Projets et candidats lauréats

La méningite tuberculeuse (MTB) est la forme la plus mortelle de la tuberculose (TB) avec environ 164,000 nouveaux cas par an, représentant environ 6% des cas de TB extra-pulmonaire. Les populations les plus à risque sont les enfants de moins de 5 ans, les personnes coinfectées par le VIH et les personnes immunodéprimées. En Afrique subsaharienne, la mortalité due à la MTB atteint 40% chez les patients séronégatifs et jusqu'à 70% chez les personnes séropositives pour le VIH et infectée par des souches de M. tuberculosis résistantes aux antibiotiques, le décès survenant le plus souvent dans les deux premières semaines suivant le diagnostic. Parmi les survivants de la MTB, ~50% souffrent de séquelles neurologiques.

Chez les adultes, les recommandations de l'OMS pour le traitement de la MTB sensible aux antibiotiques sont basées sur le régime utilisé pour la TB pulmonaire (isoniazide, rifampicine, pyrazinamide et éthambutol), mais seuls l'isoniazide et la pyrazinamide ont une bonne pénétration dans le liquide céphalorachidien (LCR). Notre objectif est de remplacer l'éthambutol, car il a une mauvaise pénétration dans le LCR et n'ajoute donc pas à l'activité. L'éthionamide (Eto) est connu pour avoir une très bonne pénétration (80-90%) dans le LCR chez les patients atteints de TB et est recommandé par l'OMS comme composant pour le traitement de la MTB chez les enfants et les adolescents. L’alpibectir est un médicament innovant, le premier de sa classe, qui améliore la bioactivation de l'Eto avec le potentiel de réduire la dose efficace d'Eto jusqu’à 3 fois chez l’humain. De plus, l'alpibectir pénètre dans le LCR et les tissus cérébraux chez les rats. La combinaison alpibectir/éthionamide (AlpE) est rapidement bactéricide, surmonte la résistance aux médicaments et réduit la fréquence de la résistance à l'Eto in vitro. Récemment, l'étude de phase IIa (NCT05473195) dans la TB pulmonaire a montré qu’AlpE était bien toléré. L'alpibectir potentialise l'activité de l'Eto de manière dose-dépendante et comparable à celle de l'isoniazide. L'ajout d'alpibectir permet de réduire la posologie d'Eto tout en augmentant l'activité bactéricide, réalisant ainsi une preuve de concept clinique.

Ce projet vise à mener une étude de phase IIa pour évaluer la pharmacocinétique et la sécurité d'AlpE chez les patients adultes et adolescents atteint de MTB nouvellement diagnostiqués pour déterminer la dose pour un futur essai de phase III. AlpE pourrait être le premier agent optimisé pour l'activité dans le LCR, et pourrait être utilisé dans la TB sensible aux médicaments, la mono-résistance à l'isoniazide et la TB multirésistante. La durée de cette étude est de 3 ans, dont 24 mois sont prévus pour la conduite clinique. Le programme comprendra les étapes clés suivantes : préparation à l’essai, inclusion du premier patient, conduite de l'essai, analyse des données de PK, de sécurité et d'efficacité d'AlpE, rapport de PK et de sécurité d'AlpE, réunion avec les agences réglementaires, et rapport d'étude clinique.

L'étude sera menée par le consortium AlpE-TBM sous la direction des Professeurs Fabrice Bonnet (GHiGS, Inserm, Bordeaux) et Gisèle Kouakou (SMIT, Abidjan), en partenariat avec BioVersys, une biotech située à Lille, axée sur le développement d'AlpE pour les patients atteints de TBM, et des partenaires académiques à Bordeaux (Université de Bordeaux), Abidjan (PAC-CI) et Barcelone (IDIBAPS). L'étude sera mise en oeuvre à Madagascar, en Côte d'Ivoire et en Zambie.

Le marché des antibiotiques est dysfonctionnel en raison du risque élevé et du faible retour sur investissement. Cela est particulièrement vrai pour les maladies relativement rares telles que la MTB, ce qui rend difficile pour les petites entreprises de biotechnologie comme BioVersys de couvrir entièrement les coûts de ce projet. La collaboration avec les universités publiques et les agences de financement est essentielle pour combler le fossé intellectuel et financier pour cette indication. AlpE-TBM tirera parti des infrastructures et des capacités des essais INTENSE-TBM et TIMPANI en cours, permettant de construire une plateforme de recherche durable pour les futures études de phase III.

La tuberculose (TB) est une maladie respiratoire hautement contagieuse qui affecte des millions de vies chaque année, comme l'a rapporté l'Organisation mondiale de la santé en 2023. Trouver des approches innovantes pour lutter contre Mycobacterium tuberculosis (Mtb) est essentiel pour prévenir l'infection, la maladie et la transmission. Cependant, les réponses immunitaires spécifiques nécessaires pour prévenir la pathogenèse sévère de la TB ne sont pas entièrement élucidées. Il est de plus en plus reconnu que les phases initiales de l'infection jouent un rôle crucial dans le déterminisme du résultat final. Cependant, étudier ces événements précoces chez l'homme présente des défis, car ils se produisent profondément dans les poumons, et les premiers signes cliniques d'infection ne sont pas visibles.

Par conséquent, il est nécessaire de développer des modèles in vitro innovants qui reflètent avec précision les caractéristiques in vivo de l'infection à Mtb. Suite à l'inhalation, les bacilles tuberculeux colonisent finalement les macrophages, entraînant une réplication intracellulaire extensive. Notre projet vise à explorer si les bacilles pourraient potentiellement être transmis via une colonisation intermédiaire ou une adhérence aux cellules épithéliales pulmonaires. De plus, il n'est pas clair si la principale niche de réplication intracellulaire est les macrophages résidents, les monocytes recrutés, les cellules dendritiques ou les neutrophiles. Un modèle d'infection multicellulaire offre l'opportunité d'investiguer ces questions de manière opportune.

Le projet émane d'une collaboration entre deux équipes : l'équipe dirigée par Alexandre Grassart, spécialisée dans la technologie organ-on-a-chip (Ooc), et l'équipe dirigée par Priscille Brodin, avec près de 20 ans d'expérience dans les modèles cellulaires basés sur l'imagerie de l'infection à Mtb au Centre d'infection et d'immunité de l'Institut Pasteur de Lille. Notre projet vise à développer des plates-formes de puce pulmonaire personnalisées pour explorer comment les facteurs physiologiques influencent le comportement invasif de Mtb. Le projet est structuré en trois phases principales :

1. Conception et fabrication de dispositifs OoC immunocompétents mimant le tissu pulmonaire humain: la puce pulmonaire simulera l'interface alvéolo-capillaire intégrant une interface air-liquide et des macrophages cultivés dans l’épithélium. La faisabilité de cet objectif est prouvée par des résultats préliminaires obtenus par nos deux équipes reposant sur l’utilisation dun modèle « maison » similaire aux puces commerciales (EmulateTM) qui ont été récemment utilisé par nos collaborateurs McKinney et Thacker (Thacker et al., 2020 ; Mishra et al., 2023) au sein du consortium IMI2 ERA4TB. L’avantage de notre technologie OoC « maison » réside indéniablement dans son coût de fabrication (100 fois moins cher qu’une puce commerciale) et dans l’optimisation des capacités d’analyse par microscopie confocale à haute résolution.
2. Compréhension de la dynamique spatio-temporelle de l'infection à Mtb dans le poumon : Cette phase vise à déterminer les portes d’entrées cellulaires initiales de MTb au niveau d’alvéoles humaines biomimétiques par une analyse en temps réel de l'invasion à Mtb. Les questions clés incluent l'identification des premiers types cellulaires infectés par Mtb (cellules épithéliales type I , II , macrophages), les étapes dynamiques de la propagation de Mtb, de l’endiguement et de son élimination. Enfin, nous viserons à déterminer le rôle de la machinerie cellulaire hôte dans la colonisation épithéliale à Mtb.
3. Evaluation de la modélisation pathophysiologique des OoC par l’utilisation d'un panel de 10 isolats cliniques de Mtb isolés de patientes atteints de formes sévères de Mtb obtenus en collaboration avec le Professeur Dumitrescu et le Professeur Ader (Hospices Civils de Lyon ) pour les différentes caractéristiques décryptées ci-dessus.

Dans l'ensemble, ce projet abordera des questions biologiques fondamentales et apportera une nouvelle technologie pour améliorer le diagnostic de la TB.

Le mpox est une maladie émergente caractérisée cliniquement par une éruption cutanée associée à de la fièvre et à des adénopathies. Cette maladie, dans sa forme africaine classique, guérit généralement d'elle-même, sauf chez les enfants dénutris souffrant d'une co-infection bactérienne et chez certains patients infectés par le VIH. Elle est historiquement endémique dans les forêts d'Afrique Centrale et de l'Ouest. En 2022-2023, une épidémie s'est déclarée avec une distribution mondiale par le biais d'une transmission par voie sexuelle, principalement chez les hommes ayant des rapports sexuels avec d'autres hommes. Cette pandémie a touché près de 100000 personnes et fait environ 150 morts. Actuellement, on observe une augmentation significative des cas en Afrique Centrale, en particulier en République démocratique du Congo, avec une épidémie à l'est du pays et dans les pays voisins, et ce principalement par transmission lors de rapports hétérosexuels.

Le mpox est une zoonose d'origine africaine causée par le virus monkeypox (MPXV), un Orthopoxvirus. Malgré de nombreuses études, son réservoir animal n'a toujours pas été identifié. Cependant, plusieurs pistes, dont notre récente étude basée sur des niches écologiques, indiquent que le réservoir est constitué de rongeurs, en particulier d'espèces d'écureuils arboricoles, comme Funisciurus anerythrus, vivants dans les forêts tropicales d'Afrique Centrale et de l'Ouest. Notre hypothèse est que cet écureuil africain ou une espèce apparentée est le ou l'un des réservoirs animaux du MPXV.

Nos objectifs sont d'identifier quelle(s) espèce(s) de rongeurs est/sont impliquée(s) en tant qu'hôte(s) réservoir, de caractériser son/leur histoire évolutive sur la base de données génétiques, de faire une comparaison avec l'évolution spatio-temporelle des MPXV d'origine zoonotique, et de détecter et caractériser le MPXV dans des spécimens de musée collectés en Afrique Centrale et en Afrique de l'Ouest depuis des années, voire des décennies.

Pour réaliser ce projet, nous devons comparer la phylogéographie de plusieurs espèces d'écureuils avec celle du MPXV. Il est donc nécessaire de générer des séquences d'ADN sur des écureuils géoréférencés collectés dans les forêts tropicales d'Afrique Centrale et de l’Ouest. Pour cela, nous avons déjà obtenu une grande série d'ADN, à partir de biopsies réalisées sur des spécimens conservés dans des collections muséales (MNHN à Paris, RMCA à Tervuren, etc.) L'approche « muséomique » présente deux avantages : elle évite toute mission de terrain pour collecter des animaux dans les forêts d'Afrique, ce qui signifie aucun impact environnemental, et nous permet de tester la présence du MPXV dans des spécimens collectés aux XIXème et XXème siècles, ce qui pourrait s'avérer particulièrement utile pour dater la diversification passée du virus. Nos résultats préliminaires indiquent que les extraits d'ADN des spécimens de musée peuvent être amplifiés par PCR et séquencés par NGS, générant ainsi l'ADN génomique des hôtes et du MPXV.

Les étapes de notre étude sont : a) prélever des spécimens supplémentaires d'écureuils dans les collections des musées afin d'avoir une série provenant de la plupart des pays d'Afrique Centrale et de l'Ouest, b) déterminer la qualité des ADN afin de sélectionner ceux qui seront utilisés pour la PCR, la capture d'exon et les NGS, c) assembler des séquences de haute qualité à partir de ces spécimens, d) inférer la phylogéographie de plusieurs espèces d'écureuils provenant d'Afrique tropicale, e) établir une comparaison avec la phylogéographie des MPXV d'origine zoonotique en termes de structures géographiques et d'estimations du temps de divergence, f) détecter et caractériser les MPXV présents dans les spécimens d'écureuils des collections, g) inclure ces séquences dans les analyses phylogénétiques afin de mieux estimer l'échelle de temps moléculaire de l'évolution des MPXV.

Sur la base de toutes ces données, nous croyons que notre approche expérimentale, combinée à notre expertise en mammalogie, phylogénie et virologie moléculaire, nous permettra de répondre rapidement à nos hypothèses de travail concernant le réservoir animal du MPXV.

Les interférons (IFN) de type I limitent la réplication et la dissémination du VIH-1 par l’induction de gènes appelés gènes stimulés par l’IFN (ISG de l’anglais interferon-stimulated genes). Les IFN sont impliqués dans la suractivation du système immunitaire pendant la phase chronique de l’infection par le VIH-1 et impactent aussi la formation des réservoirs du VIH-1. Les cellules dendritiques (CD) sont fortement résistantes à l’infection par le VIH-1 du fait de l’expression de facteurs de restriction comme SAMHD1. La protéine Vpx (codée par le VIH-2 et introduite expérimentalement dans les CD) induit la dégradation de SAMHD1 et permet une infection robuste de CD en augmentant la transcription inverse ce qui permet aux CD de détecter l’infection grâce à la protéine cGAS. cGAS induit alors la production d’IFN par l’intermédiaire d’une voie biologique impliquant les protéines STING, TBK1 et IRF3. Nous avons récemment découvert les réseaux transriptionnels induit par le VIH-1 dans les CD en utilisant l’inférence de réseaux de facteurs de transcription (FT) (Johnson et al, Cell Report, 2020). Parmi les FT prédit comme impactant la maturation des CD en réponse à l’infection par le VIH-1, circadian locomotor output cycles kaput (CLOCK) est parmi les plus importants. CLOCK peut, avec BMAL1, former un complexe régulateur du cycle circadien cellulaire. CLOCK est aussi connu pour réguler le métabolisme énergétique. Comme notre modèle a montré une activité différente de CLOCK dans les CD infectées matures par rapport aux immatures, nous nous demandons si diminuer l’expression de ce gène peut changer la réponse des CD à l’infection par le VIH-1. Nos résultats préliminaires montrent que la diminution d’expression de CLOCK par shARN dans les CD dérivées de monocytes (moCD), induit une réduction drastique de l’induction d’IFN et des ISG par le VIH-1. Nous proposons : 1) de regarder si CLOCK impacte l’activation de la voie cGAS par le VIH-1 ; 2) de tester expérimentalement si le rôle de CLOCK nécessite son activité régulatrice du rythme circadien ; 3) d’étudier les liens entre CLOCK, la production d’IFN et le métabolisme cellulaire dans le contexte de l’infection des moCD par le VIH-1. Une meilleure compréhension des interconnexions entre CLOCK, le VIH-1, la sécrétion d’IFN et le métabolisme cellulaire pourrait aider à développer de nouvelles stratégies pour booster la réponse immunitaire innée dirigée contre le VIH-1 (pour limiter la propagation et/ou l’établissement des réservoirs du VIH-1) et/ou à contrôler l’inflammation chronique induite par le VIH-1.