étude protéomique et transcriptomique) et dans un modèle de culture cervico vaginal. Nous étudierons le rôle de CXCR4 dans l’inhibition de la réponse immunitaires innée par les polyamines par techniques de siRNA. Dans le WP3, nous étudierons l’effet du sperme et du sperme appauvri en polyamine sur l’infection par le VIH et l’activation des pDC.

Ce projet interdisciplinaire original, réalisé en collaboration entre les équipes de JP Herbeuval et S. Benichou, fusionnera les compétences d’immunologistes, virologues, chimistes et bio-informaticiens. Nous sommes convaincus qu’une caractérisation approfondie du rôle du sperme sur l’infection par le VIH et la réponse immunitaire innée conduira à une meilleure compréhension des mécanismes menant à la transmission sexuelle du VIH et ouvrira potentiellement de nouvelles approches de prévention.

Le VIH-1 doit spécifiquement sélectionner et encapsider son ARN génomique (ARNg) parmi un vaste excès d’ARN cellulaires et d’ARN viraux épissés. Peu de choses sont actuellement connues sur la manière dont le VIH-1 reconnaît son ARNg, cependant l’encapsidation de l’ARNg est une étape clé dans la production de virus infectieux. Ainsi, élucider les mécanismes moléculaires gouvernant l’encapsidation de l’ARNg pourrait permettre le développement de stratégies antivirales novatrices et l’amélioration des vecteurs rétroviraux potentiellement utiles dans le traitement du VIH-1 et d’autres maladies humaines.

Il est généralement admis que la sélection de l’ARNg est assurée par des interactions spécifiques entre le précurseur viral Pr55Gag (Gag) et une région de l’ARNg appelée Psi. Malgré des progrès récents auxquels notre équipe a contribué, les facteurs permettant la reconnaissance spécifique de Psi par Pr55Gag restent encore méconnus. D’une part, la nature exacte de Psi a été l’objet de débats intenses et la région de l’ARNg requise pour la fixation spécifique de Pr55Gag n’a été déterminée que récemment à résolution nucléotidique. D’autre part, tandis qu’il est connu depuis longtemps que le domaine de nucléocapside (NC) du précurseur lie l’ARN et est un déterminant essentiel de l’efficacité et de la spécificité de l’encapsidation de l’ARNg, nous avons récemment montré que le domaine C-terminal p6 est également un facteur clé de la spécificité de fixation de Pr55Gag à l’ARNg. De plus, nous avons démontré que Pr55Gag est capable de discriminer entre l’ARNg et les ARN cellulaires ou les ARN viraux épissés de manière directe, lors de l’étape initiale de fixation, cependant les mécanismes moléculaires gouvernant ce processus restent encore mal compris, principalement à cause de l’absence de structure tridimensionnelle du complexe Pr55Gag/ARN Psi. De plus, l’assemblage de la particule virale à la membrane plasmique (MP) serait régulé par des interactions Pr55Gag-ARNg non-spécifiques. Il reste cependant aussi à clarifier si d’autres facteurs, telles que des protéines cellulaires liant l’ARNg et/ou Pr55Gag parviendraient à moduler la spécificité des interactions Pr55Gag-ARNg de manière à réguler l’encapsidation de l’ARNg.

Le but de ce projet est de disséquer les mécanismes moléculaires orchestrés par le précurseur Pr55Gag qui mènent à la reconnaissance spécifique de l’ARNg du VIH-1 et son encapsidation dans les particules virales par une combinaison d’approches structurales et fonctionnelles. Nos objectifs spécifiques sont :

Objectif 1 : Quelle est la structure tridimensionnelle du complexe Pr55Gag/ARN Psi ?

Objectif 2 : Est-ce que les ligands viraux ou cellulaires du domaine p6 de Pr55Gag régulent la spécificité de fixation du précurseur aux ARN ?

Objectif 3 : L’ARNg ou des protéines cellulaires promeuvent-elles l’assemblage des particules virales ?

Pour atteindre l’Objectif 1, nos deux équipes travaillent conjointement à la première structure du complexe Pr55Gag/ARN Psi par cryo-microscopie électronique et par cristallographie aux rayons X. Une telle structure révèlerait tous les contacts protéine-ARN qui assurent une reconnaissance spécifique de l’ARNg par Pr55Gag.

L’Objectif 2 sera atteint par une étude fonctionnelle en comparant la fixation de Pr55Gag à l’ARNg et à des ARN viraux épissés en absence et en présence de ligands du domaine p6 de Pr55Gag (ALIX, Tsg101, Vpr). Nos tests biochimiques et biophysiques pourraient ainsi révéler pour la première fois, si et dans quelle proportion la spécificité de fixation de Pr55Gagà l’ARNg est modulée par des facteurs cellulaires (ALIX, Tsg101) ou viraux (Vpr).

Pour atteindre l’Objectif 3, nous développerons le premier test quantitatif d’assemblage/encapsidation de manière à déterminer la distribution en taille des particules et leur concentration dans l’échantillon. Cela nous permettra i) de comparer l’efficacité de l’assemblage viral en présence d’ARNg et/ou d’acides nucléiques hétérologues, et ii) d’analyser l’impact des ligands p6 sur l’encapsidation de l’ARNg.

Contexte, 
Malgré l’existence d’options thérapeutiques efficaces antirétrovirales (ARV) orales à prise unique quotidienne, les problématiques d’adhésion au traitement ARV persistent et sont responsables d’un non contrôle virologique dans environ 7% des personnes vivant avec le VIH (PVVIH) en France. Aujourd’hui, les traitements antirétroviraux injectables à longue durée d’action (ARV-LA) font l’objet d’un intérêt croissant et apparaissent comme une option thérapeutique intéressante chez ces PVVIH qui ont des difficultés de prise quotidienne d’ARV oral. En effet, les rares données disponible issues d’études rétrospectives retrouvent un taux de succès virologique variant de 75% à 94% sous bithérapie ARV-LA Cabotegravir + Rilpivirine (CAB+RPV) chez des patients virologiquement non contrôlés. De plus, l’utilisation du Lenacapavir (LEN), un inhibiteur spécifique de capside du VIH, chez des patients multirésistants en échec virologique a montré un taux de succès virologique de 82% à 2 ans. Ainsi l’utilisation des combinaisons ARV-LA Cabotegravir + Rilpivirine et Cabotegravir + Lenacapavir chez des patients virologiquement non contrôlés et inobservants aux ARV oral semble pertinente.

Méthode
L’essai CABAN est un essai prospectif interventionnel, multicentrique, en ouvert, non randomisé et non comparatif visant à évaluer l’efficacité virologique des bithérapies ARV-LA CAB 600 mg + RPV 900 mg (bras 1) et CAB 600 mg + LEN 927 mg (bras 2), sans phase orale préalable de CAB ou de RPV, chez des PVVIH virologiquement non contrôlés avec des difficultés d’observance au traitement ARV oral. Au total 60 patients devront être inclus et seront suivi pendant 44 semaines. En fonction de la présence d’une résistance à la RPV ou d’un antécédent d’échec virologique sous INNTI, les participant seront répartis dans les bras 1 ou 2. Un accompagnement ETP standardisé sera réalisé à chaque visite. 

Population de l’étude
PVVIH-1 ≥ 12 ans virologiquement non contrôlé (dernière CVp ≥ 200 cp/mL et antécédent d’échec virologique avec au moins une CVp ≥ 200 cp/mL réalisée ≥ 12 mois) malgré la prescription d’un traitement ARV depuis plus de 24 mois et rapportant des difficultés d’observance au traitement ARV par voie orale. Les participants co-infectés par le VHB (AgHbs positif), présentant une résistance au CAB ou un antécédent de traitement ARV par CAB et/ou RPV LA et/ou LEN seront exclus. 

Critères de jugement
Le critère de jugement principal est la proportion de participants avec CVp < 50 cp/mL sous bithérapie ARV-LA injectable à S44. 
L’échec virologique est défini par la non réponse au traitement (diminution de la CVp < 1 log cp/mL à un S4, ou la persistance d’une CVp ≥ 50 cp/ml à S20, ou une augmentation confirmée de la CVp ≥ 1 log de cp/mL par rapport au Nadir de la CVp) ou le rebond virologique après au moins une CVp < 50 cp/mL (une CVp ≥ 200 cp/mL, ou deux CVp successives ≥ 50 cp/mL à S2-S4 d’intervalle, ou une CVp ≥ 50 cp/mL suivie de l’arrêt du suivi).
Les critères de jugement secondaires sont les suivants : La proportion de patients ayant présentés un échec virologique, le délai d’obtention de l’indétectabilité, le profil de résistance en cas d’échec virologique, les effets indésirables, les arrêts de traitement et leur(s) motif(s), l’évolution des paramètres immunologiques, l’évolution des critères de vulnérabilité, de qualité de vie et de satisfaction liée aux traitements ARV-LA. Les évolutions du réservoir viral et des concentrations plasmatiques d’ARV seront également analysées. 

Enjeux de l’étude
L’essai CABAN cible une population prioritaire dans le contrôle de l’épidémie VIH. L’efficacité virologique des combinaisons ARV-LA évaluées dans l’essai CABAN permettrait de proposer une alternative thérapeutique pour ces PVVIH en situation d’échec virologique liée à une problématique d’adhésion au traitement ARV oral.