Projets et candidats lauréats

Le virus de la rougeole (MeV), le virus parainfluenza de type 3 (hPIV3) et le virus Nipah (NiV) sont des Paramyxovirinae, une sous-famille de virus constituant une menace pour la santé humaine. Ils peuvent causer diverses pathologies (bronchiolites, pneumonies, encéphalites) pouvant évoluer vers des formes graves et parfois mortelles. Ces virus pénètrent dans l’organisme par les voies respiratoires, le MeV étant considéré comme l’un des virus aéroportés les plus contagieux. Le NiV est un virus zoonotique émergent capable d’infecter de nombreux mammifères, hautement contagieux et associé à un taux de létalité extrêmement élevé (allant jusqu’à 75 %). En raison de ces caractéristiques, le NiV ne peut être manipulé qu’en laboratoire de biosécurité de niveau 4 et figure sur la liste de l’OMS des virus pour lesquels le développement de traitements et de vaccins est une priorité. Enfin, la grande susceptibilité de ces virus à subir des mutations augmente le risque d’émergence de nouveaux pathogènes pouvant causer des pandémies. Il n’y a pas de vaccin commercialisé contre les Paramyxovirinae, à l’exception de la rougeole, et les approches conventionnelles ciblant la polymérase virale ou l’étape d’entrée ont toutes échoué en phase clinique. Face au risque que représentent ces virus, il y a donc urgence à développer des thérapies innovantes pour limiter l’impact de ces virus et contenir une pandémie en cas d’émergence majeure. Une approche innovante pour inhiber la réplication des virus à ARN est de perturber le processus de séparation de phase liquide-liquide. Ce phénomène permet la concentration des protéines et des ARN viraux au sein d’organites sans membrane qui jouent le rôle d’usines virales (UVs). Des composés qui stabilisent les interactions protéine-protéine au sein des UVs et modifient ainsi leur nature liquide inhibent la réplication du virus respiratoire syncytial humain (hRSV) et du virus de la grippe A (IAV). Chez deux Paramyxovirinae, MeV et hPIV3, la formation des UVs nécessite l’interaction du domaine NTAIL de la nucléoprotéine virale (N) avec le domaine X (XD) de la phosphoprotéine (P). Étant donné le niveau de conservation de ces deux protéines, l’interaction NTAIL-XD est une cible thérapeutique d’intérêt pour interférer avec la formation des UVs des Paramyxovirinae dont NiV. Dans cette optique, le Partenaire A a déjà identifié deux composés qui inhibent l’interaction NTAIL-XD du NiV. En outre, les partenaires B, C, D, E et F ont identifié, parmi les métabolites et composés pharmacologiques modulateurs du métabolisme, deux molécules capables d’inhiber la réplication des Paramyxovirinae et d’interférer avec la formation des UVs. Fort de ces résultats, notre consortium a pour ambition de développer une stratégie antivirale innovante contre les Paramyxovirinae en combinant ces antiviraux qui ciblent l’hôte avec des composés optimisés dirigés contre l’interaction virale NTAIL-XD. Ainsi, les objectifs de ce projet sont 1) de développer des composés qui inhibent ou stabilisent l’interaction NTAIL-XD et interfèrent ainsi avec les UVs de NiV, hPIV3 et MeV, 2) de combiner ces composés ciblant le virus aux modulateurs métaboliques déjà étudiés par le consortium pour les tester dans des modèles in vitro et ex vivo d’infection par NiV, hPIV3 et MeV, 3) de tester les meilleures combinaisons de médicaments in vivo et de les formuler sous forme de poudre pour une administration pulmonaire et enfin, 4) de déterminer la meilleure stratégie pour assurer l’acceptabilité de ce traitement par la population. Pour atteindre ces objectifs, huit équipes ayant une expertise complémentaire en chimie, technologie pharmaceutique, biochimie, virologie, développement de médicaments et sciences sociales vont combiner leurs savoir-faire capitalisant sur des résultats antérieurs solides. Ce projet doit ainsi permettre l’élaboration d’une stratégie thérapeutique innovante contre les Paramyxovirinae afin de limiter leur impact sur la santé humaine. En outre, ce projet permettra d’établir un réseau collaboratif et transdisciplinaire spécialisé dans le développement de stratégies antivirales innovantes contre les virus aéroportés hautement pathogènes.

Le virus Zika (ZIKV) est un arbovirus transmis à l’homme par les moustiques du genre Aedes. ZIKV est devenu un problème majeur de santé publique à partir de 2013 avec les épidémies en Polynésie Française puis en Amérique Latine. Les épidémies à ZIKV ont été associées jusqu’à présent à des souches virales pathogènes originaires d’Asie. L’infection virale chez la femme enceinte peut être à l’origine d’effets tératogènes majeurs regroupés sous le terme de Syndrome Congénital au virus Zika (CZS) avec l’apparition de microcéphalie et autres malformations congénitales chez le nouveau-né. Chez un adulte infecté, ZIKV est retrouvé dans les fluides corporels comme les sécrétions oculaires, l’urine et surtout le sperme. La transmission interhumaine du ZIKV par voie sexuelle a été démontrée sans équivoque lors de l’épidémie de 2015-2016, en lien avec l’existence d’une persistance virale dans le système reproducteur masculin. Le risque de CZS reste encore mal documenté en Afrique où les souches de ZIKV du génotype africain sont distinctes du génotype asiatique. Les souches de ZIKV isolées récemment en Afrique de l’Ouest possèdent un fort potentiel tératogène et elles sont transmises plus efficacement par les moustiques Ae.aegypti que les souches asiatiques. Le vecteur moustique Tigre Ae. albopictus s’est propagé en Europe dont la France et aussi dans les territoires ultra-marins dont l’île de La Réunion (océan Indien). Les souches africaines de ZIKV représentent un risque d’émergence dans les régions y compris tempérées où Ae. albopictus s’est propagé. Le projet CAZIKANO, qui associe huit équipes pluridisciplinaires en France et en Australie sous la coordination de l’UMR PIMIT à la Réunion, propose d’évaluer le risque d’émergence du génotype africain de ZIKV à travers l’étude intégrative de deux souches virales contemporaines issues d’une part d’un pool de moustiques collecté au Sénégal en 2011 et d’autre part, d’un individu infecté en Guinée en 2018. Les deux virus seront caractérisés pour (i) leur efficacité de transmission par les moustiques vecteurs et leur capacité à franchir la barrière intestinale des insectes (moustiques Aedes et modèle drosophile), (ii) leur efficacité à répliquer puis à persister dans les cellules humaines cibles en relation avec la pathogenèse de l’infection virale et (iii) leur sensibilité à des substances d’origine naturelle afin d’identifier des inhibiteurs de la réplication virale. La proposition CAZIKANO apportera des informations importantes sur le risque de propagation vectorielle et non-vectorielle des souches africaines contemporaines de ZIKV avec la perspective de rationaliser le développement d’analogues de composés antiviraux efficaces issus de substances naturelles.

Le contrôle de l’émergence de la Covid-19 en Europe, y compris en France, a été obtenu en combinant une réduction initiale de la transmission par des politiques de confinement, de rigueur variable et, un an plus tard, une forte incitation à la vaccination contre la Covid-19. Bien que réussie, cette expérience a révélé les défis soulevés par le contrôle des maladies infectieuses émergentes tout en respectant les bonnes pratiques de santé publique comme par exemple, maintenir la confiance au sein de la société et limiter les inégalités sociales. Le projet ACME vise à promouvoir – par le biais de la préparation aux épidémies – le développement et la mise en œuvre de mesures préventives de riposte (MPR), y compris la vaccination, efficaces, acceptables et accessibles, spécifiquement lors d’épidémies de maladies infectieuses (ré)émergentes en France. Ceci pourrait être atteint par des stratégies de communication et d’organisation facilitant la confiance et inclusives. Notre projet s’inscrit dans l’Axe 2 (Connaissance, expertise, communication) du PEPR-MIE, car il vise à mieux comprendre les facteurs clés qui influencent l’acceptation et l’accessibilité physique et psychologique des différents MPR en situation d’épidémie, et proposera des approches pour traduire les connaissances scientifiques en action de santé publique.

Nous avons identifié quatre thèmes clés « ACME » interdépendants, que nous pensons être essentiels pour permettre une acceptabilité et une accessibilité élevées des MPR pendant une crise épidémique : 1) efficacité des programmes ; 2) confiance dans le système au sens large (société, politiques…) et ses freins – réactance, politisation, conspiration ; 3) les professionnels de santé – leurs attitudes, formation et implication ; et 4) l’engagement du niveau local dans la communication et l’organisation.

Les objectifs généraux du projet ACME seront : 1. d’évaluer les déterminants, facilitateurs et barrières à l’adoption/adhésion, la confiance et l’équité sociale concernant les MPR en situation d’épidémie en France, et identifier des approches pour suivre ces facteurs pour la préparation aux épidémies ; 2. de développer des scénarios potentiels de maladies épidémiques et des MPR pertinentes, et évaluer les préférences, vis-à-vis des stratégies et programmes possibles, de la population générale, de sous-groupes spécifiques et des professionnels de santé ; 3. de préparer la recherche interventionnelle sur les programmes de MPR facilitant la confiance et inclusives, en identifiant les expériences évaluées à l’international et en étudiant leur transférabilité en France et aux situations épidémiques ; 4. d’élaborer des recommandations et des protocoles pré-évalués pour une mise en œuvre rapide de la recherche interventionnelle lors de futures émergences, et une feuille de route de recherche et pour un transfert actif vers la santé publique pour la préparation aux épidémies.

Conformément à ces objectifs, le projet ACME comportera quatre axes de travail scientifique reliés entre eux, soutenus par une coordination continue par l’Institut Pasteur. Le consortium ACME englobe diverses disciplines des sciences sociales et du comportement (anthropologie, psychologie, économie comportementale) et les combine avec une expertise pertinente en santé publique et biomédicale (promotion de la santé, épidémiologie et infectiologie). Tous les partenaires ont déjà démontré une forte expertise dans leurs domaines et ont une expérience en recherche fondamentale et en santé publique. Notre plan de travail sur 3 ans comprend de larges consultations répétées des parties prenantes (autorités et acteurs nationaux, régionaux et locaux, experts en sciences sociales et biomédicaux, professionnels de santé et représentants de la société civile). Le projet ACME créera des opportunités pour établir des liens avec d’autres projets de recherche en sciences sociales et avec les futurs projets PEPR-MIE traitant de l’émergence des maladies infectieuses, en particulier ceux qui développent des vaccins et des interventions préventives.

Les fièvres hémorragiques virales (FHV) sont un problème de santé publique. Parmi elles, le virus Lassa (LASV) tue des milliers de personnes chaque année en Afrique. La fièvre de Lassa (FL) a été reconnue par l’OMS comme une menace émergente pour laquelle il est urgent de se préparer. Il n’y ni traitement ni vaccin contre la FL, et les mécanismes associés à la survie ou à la mort sont peu connus. Les seuls modèles animaux pertinents sont les primates non-humains. Nous avons étudié la FL chez les singes cynomolgus (SC) pour caractériser les réponses immunes impliquées dans le contrôle du LASV ou dans la FL fatale. Un modèle reproduisant les issues observées chez l’homme a été développé en infectant des SC avec la souche Josiah ou AV de LASV, induisant une FL toujours fatale ou une FL non léthale. La survie était associée à un contrôle rapide de la réplication virale accompagné de réponses immunes innée, humorale et cellulaire équilibrées. Au contraire, chez les SC infectés par Josiah, l’absence de contrôle dans les organes lymphoïdes secondaires (OLS) est à l’origine d’une dissémination systémique. L’accumulation de produits viraux induit des réponses inflammatoires exacerbées conduisant à une défaillance multiviscérale ressemblant au syndrome de choc septique. Aucune réponse T spécifique n’a été détectée chez les animaux fatalement infectés, et des phénomènes d’immunosuppression ont été mis en évidence chez ces animaux. Nous proposons ici de caractériser l’immunosuppression et la pathogenèse associées à la FL sévère chez le SC mais aussi de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans le contrôle de la maladie. De plus, nous aurons aussi accès à des échantillons de plasma de patients infectés par LASV pour conforter les résultats obtenus chez les CM. Cette étude permettra de valider les hypothèses suivantes : 1, l’inflammation excessive et l’infiltration de cellules inflammatoires sont à l’origine de la défaillance multiviscérale et de la mort ; 2, des mécanismes immunitaires menant à la suppression de la réponse T sont induits au cours de la FL fatale ; 3, des médiateurs solubles peuvent être utilisés pour le diagnostic précoce et le pronostic de la sévérité de la FL ; 4, l’évolution vers la mort ou le contrôle de LASV est déterminée très précocement dans les SLO. Les résultats obtenus démontreront que les thérapies basées sur la réponse de l’hôte amélioreraient le pronostic de survie et mettront en évidence les voies immunitaires d’intérêt pour des perspectives thérapeutiques. Des échantillons déjà obtenus au cours d’études chez le SC par notre équipe seront mis en œuvre (SLO, foie, rein, poumon, intestin, cerveau) à différents temps après l’infection (période d’incubation, apparition des symptômes, pic de la maladie), et aucune expérimentation animale ne sera nécessaire. Nous mettrons en œuvre des approches innovantes d’immunohistologie permettant de marquer des coupes de tissus avec 7 fluorescences différentes, puis de microdissection laser, ce qui permettra de déterminer les profils transcriptomiques et protéomiques de cellules isolées en fonction de leur localisation et de leur phénotype, grâce au séquençage d’ARN et à de la spectrométrie de masse (SM), respectivement. Le profil protéomique des plasmas issus de patients LASV seront également déterminé par SM et 50 cytokines/chemokines seront quantifiées par Luminex, et les réponses analysées en fonction de l’issue de la maladie et de la présentation clinique. La quantité très importante de donnée générée au cours du projet sera analysée de manière profonde et exhaustive grâce à des outils bioinformatiques et statistiques avancés. Cette approche innovante basée sur la biologie des systèmes apportera un panorama complet et exhaustif des mécanismes impliqués dans la pathogenèse et des réponses immunes impliquées dans les différentes issues de la FL, dans le modèle ultime du SC et chez l’homme. Des avancées substantielles dans la connaissance des FHV émergeront de ce travail, et en particulier une compréhension complète du syndrome aigu induit par les virus responsables de FHV ainsi que des perspectives pour des thérapies innovantes ciblant la réponse de l’hôte.

Francisella tularensis sous-espèce tularensis est une bactérie de la menace NRBC, hautement virulente et hautement infectieuse par aérosol et responsable de la tularémie. Sa haute virulence est liée à sa capacité à se multiplier dans le cytosol des macrophages suite à la lyse du phagosome. Cette étape clef est sous le contrôle du système de sécrétion de type VI (T6SS) de Francisella et de ses effecteurs. Malgré son rôle central dans la virulence, le T6SS de Francisella reste très mal connu. Le projet Ft6SS-Méca rassemble un consortium multidisciplinaire alliant cryo-microscopistes, cristallographes, biologistes cellulaires et des microbiologistes cliniques du Centre National de Référence de la Tularémie. Les objectifs du projet sont de résoudre la structure du T6SS de Francisella, les mécanismes de sécrétion et la fonction moléculaire des effecteurs de Francisella. Les approches innovantes développées combinant tomographie, cryo-microscopie électronique, cristallographie, cribles génétiques innovants et approches ciblées devraient permettre de résoudre les mécanismes moléculaires de la sécrétion et des effecteurs du T6SS. A terme, ces connaissances pourraient permettre des traitements spécifiques ciblant cette nanomachine qui est au cœur de la virulence de F. tularensis.

Il y a un besoin critique de modèles pertinents pour comprendre comment les virus se propagent dans le système respiratoire humain. Six équipes de cliniciens, virologistes, et experts en microfluidique vont joindre leurs forces pour développer des modèles de tissus humains en 3D qui miment les muqueuses des voies respiratoires et les alvéoles pulmonaires. Ces modèles permettront d’identifier les déterminants de la susceptibilité aux virus de façon plus physiologique, et donc de mieux prédire leur potentiel de dissémination virale dans le système respiratoire. La « triplépidémie » de l’hiver 2022 en France a illustré les risques associés à la survenue de vagues simultanées d’infections par le virus influenza A (IAV), le virus respiratoire syncytial (RSV), et le SARS-CoV-2. Le projet 3D-LUNGO se focalisera sur ces trois pathogènes majeurs, et étudiera leur impact un par un ou en combinaison, sachant que les données épidémiologiques suggèrent que les coinfections ne sont pas rares.

Les données précédentes des équipes ont souligné la pertinence des modèles d’épithéliums primaires comparés aux lignées transformées pour étudier la réplication virale et la sensibilité aux antiviraux. Les modèles primaires ont par exemple reproduit le tropisme préférentiel du variant Omicron pour les épithéliums des voies respiratoires plutôt que des alvéoles, aidant à expliquer la forte transmissibilité mais la moindre pathogénicité de ce variant. Notons que les épithéliums reconstruits obtenus de patients asthmatiques ou avec BPCO gardent une « mémoire » de leur état in vivo, ce qui ouvre la possibilité d’étudier comment les pathologies pulmonaires peuvent faciliter la propagation virale.

Nous utiliserons tout d’abord des épithéliums humains nasaux ou bronchiques reconstruits pour disséquer les différentes étapes de la dissémination virale, depuis le franchissement de la barrière de mucus, l’attachement aux récepteurs d’entrée, et les différents mécanismes par lesquels les virus perturbent la clairance mucociliée (WP1); nous étudierons le rôle des réponses épithéliales innées dans la restriction virale, en tirant parti d’avancées récentes de la technologie CRISPR/Cas9 en cellules épithéliales primaires pour identifier les gènes clés antagonisant chacun des trois virus étudiés (WP2); nous examinerons différents scénarios de coinfections, pour comprendre comment l’induction de réponses innées par un premier pathogène peut impacter une infection secondaire (WP3); nous ferons appel à la technologie d’organes-sur-puce pour développer des modèles plus avancés des voies respiratoires intégrant des compartiments épithéliaux et vasculaires perfusés de façon continue, afin d’étudier les risques d’altérations endothéliales et de dissémination virale systémique (WP4); enfin, nous construirons un poumon-sur-puce intégrant un épithélium alvéolaire et un endothélium vasculaire dans une puce microfluidique étirable, pour modéliser la pathogénèse virale dans un tissu pulmonaire respirant (WP5). La pertinence de ces modèles 3D de tissus humains sera évaluée par comparaison avec les résultats obtenus sur des explants de poumons issus de macaques cynomolgus. L’objectif à long terme du projet 3D-LUNGO sera de reconstituer les différents niveaux de l’arbre respiratoire, incluant les muqueuses nasales, bronchiales, bronchiolaires, et le tissu alvéolaire, puis de connecter ces différents modèles par microfluidique afin d’étudier la dissémination virale d’un niveau à l’autre, et d’arriver ainsi à une vision intégrée de la susceptibilité des tissus humains aux virus respiratoires.

Les modèles tissulaires développés dans le projet 3D-LUNGO auront un clair potentiel de développement, car ils seront applicables à une variété de pathogènes et de conditions respiratoires. La constitution d’un réseau d’institutions françaises de recherche (Institut Pasteur, IRIM, CIRI, et CEA) ayant l’expertise de ces modèles 3D et disposant de laboratoires de haute sécurité P3 contribuera à la préparation aux pandémies, en assurant que de multiples équipes pourront rapidement tester la capacité de dommage tissulaire induite par de nouveaux pathogènes respiratoires émergents.

La peste, causée par la bactérie Yersinia pestis, est une maladie mortelle des rongeurs qui se propage principalement par l’intermédiaire des puces et qui infecte occasionnellement les humains. La possibilité de réémergence de foyers de peste pérennes en France comme sur le reste du territoire européen pour des raisons naturelles ou anthropogéniques (dont le terrorisme ou un acte de guerre) est une préoccupation majeure. Pour autant, les conditions favorisant une telle réémergence sont inconnues en outremer (La Réunion et Mayotte) et vivement débattues pour le continent, soulignant une certaine ignorance des mécanismes environnementaux, écologiques et moléculaires régissant la dynamique de la peste. Ce constat appel à mener des investigations holistiques visant à produire des connaissances nouvelles.

Dans le cadre susmentionné, nous constituerons un consortium interdisciplinaire international regroupant pour la première fois historiens, archéologues, biologistes, pédologues, ingénieurs et mathématiciens, et dont certains sont des spécialistes français et européens de la peste. Les historiens et les archéologues auront pour tâche d’identifier les régions françaises où la peste a régulièrement circulé afin de guider les autres acteurs du consortium dans l’identification des territoires à risque, au-delà des sites aisément identifiables à l’aide des informations contemporaines. Par ailleurs, les mammalogistes et entomologistes étudieront aussi des sites de France métropolitaine et d’outremer, déjà considérés comme à risque, afin de déterminer si ces sites hébergent des réservoirs animaux permettant de maintenir et propager Y. pestis. Dans le cadre des investigations de terrain en France et à Madagascar, des squelettes de rongeurs français du Moyen Age, des échantillons de sol, et des puces exclusivement françaises seront prélevés. Ces échantillons seront utilisés (1) par les archéo-généticiens afin d’obtenir les génomes d’anciens bacilles de peste chez les rongeurs, (2) par les pédologues pour déterminer les profils abiotiques et biotiques des sols, et (3) par les entomologistes pour identifier les puces et les élever afin d’étudier leur capacité à propager le bacille. Les microbiologistes exploiteront les données génétiques, pédologiques et des réservoirs animaux afin de déchiffrer, à l’aide des modèles puces et murins, les liens qui existent dans la dynamique de la peste entre la microévolution du bacille, les caractéristiques du sol et la diversité des réservoirs animaux, et ils élucideront les aspects moléculaires associés aux liens qui seront établis. Ce travail sera rendu possible en partie grâce au développement, par les ingénieurs, de systèmes automatisés permettant d’obtenir des informations biologiques avec une vitesse et en quantité inégalée. Finalement, les mathématiciens utiliseront les données historiques, expérimentales ainsi que les investigations de terrain pour générer des modèles épidémiologiques holistiques prédictifs de réémergence de la peste en France.

Il est attendu que le projet (1) fournisse aux autorités la première carte et les premiers éléments de compréhension des écosystèmes français favorables ou non à l’implantation de Y. pestis aujourd’hui et demain, (2) élucide des mécanismes de virulence de Y. pestis que nos approches et modèles animaux actuels, qui ne reflèrent pas la complexité de la vie, sont incapables d’identifier et (3) produise des dispositifs innovants pour étudier la dynamique de la peste et identifier les gènes Y. pestis requis pour sa transmission par les puces.

Dans son ensemble, notre ambitieux projet renforce les efforts nationaux et internationaux de lutte contre la peste en rassemblant des équipes de différentes institutions et en croisant plusieurs disciplines et domaines. Il vise à la mise en place d’une approche synergique et holistique unique dépassant l’état de l’art épistémologique des études sur la peste. Il permettra non seulement de décrypter, limiter voire prévenir l’émergence et la propagation de la maladie, mais aussi de développer un système-modèle pour l’étude d’autres maladies infectieuses zoonotiques, dont la maladie X.