Projets et candidats lauréats

L’objectif de ce projet est de concevoir un simulateur épidémiologique à base d’agents dédié à l’analyse et à la comparaison des interventions contre l’épidémie de COVID-19 à l’échelle des villes au Vietnam. Le simulateur, appelé COMOKIT (pour COvid-19 MOdeling KIT), est basé sur une description fine des comportements individuels et des politiques publiques et permet aux utilisateurs de mener des expériences virtuelles, dans des environnements simulés, même avec une quantité limitée de données disponibles.

Le Vietnam est l’un des rares grands pays à être encore dans une phase pré-épidémique avec seulement 262 cas signalés et 0 décès (chiffres officiels du 13 avril 2020). C’est du à son extrême vigilance dans la gestion locale de l’épidémie, à base d’interventions telles que le confinement, faites au niveau des villages, des communes ou des petites villes immédiatement après la notification des cas. La littérature regorge de modèles épidémiologiques mais la plupart considèrent de grandes populations, ce qui apparaît limité dans le contexte de l’émergence d’un nouveau pathogène. D’un point de vue modélisation, les petites populations génèrent un certain nombre de difficultés liées à une très forte stochasticité dite démographique, ainsi qu’à de très grandes hétérogénéités tant individuelles qu’à l’échelle du foyer (en particulier hétérogénéité de comportements ou de respect des règles qui sont des facteurs importants à prendre en compte pour analyser ou prédire le succès d’une intervention). COMOKIT comblera cette lacune et a pour but de soutenir les autorités vietnamiennes (par le biais d’un partenariat avec le NIHE) dans leur conception d’interventions ciblées et informées contre le COVID-19.

Enfin, bien qu’il soit mis en œuvre pour une application immédiate à l’épidémie de  COVID-19, le simulateur sera conçu pour être rapidement adaptable à d’autres maladies infectieuses et à d’autres contextes géographiques, ouvrant la voie à l’adoption de modèles épidémiologiques intégrant des composantes sociales plus ambitieuses.

A l’échelle mondiale, le virus de l’hépatite B (HBV) est responsable de plus de 50% des cas de carcinome hépatocellulaire (CHC) et cette proportion est largement augmentée dans les pays de forte endémicité comme en Afrique de l’Ouest. L’histoire naturelle de l’infection par HBV a été essentiellement étudiée sur des cohortes Européennes ou Asiatiques, avec très peu de données pour l’Afrique en général et l’Afrique de l’Ouest en particulier où les modes de transmission, l’âge de l’infection, les facteurs génétiques et environnementaux, sont totalement différents de ceux des autres régions du monde.

De nombreuses données suggèrent que les différents génotypes et variantes du HBV ont un impact clinique et biologique différent et certaines protéines virales sont reconnues pour leurs propriétés oncogéniques. Cette étude se propose d’approfondir les caractéristiques des génotypes A et E Africains et de variantes du HBV (délétion dans le domaine préS2) au niveau du foie, ce qui sera une première dans cette région du monde. Nous avons un projet actuel subventionné par l’ANRS (12357) qui est basé sur une cohorte ouest-africaine (PROLIFICA). Dans le cadre de ce projet, nous avons pu mettre en évidence une augmentation de l’incidence des délétions preS2 (entre 12, 15 ou 18 paires de bases) dans le génome du HBV circulant chez les patients HBV chroniques de la Gambie. Ces délétions montrent une corrélation avec la sévérité de la maladie hépatique (20% de délétions chez les patients avec hépatite chronique sans cirrhose, 35% chez ceux avec cirrhose et jusqu’à plus de 50% dans les cas de CHC) (Cohen et al, In prep).

Grâce à l’accès à une collection unique de 193 biopsies de patients HBV Africains, naïfs de tout traitement, pour lesquelles nous avons des sérums concomitants associés dans le cadre de la cohorte PROLIFICA, nous allons pouvoir identifier les paramètres de l’histoire naturelle des infections HBV en Gambie. Nous pourrons en particulier :

(i) caractériser les marqueurs HBV intrahépatiques et en particulier la quantité de cccDNA, et l’activité transcriptionnelle du HBV et corréler ces paramètres aux nouveaux potentiels marqueurs indirects du cccDNA (HBcrAg, pgRNA et miRNA circulants);

(ii) Séquencer le cccDNA intrahépatique de manière à déterminer si les mutations PreS2 identifiées dans les virions du sang circulant sont “archivés” dans la matrice transcriptionnelle

(iii) Evaluer l’effet des mutations Pre S2 sur l’activité transcriptionnelle du cccDNA et la réplication virale in vitro, dans des modèles cellulaires d’infection par HBV.

L’ensemble de ces données nous permettra de mieux caractériser les infections HBV en Afrique de l’Ouest, les particularités liées aux génotypes et variantes viraux, ceci sera particulièrement utile pour la mise en place et le suivi des traitements anti-HBV par analogues de nucléosides (inititiés dans PROLIFICA) ou par les nouveaux traitements qui émergent.

L’exploration du microbiote digestif est une technologie de plus en plus accessible aujourd’hui. De nombreuses données expérimentales chez l’animal et chez l’homme suggèrent qu’un dérèglement du microbiote intestinal (dysbiose) pourrait participer à un vieillissement plus précoce et à l’expression du phénotype de fragilité. Les Personnes vivant avec le VIH (PVVIH) présentent des marqueurs de fragilité phénotypique en moyenne 10 ans avant les personnes non infectées.     

Chez les PVVIH des altérations anatomico-fonctionnelles du système lymphoïde associé au tube digestif surviennent très précocement après l’infection par le VIH, et peuvent persister malgré une suppression virologique sous ART. Ces altérations sont associées à une translocation microbienne (passage de microbes et/ou de produits microbiens de la lumière intestinale vers l’organisme en absence de bactériémie), qui elle, est corrélée à l’activation immunitaire et la dysbiose intestinale.

L’objectif de notre étude est d’explorer le microbiote intestinal chez des PVVIH sur une durée de 5 ans et d’étudier l’association de l’évolution du microbiote avec le phénotype de fragilité ainsi qu’avec le poids des comorbidités.

Objectif principal: Etude de l’évolution différentielle à 5 ans du microbiote intestinal entre les différents groupes des PVVIH classés en 3 catégories selon les marqueurs phénotypiques de fragilité : fragiles (3 ou plus), pré-fragiles (1 à 2), non fragile (0).

Objectifs secondaires:

• Etude de l’évolution différentielle du microbiote intestinal entre les différents groupes des PVVIH à 3 ans
• Etude annuelle de l’évolution du profil immunitaire en fonction du groupe de fragilité pendant 5 ans
• Etude de l’association entre microbiote intestinal et activation inflammatoire à 0, 3 et 5 ans dans les différents groupes de PVVIH
• Etude de l’association entre le microbiote intestinal et la présence d’une ou plusieurs comorbidités dans les différents groupes de PVVIH

METHODES:

Le modèle de Fried comprend cinq marqueurs de fragilité qui correspondent à 5 domaines : faiblesse de préhension (force), faible endurance (énergie), activité physique réduite (activité physique), vitesse de marche lente (mobilité) et perte de poids involontaire au cours de la dernière année (nutrition). La présence d’au moins trois de ces critères qualifie la «fragilité » tandis qu’un ou deux critères définissent la préfragilité.

Les selles des participants seront recueillis pour l’analyse du microbiote, à l’inclusion, puis tous les ans pour une durée de 5 ans. Chaque prélèvement de selles donnera lieu à une consultation avec une diététicienne (afin de renseigner les habitudes alimentaires du participant, et les éventuels changements dans les 15 jours précédant le recueil des selles), ainsi qu’une évaluation impédancemétrique.

• Nombre de sujets participants : 132 (44 PVVIH fragiles-44 PVVIH préfragiles- 44 PVVIH non fragiles)
• Durée des inclusions : 18 mois
• Durée de participation à l’étude: 5 ans

Des analyses multivariées exploratoires non supervisées (Analyse en Composantes Principales) et supervisées (Analyse Discriminante par Moindre Carrés Partiels), seront réalisées pour identifier des biomarqueurs et/ou faire ressortir une empreinte microbiote caractéristique du phénotype de fragilité ou de sa progression.

Tous les tests statistiques seront calculés en fonction du seuil de significativité α=0.05. Les analyses statistiques seront réalisées à l’aide du logiciel SAS V9.4 (SAS Institute Inc., Cary, NC).

RETOMBEES:

L’évolution longitudinale du microbiote intestinal pourrait être associée à une évolution des marqueurs de fragilité, par exemple vers un état plus fragile. Sachant que le phénotype de fragilité pourrait être un état réversible, les marqueurs identifiés pourraient permettre un dépistage plus précoce et une prise en charge des patients pré-fragiles et fragiles, ou ceux ayant un risque d’évolution vers ces phénotypes.

Au cours de l’infection par le VIH, les macrophages contribuent à la dissémination virale et constituent un réservoir, même chez les patients sous traitements anti-rétroviraux. Les macrophages sont présents dans de nombreux tissus et résistent aux effets cytopathiques du VIH-1. Dans les macrophages infectés, le bourgeonnement des nouveaux virions a lieu dans des compartiments apparemment intracellulaires, connus sous le nom de compartiments contenant des virus (VCC) où les virions nouvellement formés s’accumulent. De nombreuses questions demeurent ouvertes concernant la façon dont p55Gag, qui orchestre le processus d’assemblage viral, est adressé à la membrane limitante du VCC plutôt qu’à la membrane plasmique, comme c’est le cas dans les cellules T. De même, les mécanismes moléculaires qui gouvernent la libération des particules virales présentes dans les VCC, vers le milieu extracellulaire demeurent obscurs.

            Nous avons identifié la protéine GAS7 comme étant capable de lier la protéine virale Gag. Nous montrons que l’expression de GAS7 limite la libération des particules virales par des MDM (monocyte derived macrophages) infectés par le VIH-1. GAS7 est exprimée par les cellules myéloïdes, pas par les lymphocytes T et possède 3 isoformes. La plus longue, GAS7c, est principalement cytosolique tandis que les 2 autres sont associées aux membranes. La surexpression de GAS7c dans les MDM induit une inhibition de la libération des virons et la rétention intracellulaire de Gag. Inversement, l’extinction de l’expression de GAS7 par shRNA dans les MDM infectés entraîne une augmentation de la libération des virons dans le milieu extracellulaire. La modulation de l’expression de GAS7 n’a pas d’impact sur le taux d’infection ni sur la qualité des virus produits. Enfin, la fréquence des VCC est diminuée dans les macrophages surexprimant GAS7.

            L’ensemble des données que nous avons obtenues jusqu’ici suggère que GAS7c pourrait empêcher l’accès de Gag aux membranes des VCC, expliquant ainsi son impact sur la formation des virions et leur libération.

            Notre objectif est de comprendre comment l’expression de GAS7 module la production et la libération des virions dans les macrophages infectés. Le projet comporte 3 parties complémentaires :

1 Analyse moléculaire de l’interaction entre GAS7 et p55Gag et de son importance pour la libération virale

Nous confirmerons d’abord l’interaction entre Gag et GAS7 par des approches biochimiques et cartographierons les régions critiques pour cette interaction, à la fois dans Gag et GAS7. Nous évaluerons si la région de Gag identifiée a été conservée parmi les lentivirus et, enfin, nous analyserons dans les MDM infectés le phénotype de mutants déficients pour l’interaction.

2 Effet de GAS7 sur le transport de Gag à la membrane limitante du VCC et sur le processus d’assemblage viral

Nous déterminerons si la présence de VCC est nécessaire pour que GAS7 puisse limiter la libération de virions en utilisant des cellules qui ne forment pas de VCC. Nous combinerons des approches biochimiques et microscopiques pour déterminer la localisation subcellulaire de p55Gag et de GAS7 dans des MDM infectés.

3. Effet de GAS7 sur la libération de virions par les macrophages infectés par d’autres souches de VIH-1 et par le VIH-2

Nous évaluerons si nos observations avec la souche NL4.3 peuvent être étendues notamment à des virus « transmetteur fondateurs ». Enfin, notre récente étude sur les macrophages infectés par le VIH-2 révèle un phénotype de rétention qui rappelle celui induit par GAS7; c’est-à-dire une production virale normale, mais une libération de virus réduite. Nous déterminerons si GAS7 est impliqué dans le phénotype de rétention observé dans les MDM infectés par le VIH-2 en suivant les approches présentées ci-dessus pour le VIH-1.

En analysant finement le rôle de GAS7 dans le cycle du VIH-1 dans les macrophages, notre projet devrait révéler, potentiellement, de nouvelles façons d’éliminer le réservoir viral que constituent les macrophages infectés.

La tuberculose (TB) est l’une des principales causes de décès dans le monde, causée par la bactérie Mycobacterium tuberculosis (Mtb). La compréhension des interactions hôte-pathogène dans la TB aidera à développer de nouvelles thérapeutiques, y compris dirigée contre l’hôte pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens. Cependant, ni les cultures cellulaires conventionnelles ni les modèles animaux ne reproduisent la complexité de la TB. Les organoïdes pulmonaires partagent les caractéristiques des poumons humains, constituant ainsi un modèle unique pour étudier les étapes précoces de la TB. L’objectif du projet, initié il y a trois ans et déjà couronné de succès avec deux articles soumis, est d’adapter la technologie des organoïdes avéolaires dans le contexte de la TB pour déchiffrer les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans la translocation de Mtb dans le tissu pulmonaire. Ce modèle sera extensible au criblage de nouvelles molécules pharmacologiques.