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Le virus de la dengue – comme tous les autres virus- détourne à son profit de nombreuses fonctions de la cellule hôte pour accomplir son cycle infectieux. Des chercheurs de l’Inserm, du CNRS et de l’Université Paris Diderot viennent d’identifier, pour la première fois, l’ensemble des facteurs cellulaires qui interagissent avec le virus au cours de sa réplication. En apportant la preuve de concept qu’il est possible d’inhiber certaines de ces molécules, les scientifiques ouvrent la voie à la possibilité de nouvelles thérapies antivirales contre la dengue mais aussi contre d’autres virus de la même famille tels que le virus ZIKA ou celui du Nil occidental.

Ces travaux sont publiés dans la revue Cell Reports.

Le virus de la dengue est un problème de santé public majeur qui touche des millions de personnes dans le monde et pour lequel aucun traitement antiviral n’est disponible. Le seul vaccin disponible aujourd’hui, n’est recommandé par l’OMS que dans les contextes géographiques (nationaux ou infranationaux) de forte endémicité et pour les personnes ayant déjà été infectées au moins une fois. Le virus provoque dans l’organisme des affections souvent bénignes allant de fièvres légères à modérées mais peut aussi entrainer des fièvres hémorragiques qui peuvent s’avérer fatales notamment pour les enfants.

Le génome du virus de la dengue est une molécule d’ARN qui code pour 3 protéines structurales formant la particule virale ainsi que pour 7 protéines dites non-structurales (NS). Ces dernières assurent d’une part la réplication du virus dans l’organisme hôte et, d’autre part, le contrôle de la réponse immunitaire antivirale de celui-ci. Ces deux fonctions sont essentielles à la survie du virus dans l’organisme infecté.

Au cours du cycle infectieux, les protéines NS s’assemblent et recrutent des facteurs cellulaires encore mal connus pour former un complexe de réplication essentiel à l’amplification du génome viral. La compréhension de cette étape cruciale dans la vie du virus est primordiale si les chercheurs veulent trouver des stratégies pour endiguer l’infection.

En utilisant des mini-génomes modifiés du virus de la dengue, l’équipe d’Ali Amara du laboratoire « Pathologie et virologie moléculaire » (Inserm, CNRS, Université Paris Diderot), en collaboration avec le Dr Pierre-Olivier Vidalain du Laboratoire de chimie et biochimie pharmacologiques et toxicologiques (Université Paris Descartes, CNRS), a réussi à purifier et à analyser la composition protéique du complexe de réplication du virus de la dengue. Ce travail a permis d’identifier tout un réseau de facteurs cellulaires interagissant avec les protéines NS lors du cycle infectieux. Certains agissent comme des facteurs de restriction du virus alors que d’autres sont essentiels à sa réplication.

Les chercheurs ont également apporté la preuve de concept que ces interactions, entre le virus et la cellule hôte, sont des cibles potentielles pour des thérapies antivirales nouvelles. Pour cela, ils ont d’abord montré que le complexe cellulaire OST, qui assure normalement le transfert de motifs sucrés sur les protéines cellulaires, est aussi détourné par le virus pour servir à certaines de ses propres protéines. Les scientifiques ont ensuite décrit qu’un inhibiteur de l’activité du complexe OST, le NGI-1 empêche la glycosylation de certaines protéines virales et inhibe fortement la réplication du virus de la dengue ainsi que la sécrétion de la virotoxine NS1 qui est un marqueur précoce des formes sévères de la maladie. Ils ont également démontré que ces résultats sont transposables à d’autres flavivirus pathogènes tels que le virus ZIKA et le virus du Nil occidental.

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 Une équipe de chercheurs regroupés au sein de ZIKAlliance  découvre un mécanisme spécifique de l’infection

Liège–Paris, 11 décembre 2017 – Les études épidémiologiques montrent que le fœtus infecté in utero par le virus Zika encourt un risque de microcéphalie, une malformation congénitale du cerveau irréversible caractérisée par un développement incomplet du cortex cérébral. Cependant le mécanisme de la microcéphalie associée au virus Zika reste méconnu. Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs, réunis au sein du consortium européen  ZIKAlliance   (coordonné   par  l’Inserm),   a  identifié   un  mécanisme   spécifique entraînant cette microcéphalie. Leurs travaux sont publiés cette semaine dans Nature Neuroscience.

Pour comprendre ce mécanisme, l’équipe scientifique menée par le Dr Laurent Nguyen (frs- F.N.R.S., GIGA Neuroscience,  Université de Liège) et le Pr Marc Lecuit (Institut Pasteur, Inserm, Université Paris Descartes, hôpital Necker-Enfants  Malades, AP-HP) a combiné des analyses de fœtus humains infectés par le virus Zika, de cultures de cellules-souches neuronales humaines et d’embryons de souris. Les résultats montrent  qu’une infection  par le virus Zika des cellules souches neuronales qui  contrôlent  la neurogenèse déclenche le stress du  réticulum endoplasmique (siège de la synthèse de certaines des protéines et des lipides de la cellule) dans les cerveaux embryonnaires, en induisant des signaux en réponse à la conformation incorrecte des protéines.

Lorsqu’il atteint le cerveau, le virus Zika infecte d’une part les cellules-souches neuronales qui vont ainsi générer moins de neurones, et d’autre part, en induisant un stress chronique du réticulum endoplasmique, il favorise l’apoptose, c’est-à-dire la mort précoce de ces cellules neuronales. Ces deux mécanismes cumulés expliquent pourquoi le cortex cérébral des fœtus infectés devient déficitaire en neurones et est donc de taille réduite.

« Ces  découvertes  démontrent une hypothèse  que nous avions émise  à  la  suite  d’une étude fondamentale réalisée au préalable au sein de notre laboratoire, et confirme ainsi l’importance physiologique de la réponse à la conformation incorrecte des protéines  dans le contrôle de la neurogenèse  », explique Laurent Nguyen.

Les chercheurs ont poursuivi leurs études chez la souris en administrant des inhibiteurs de la réponse au repliement incorrect des protéines au sein de cellules souches neuronales, et ils ont constaté que cette opération empêchait le développement de la microcéphalie d’embryons de souris infectés par le virus Zika.

Par ailleurs, les défauts observés sont spécifiques à l’infection par le virus Zika, car d’autres virus neurotropes de la famille des flavivirus (virus du Nil occidental, de la fièvre jaune, …) ne causent pas de microcéphalie.

Pour  le  Pr Marc Lecuit, « ces  résultats  illustrent  combien l’étude des  processus  biologiques fondamentaux est une étape indispensable à la compréhension  des mécanismes des infections, et permettent d’entrevoir des débouchés thérapeutiques. »

Vaccins par voie transcutanée passant par le follicule pileux. © Behazine Combadière (Inserm), Annika Vogt (Charité)

Combiner plusieurs voies d’administration vaccinales permet d’obtenir une meilleure réponse immunitaire. C’est ce que révèle une récente étude menée dans le cadre du projet CUT’HIVAC que Béhazine Combadière, directrice de recherche à l’Inserm au Centre d’immunologie et de maladies infectieuses (CIMI-Paris, Inserm/ Université Pierre et Marie Curie/ CNRS) coordinatrice au niveau Européen. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives à la vaccination « personnalisée » permettant d’adapter la réponse immunitaire à l’infection. Les travaux effectués dans le cadre d’un candidat vaccin ADN contre le VIH sont parus dans Scientific Reports en octobre 2017.

Depuis la mise au point du tout premier vaccin contre la variole au XVIII^ème siècle à aujourd’hui, une vingtaine de vaccins ont été créés. De nos jours, les chercheurs du monde entier travaillent dans l’élaboration de nouveaux vaccins capables d’éradiquer certains virus encore responsables de plusieurs milliers de morts tels que le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) ou plus récemment, Zika ou Ebola.

En se basant sur la capacité innée qu’ont les êtres humains de développer des réponses immunitaires « mémoires », le vaccin consiste à administrer à un individu une forme atténuée ou inactivée d’un agent infectieux. Les vaccins peuvent être mis en contact avec l’organisme via différentes voies d’administration. Aujourd’hui, la vaccination se fait essentiellement par la voie intramusculaire ou sous cutanée. La recherche étudie actuellement une nouvelle voie appelée transcutanée, à travers la peau, encore au stade d’essais cliniques. Cette voie est rarement utilisée comme site d’injection car elle demande une technicité importante. Elle a pour avantages d’utiliser des doses faibles et de se faire sans aiguille, via le dépôt du vaccin dans le conduit des follicules pileux.

Dans le cadre d’un projet collaboratif appelé CUT’HIVAC (acronyme pour “Cutaneous and Mucosal HIV vaccination”), Béhazine Combadière accompagnée d’autres chercheurs, tentent de développer de nouveaux vaccins notamment contre le VIH. Ils étudient entre autres la qualité des réponses immunitaires induites en fonction des différentes voies d’administration du vaccin, dont la voie transcutanée. L’injection transcutanée a également ciblé plus particulièrement les cellules de Langerhans, présentatrices d’antigènes situées dans l’épiderme et qui jouent un rôle fondamental dans l’initiation d’une bonne réponse immune de type cellulaire.

Trois groupes de sujets sains ont ainsi été formés :

• le 1^er premier groupe de patients a reçu une vaccination par associant une injection intramusculaire et intradermique,
• le 2^ème groupe s’est vu administrer un vaccin combinant une intramusculaire et une transcutanée,
• enfin, le 3^ème groupe a reçu une injection IM administrée avec électroporation, technique utilisée en microbiologie visant à rendre une membrane cellulaire plus perméable, en l’occurrence ici à l’ADN présent dans le vaccin, en lui appliquant un champ électrique d’une milliseconde.

Ces récents travaux mettent en évidence que le groupe ayant reçu l’injection intramusculaire couplée à une électroporation, obtient la réponse immunitaire la plus forte en produisant beaucoup d’interférons (cytokines sécrétées par le système immunitaire) contrairement aux autres groupes. Mais cette réponse, bien que forte n’est pas de qualité suffisante. De façon intéressante, le groupe ayant reçu une injection transcutanée présente une réponse immunitaire produisant une variété de cytokines reflétant une qualité meilleure de la réponse immunitaire.

Bien que préliminaires, ces résultats offrent de nouvelles perspectives pour l’élaboration d’une immunité cellulaire différentielle, exigée pour combattre la vaste gamme de maladies infectieuses et des tumeurs. En combinant plusieurs voies d’administration, on parvient à la meilleure réponse immunitaire, plus spécifique, qui pourrait s’adapter à n’importe quelle infection. « Ces résultats sont encourageants car ils contribuent à faire avancer la recherche sur les vaccins à ADN, notamment celui pour le VIH. L’étape suivante sera de déterminer si cette approche vaccinale peut modifier les réponses immunitaires des individus infectés par le VIH » selon les chercheurs qui ont mené l’étude.

Le projet CUT’HIVAC, a reçu les financements de l’Union Européenne à travers le programme FP7, collaboration internationale impliquant des groupes de recherche situés au Royaume-Uni, en Allemagne, en France et dans deux biotechs.

Attaque du système immunitaire dans une tumeur.Image de gauche : chez la souris, quand certaines cellules tueuses du système immunitaire (les lymphocytes T, en rouge sur l’image) sont injectées dans la circulation sanguine, elles pénètrent au sein de la tumeur (en jaune sur l’image). Image de droite : après quelques jours, dans ce modèle, les cellules tueuses ont détruit les cellules cancéreuses. © Institut Pasteur

Adenomatous polyposis coli (APC) est un gène dont les mutations sont à l’origine d’une forme de cancer colorectal rare et héréditaire, la polypose adénomateuse familiale. Des chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Inserm viennent de démontrer que les mutations de ce gène initient non seulement l’apparition des polypes intestinaux, mais elles ont aussi un effet néfaste sur le système immunitaire qui ne peut plus lutter contre l’inflammation de la muqueuse du côlon. Un double effet qui favoriserait la croissance du cancer. Cette découverte, publiée dans la revue Cell Reports le 03 octobre 2017, permet d’étendre les connaissances scientifiques sur le mode de développement des cancers colorectaux.

La polypose adénomateuse familiale est une maladie héréditaire. Elle se caractérise, dès la puberté, par l’apparition d’un très grand nombre de polypes intestinaux, des petites excroissances à la surface interne du côlon et du rectum, qui peuvent devenir des cancers. En l’absence de prise en charge, ces polypes dégénèreraient en cancer colorectal avant l’âge de 40 ans.

Alors que le cancer du côlon est l’un des cancers les plus meurtriers, la polypose adénomateuse familiale représente aujourd’hui 1 % de tous les cancers colorectaux. Les personnes qui sont touchées par cette maladie héréditaire doivent donc être surveillées et suivies médicalement.

Des chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Inserm viennent de démontrer que les mutations du gène Adenomatous polyposis coli (APC), connu pour être impliqué dans la polypose adénomateuse familiale, initient non seulement l’apparition des polypes intestinaux, mais elles ont aussi un effet néfaste sur le système immunitaire qui ne peut plus lutter contre l’inflammation de la muqueuse du côlon. Un double effet qui favoriserait la croissance du cancer.

Comme l’explique Andrés Alcover, responsable de l’unité de Biologie cellulaire des lymphocytes à l’Institut Pasteur et dernier auteur de l’étude, « la protéine APC, associée au squelette cellulaire dit des microtubules, a un rôle important sur la structure et la différenciation des cellules épithéliales intestinales. C’est en altérant ces fonctions, dans les cellules intestinales, que des mutations d’APC peuvent conduire au développement de tumeurs. »

Les scientifiques savaient déjà que des altérations d’APC pouvaient influer sur le système immunitaire. Restait à comprendre par quels mécanismes moléculaires et le lien avec le développement du cancer colorectal. Les équipes de chercheurs ont ainsi décrypté comment la protéine APC active un type particulier de cellules immunitaires : les lymphocytes T. « La protéine assure l’activation des lymphocytes T à l’aide d’un facteur appelé NFAT^[1], reprend Andrés Alcover. Chez les patients atteints de polypose, le gène est muté, ce qui entraine une déficience en protéine APC et pourrait réduire la présence du facteur NFAT dans le noyau des cellules ». Les lymphocytes ne sont alors plus activés.

Lymphocytes T humains exprimant ou pas APC. Le manque d’APC perturbe l’organisation du cytosquelette de microtubules (filaments verts) © Institut Pasteur

Une famille de lymphocytes T, dits « régulateurs », est particulièrement sensible aux mutations d’APC. Les chercheurs ont observé un dysfonctionnement de ces lymphocytes T régulateurs, très présents au niveau de l’intestin, chez des souris portant ces mutations et prédisposées à développer une polypose comme les patients. Ceci conduit à une dérégulation du système immunitaire au niveau de l’intestin et à une défaillance du contrôle de l’inflammation locale. « C’est la première fois qu’on caractérise au niveau moléculaire comment les altérations de la protéine APC agissent sur le système immunitaire, créant des conditions favorables au développement de cancers », souligne Andrés Alcover.

Ces résultats suggèrent donc un double rôle pour les mutations du gène APC dans le développement du cancer colorectal. Non seulement, les mutations initient l’apparition des polypes, mais elles réduisent également l’action du système immunitaire qui n’est plus capable de contrôler l’inflammation de l’intestin. Un cercle vicieux qui favorise la croissance du cancer.

Reste à savoir si les altérations de la protéine APC chez les patients de polypose familiale entrainent des conséquences sur d’autres cellules du système immunitaire, en particulier sur celles qui éliminent directement les cellules cancéreuses. Si tel est le cas, l’ensemble de ces travaux pourraient aider à la mise au point de nouvelles thérapies pour soigner plus efficacement les patients atteints de polypose adénomateuse familiale ou d’autres cancers intestinaux.

[1] NFAT : facteur nucléaire des lymphocytes T activés.

Ce projet a été financé par la Fondation ARC pour la recherche sur le cancer, l’Institut Pasteur, l’INSERM, l’ANR, le NIDDK-USA, et The People Programme (Marie Skłodowska-Curie Actions) of the European Union’s Seventh Framework Programme FP7/2007-2013/ under REA grant agreement n°317057 HOMIN-ITN.

Legionella pneumophila (vert), bactérie responsable d’une maladie pulmonaire sévère aigue, au sein d’une cellule eucaoryote. Mitochondries en rouges,et noyau cellulaire en bleu. © Institut Pasteur.

Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS et de l’Inserm, en collaboration avec une équipe suisse*, ont démontré que la bactérie Legionella pneumophila, agent de la légionellose, survit au sein des cellules hôtes en ciblant spécifiquement leurs mitochondries. En fragmentant les mitochondries, L. pneumophila engendre une perturbation dans la chaîne respiratoire de la cellule, ce qui lui permet de se multiplier plus facilement en son sein. Ces résultats suggèrent qu’une stratégie thérapeutique visant à empêcher les dommages causés aux mitochondries pourrait contribuer à combattre les infections bactériennes dues à L. pneumophila. Cette étude a été publiée le 31 août sur le site de la revue Cell Host & Microbe.

Les pathogènes intracellulaires utilisent diverses stratégies pour contourner les défenses des cellules hôtes, et notamment des macrophages, afin de pouvoir proliférer en leur sein. Une de ces stratégies consiste à cibler les organites cellulaires tels que la mitochondrie. La principale fonction des mitochondries est de fournir de l’énergie à la cellule. Certaines bactéries, dont Legionella pneumophila, sont ainsi capables de modifier les fonctions mitochondriales pour les détourner à leur avantage.

La bactérie L. pneumophila est responsable de la légionellose, une maladie caractérisée par une infection pulmonaire aigue qui est souvent fatale si elle n’est pas traitée correctement. En France, entre 1200 et 1500 cas sont recensés chaque année avec un taux de mortalité de 5 à 15 %.

Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS et de l’Inserm, en collaboration avec des scientifiques suisses*, ont découvert un mécanisme jusqu’alors inconnu, utilisé par L. pneumophila pour détourner les fonctions de la cellule hôte et causer ainsi le développement de la légionellose. La bactérie engendre une fragmentation de la mitochondrie, ce qui perturbe la production d’énergie et modifie, par effet domino, le métabolisme intracellulaire. Cela permet de créer un environnement local favorable à la réplication de la bactérie. Cette stratégie bactérienne a un impact important sur la virulence de L. pneumophila.

Les chercheurs ont ainsi identifié le mécanisme cellulaire suivant : L. pneumophila établit des contacts transitoires très dynamiques avec la mitochondrie de l’hôte et sécrète une enzyme appelée MitF. Cette enzyme induit une fragmentation de la mitochondrie grâce à l’activation de la protéine DNM1L. Par ce biais, et sans provoquer de mort cellulaire, la bactérie L. pneumophila perturbe la respiration mitochondriale, chaîne de réactions permettant une production d’énergie. Les changements induits par la bactérie dans la dynamique mitochondriale se traduisent par des modifcations physiologiques de la cellule hôte – cette cellule prend un phénotype de type Warburg, caractéristique des cellules cancéreuses. Elle devient alors plus permissive à la réplication de L. pneumophila.

Parallèlement, les chercheurs ont démontré que, lorsque les cellules hôtes sont préservées des dommages causés aux mitochondries, l’infection bactérienne est réduite. En effet, la réplication intracellulaire de L. pneumophila devient impossible lorsque les cellules humaines sont prétraitées par un candidat médicament inhibant les changements de morphologie mitochondriale.

Comme l’explique Carmen Buchrieser, cheffe d’équipe de l’unité de Biologie des bactéries intracellulaires de l’Institut Pasteur et du CNRS, « cette découverte est majeure, car elle permet de mettre en évidence une stratégie clé employée par L. pneumophila pour se répliquer dans les cellules. En ciblant les mitochondries, la bactérie assure un environnement favorable à sa prolifération dans la cellule hôte. Il est donc essentiel que les chercheurs ciblent aussi les changements métaboliques causés par les bactéries pathogènes, afin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques contre la légionellose ainsi que d’autres pathologies liées aux bactéries intracellulaires ».

Cette étude met en lumière les mécanismes moléculaires employés par les bactéries pathogènes intracellulaires pour moduler la réponse métabolique des cellules hôtes lors d’une infection. Ces changements métaboliques jouent un rôle clé dans l’évolution des maladies comme la légionellose, car ils permettent aux bactéries de se répliquer au sein des cellules. Ce travail ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour le développement de stratégies thérapeutiques contre les maladies infectieuses, qui viseraient notamment à inhiber les changements métaboliques causés par les bactéries pathogènes.

*Les équipes et chercheurs impliqués sont : Carmen Buchrieser, cheffe d’équipe de l’unité de biologie des bactéries intracellulaires (Institut Pasteur/CNRS), Hubert Hilbi de l’Université de Zürich en Suisse, Priscille Brodin au Centre d’infection et d’immunité de Lille (Institut Pasteur de Lille/CNRS/Inserm/Université de Lille), et Jean-Christophe Olivo-Marin, chef d’équipe de l’unité d’Analyse d’images biologiques (Institut Pasteur/CNRS).

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Les équipes des services de virologie, d’hématologie-greffe de moelle osseuse et de biostatistiques de l’hôpital Saint-Louis, AP-HP, de l’Université Paris Diderot, de l’Inserm, en collaboration avec des scientifiques de l’Université de Californie à San Francisco (USA) ont découvert qu’un groupe de virus présents dans l’intestin peut déclencher l’apparition de la maladie du greffon contre l’hôte. L’analyse du « virome » intestinal, la population de virus retrouvés au niveau du tube digestif, chez 44 patients recevant une greffe de moelle osseuse a révélé son rôle dans la survenue de cette maladie.

Ces résultats sont parus dans une lettre publiée dans Nature Medicine.

La maladie du greffon contre l’hôte (GvH) touche jusqu’à 60% des patients après une greffe de cellules souches (greffe de moelle osseuse) avec un fort risque de mortalité. Bien que des études antérieures aient identifié des biomarqueurs associés à la sévérité de la maladie, aucun d’entre eux n’est encore utilisé en pratique pour prédire la survenue de la maladie du greffon.

Les chercheurs ont mené une étude longitudinale en analysant le virome intestinal de  44 patients avant la greffe de moelle osseuse puis jusqu’à six semaines suivant la greffe. En utilisant des techniques de métagénomique à haut débit, ils ont séquencé les ADN et ARN présents dans les échantillons de selles afin d’analyser et de comparer la dynamique au cours du temps des populations bactériennes et virales.

Les résultats montrent que la GvH est associée à des modifications significatives des populations de bactéries, de bactériophages (c’est-à-dire les virus qui infectent les bactéries) et de virus présents dans les selles.

Chez les patients présentant une GvH digestive, les virus à ADN persistants (Anelloviridae, Herpesviridae, et Polyomaviridae) sont absents du tube digestif les 2-3 premières semaines post-greffe et augmentent ensuite de manière significative. Ces virus sont en revanche présents de manière stable dès la greffe chez les patients sans GvH.

Les chercheurs ont révélé en particulier la présence d’un groupe de virus ARN, les picobirnavirus (PBV), chez plus d’un tiers des patients après transplantation de cellules souches. Contrairement aux autres virus, la présence des PBV est prédictive du développement de la GvH  et fortement corrélée aux biomarqueurs de gravité de la maladie du greffon contre l’hôte digestive.

Les outils de métagénomique ont permis l’identification des PBV jusqu’alors peu étudiés, leur extrême variabilité rendant difficile la mise au point d’un test permettant de les détecter. Ces virus ont été décrits dans des cas de gastroentérites intestinales, notamment chez des patients atteints de SIDA sans que leur rôle pathogène ne soit établi. L’utilité potentielle des PBV comme marqueur prédictif de la GvH relance l’intérêt de développer des outils adaptés à la pratique clinique.

Ces résultats améliorent l’état des connaissances sur cette maladie complexe, notamment sur le rôle des infections virales dans les maladies inflammatoires digestives, et laissent entrevoir de nouvelles perspectives thérapeutiques.

Coupe de testicule de nouveau-né de souris où l’on visualise les nombreux tubes séminifères en rouge avec autour les macrophages marqués en vert. La coupe est d’une épaisseur de 20µm. Image de microscopie confocale.

©Noushine Mossadegh-Keller et Sébastien Mailfert/CIML

Deux types de macrophages testiculaires viennent d’être caractérisés par des chercheurs du CNRS au Centre d’immunologie de Marseille-Luminy (CNRS/Inserm/Aix-Marseille Université). Une méthode de traçage cellulaire inédite leur a permis d’établir l’origine, le développement et les caractéristiques de ces cellules immunitaires. Cette découverte fondamentale, publiée le 7 août 2017 dans Journal of Experimental Medicine, est prometteuse pour comprendre certains cas d’infertilité chez les hommes et envisager de nouveaux traitements.

Dès le début de la vie de l’individu, le système immunitaire apprend à différencier les cellules appartenant à l’organisme – le soi – d’autres cellules potentiellement pathogènes. Cependant, les spermatozoïdes n’apparaissant qu’à la puberté, ils sont susceptibles d’être identifiés comme étrangers à l’organisme par certains acteurs du système immunitaire. Des cellules particulières de l’immunité, les macrophages testiculaires, sont alors mobilisées pour défendre les spermatozoïdes. En émettant des molécules spécifiques, ces gardiens de la fertilité empêchent d’autres acteurs du système immunitaire de pénétrer dans les testicules.

S’ils sont capables de s’infiltrer sur les sites infectieux pour phagocyter et détruire les agents pathogènes, les macrophages peuvent aussi moduler l’activité du système immunitaire pour protéger le bon fonctionnement et la régénération des organes. Ces cellules de l’immunité peuvent être d’origine embryonnaire ou se développer dans la moelle osseuse chez l’adulte. Grâce à des travaux réalisés chez la souris, l’équipe de Michael Sieweke au Centre d’immunologie de Marseille-Luminy (CNRS/Inserm/Aix Marseille Université) a pu déterminer le profil des deux types de macrophages testiculaires.

Le testicule est divisé en deux compartiments. Le premier type de macrophage testiculaire décrit par les chercheurs se trouve dans le compartiment interstitiel, qui comprend aussi les cellules productrices de testostérone. L’origine de ces macrophages est embryonnaire : ils sont donc présents dès le début de la vie de l’individu. Les macrophages péritubulaires sont eux situés dans le compartiment tubulaire, autour des tubes séminifères qui abritent les précurseurs des spermatozoïdes. Ces deux populations de macrophages présentent des marqueurs cellulaires différents.

En utilisant une nouvelle méthode de traçage cellulaire, les chercheurs ont pu suivre les macrophages péritubulaires provenant de la moelle osseuse jusque dans les testicules. Les résultats ont montré que ce type de macrophages n’apparaissait que deux semaines après la naissance des souriceaux, soit l’équivalent de la puberté chez l’homme. De façon surprenante, une fois établies dans les testicules, les deux populations de macrophages y restent toute leur vie. Les chercheurs s’attelleront prochainement à l’étude des liens entre macrophages, spermatozoïdes, et production de testostérone, ce qui pourrait permettre d’envisager de nouveaux traitements à certains cas d’infertilité masculine.

Bactéries (en vert) assaillies et détruites par des bactériophages (en violet). Cliché de microscopie électronique gracieusement fourni par M. Rohde and C. Rohde (Helmholtz Centre for Infection Research, Braunschweig/Leibniz Institute DSMZ, Braunschweig, Germany) et colorisé par Dwayne Roach (Institut Pasteur). © M. Rohde and C. Rohde.

Deux équipes de l’Institut Pasteur, en collaboration avec des chercheurs de l’Inserm et du Georgia Institute of Technology aux Etats-Unis, viennent de démontrer que, pour garantir la bonne efficacité d’une phagothérapie lors d’une infection bactérienne in vivo, l’action des bactériophages doit s’appuyer sur celle du système immunitaire de l’hôte. Cette synergie repose notamment sur l’action clé des cellules immunitaires neutrophiles. Cette découverte permet de mieux comprendre l’action thérapeutique des bactériophages dans le traitement de certaines infections bactériennes. Ces travaux sont publiés dans la revue Cell Host and Microbe le 12 Juillet 2017.

La phagothérapie repose sur l’utilisation de bactériophages (ou « phages ») pour traiter les infections bactériennes. Les phages sont des virus s’attaquant spécifiquement aux bactéries ; ils sont inoffensifs pour l’homme. Le recours à cette stratégie thérapeutique, conceptualisée il y a 100 ans, a connu un net recul dans le monde occidental, suite au développement des antibiotiques. Cependant, alors que le nombre d’infections causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques augmente de façon alarmante, la phagothérapie connait actuellement un regain d’intérêt, notamment en Europe.

Jusqu’à présent, les données scientifiques n’étaient pas suffisantes pour comprendre le fonctionnement de la phagothérapie in vivo. En effet, la plupart des études menées in vitro avaient déjà prouvé que les phages tuent les bactéries qu’ils ciblent spécifiquement, mais aucune de ces études n’avait pu prendre en compte l’importance de la réaction de l’hôte face à cette activité.

Deux équipes de l’Institut Pasteur – le groupe Interactions bactériophages/bactéries chez l’animal de Laurent Debarbieux et l’unité Immunité innée dirigée par James Di Santo (Inserm U1223)  -, en collaboration avec l’équipe de Joshua Weitz au Georgia Institute of Technology (Atlanta, Etats-Unis), viennent de démontrer l’importance du statut immunitaire du patient dans les chances de réussite d’une phagothérapie. Pour ce faire, ils ont mené une double approche originale en combinant un modèle animal et une modélisation mathématique.

Afin d’évaluer l’efficacité d’un traitement par une seule espèce de phages, les chercheurs se sont penchés sur la bactérie Pseudomonas aeruginosa qui est impliquée dans des infections respiratoires comme les pneumonies. Cette bactérie, résistante aux carbapénèmes, les            « antibiotiques de la dernière chance », a été classée par l’OMS parmi les quatre plus menaçantes au niveau mondial pour des phénomènes de résistance aux antibiotiques.

Les chercheurs ont ainsi pu montrer que, chez les animaux avec un système immunitaire sain (dits « immunocompétents »), le traitement par phagothérapie est efficace. Le système immunitaire inné, rapidement mobilisable, et les phages agissent, dans un premier temps, en parallèle pour lutter contre l’infection. Puis, au bout de 24 à 48 heures, certaines bactéries deviennent naturellement résistantes aux phages qui ne peuvent plus assurer leur rôle. Le système immunitaire inné prend alors en charge la destruction de ces bactéries. Parmi les cellules immunitaires impliquées, les polynucléaires neutrophiles (des globules blancs provenant de la moelle osseuse) tiennent une place prépondérante.

Parallèlement, les simulations in silico ont permis de démontrer que la réponse innée doit assurer entre 20% et 50% de la destruction des bactéries afin que le traitement par phagothérapie soit efficace, et ce en l’absence ou bien en présence de phénomènes de résistance aux phages. Ainsi, sur le modèle étudié, les chercheurs ont prouvé qu’en aucun cas les phages seuls peuvent éradiquer une infection à P. aeruginosa.

Ces résultats sont d’autant plus importants qu’ils indiquent que les traitements par phagothérapie devraient prendre en compte le statut immunitaire des patients. Comme l’explique Laurent Debarbieux, « en termes de conséquences cliniques, il faudra probablement envisager la sélection des patients susceptibles de bénéficier d’un tel traitement. En effet, la phagothérapie pourrait ne pas être appropriée ou recommandée pour des personnes en situation d’immunodéficience sévère ».

Les chercheurs entendent maintenant décrypter précisément les voies immunitaires impliquées et les mécanismes sous-jacents. En parallèle, des essais cliniques sont en cours, notamment l’essai Phagoburn financé par le 7ème programme cadre de l’Union européenne, sur des infections cutanées chez de grands brûlés.

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Des chercheurs de l’Inserm ont testé avec succès une thérapie cellulaire visant à restaurer la capacité des sphincters à se contracter en cas d’incontinence anale. Dans le cadre d’un essai clinique mené en partenariat avec le CHU et l’Université de Rouen, 60 % des patients ayant bénéficiés de ce traitement innovant ont vu leur incontinence diminuée.

Ces travaux sont publiés dans la revue Annals of surgery.

L’incontinence anale touche en France 1 million de personnes dont 350 000 avec une forme sévère, à l’origine d’un handicap personnel, sociétal et économique important. Elle atteint notamment la femme jeune juste après un accouchement (Elles sont 10 à 15% à souffrir d’incontinence dans les semaines qui suivent leur accouchement et  4 à 5% d’entre elles gardent une incontinence chronique sévère). Parmi les causes, la rupture ou dysfonction sphinctérienne se caractérise par le fait que les sphincters, ces muscles circulaires qui entourent la zone anale, perdent leur capacité à se contracter correctement.

Les chercheurs de l’Unité Inserm 1234 « Physiopathologie, auto-immunité, maladies neuromusculaires et thérapies régénératrices » associée à l’Université de Rouen Normandie se sont rapprochés du laboratoire de biothérapies et du service de chirurgie digestive du CHU de Rouen pour élaborer un essai clinique de thérapie cellulaire consistant à utiliser des cellules souches adultes (myoblastes) capables de se différencier en cellules musculaires efficaces.

Dans un premier temps, un modèle de la maladie a été développé au sein de l’unité Inserm. Les rats traités par les myoblastes ont montré une récupération de leur fonction sphinctérienne. Ceci était associé à la production in vivo de nouvelles fibres musculaires fonctionnelles. Dans un second temps, Ils ont étudié  la stabilité génétique des myoblastes et montrer qu’elle était compatible avec une utilisation chez l’Homme. Les conditions étaient alors réunies pour un essai clinique.

Au cours de cet essai, un fragment musculaire est prélevé chez les patients eux-mêmes au niveau de la cuisse. Puis, les myoblastes sont cultivés afin d’en obtenir un nombre suffisant. Enfin, ils sont injectés sous contrôle échographique dans le sphincter défaillant afin de se différencier en fibres musculaires fonctionnelles. 24 patients ont été inclus dans cet essai clinique, la moitié d’entre eux recevant le traitement innovant. Un suivi du score d’incontinence (score de Cleveland) des participants a été réalisé 6 mois puis 1 an après l’injection de cellules souches.

Un an après l’injection, le traitement a fonctionné chez 7 personnes sur 12 (58%) alors que seule 1 patiente sur 12 (8%) avait vu son incontinence s’améliorer dans le groupe placebo. Le score d’incontinence a ainsi diminué significativement de 15 à 6,5 points chez les personnes traitées alors qu’il demeure de 14 en moyenne au sein du groupe placebo.

Face à ces bons résultats, les patients du groupe placebo qui le désiraient ont pu bénéficier de l’injection de leurs cellules musculaires qui avait été cryoconservées. Leur suivi a montré un taux de réponse aussi satisfaisant que celui du 1er groupe.

Les auteurs proposent ainsi une solution thérapeutique innovante à l’incontinence anale réfractaire en démontrant sa tolérance et son efficacité. A terme, le bénéfice de cette thérapie cellulaire pourrait trouver sa place au regard des contraintes du traitement de référence qui implique l’implantation d’un matériel exogène (par neurostimulation sacrée).

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Des chercheurs menés par Jean-Charles Guéry, du Centre de physiopathologie de Toulouse-Purpan (Inserm/ Université Toulouse III – Paul Sabatier/ CNRS) apporte un nouvel éclairage sur le possible lien entre les hormones masculines et les différences liées au sexe dans la susceptibilité à l’asthme allergique. Cette étude démontre que les hormones telles que la testostérone, agissent sur le système immunitaire. Les résultats sont parus dans la revue scientifique The Journal of Experimental Medicine le 08 mai 2017.

L’asthme est une maladie complexe définie par une hyperréactivité bronchique et une inflammation chronique des voies respiratoires. Elle est fréquente et touche plus de 4 millions de personnes en France. Les premières manifestations surviennent le plus souvent pendant l’enfance. Des études épidémiologiques montrent qu’il existe des disparités entre hommes et femmes. On remarque une plus grande prévalence chez les garçons par rapport aux filles avant l’âge de 10 ans, alors que cette tendance s’inverse à la puberté. Globalement chez l’adulte, l’asthme allergique est deux fois plus fréquent chez les femmes et ces dernières développent des formes plus sévères de la maladie.

Dans le cas de l’asthme allergique, certaines cellules du système immunitaire des patients sécrètent anormalement des protéines appelées cytokines Th2. Ces protéines participent à la réaction inflammatoire des bronches lors d’une crise asthmatique. Récemment, une nouvelle population de cellules immunitaires a été identifiée dans les poumons, les cellules lymphoïdes innées de type 2 (ILC2 pour type 2 Innate lymphoid Cells). De par leur capacité à produire des médiateurs de l’asthme allergique très précocement après une sensibilisation des poumons avec un allergène, ces cellules exercent une fonction centrale dans l’initiation et l’orchestration des réponses immunitaires conduisant au développement de la maladie.

Une équipe de chercheurs français[1], conduite par Jean-Charles Guéry, du Centre de physiopathologie de Toulouse-Purpan, en collaboration avec des chercheurs australiens du Walter and Elisa Hall Institute à Melbourne, s’est intéressée au possible lien entre le système immunitaire et les hormones sexuelles, qui pourrait en partie contribuer aux différences entre les hommes et les femmes. Tout d’abord, ils ont mis en évidence que, comme chez l’Homme, les souris mâles développaient un asthme allergique aux acariens beaucoup moins sévère que les femelles. Ce même biais de réponse était observé lorsque les chercheurs induisaient une inflammation pulmonaire. Cette différence disparaissait chez les mâles castrés, tandis que la « castration » des femelles n’avait aucun effet, suggérant un rôle clé des hormones mâles (androgènes). Effectivement les ILC2 possèdent le récepteur aux androgènes, il restait à déterminer si ce récepteur était fonctionnel en réponse à la testostérone.

Dans des expériences in vitro, les chercheurs ont montré que la testostérone inhibait le développement des ILC2, tandis qu’un anti-androgène, molécule diminuant l’activité des hormones mâles, avait l’effet inverse. Chez des souris mâles non castrées mais ne portant aucun récepteur aux androgènes sur leurs cellules lymphoïdes innées de type 2, les chercheurs ont constaté une prolifération plus importante de ces dernières dans les poumons associées à une inflammation plus sévère. Cette dernière observation confirme le rôle clé du récepteur aux androgènes dans les pathologies respiratoires dépendantes des ILC2.

Selon Jean-Charles Guéry, ce travail met en évidence un nouveau mécanisme à l’origine des différences liées au sexe dans l’asthme allergique : « Le récepteur aux androgènes pourrait représenter une nouvelle cible thérapeutique, dans le but d’inhiber l’action des cellules lymphoïdes innées de type 2 chez les patients asthmatiques. A moyen terme, cela pourrait devenir un traitement de l’asthme allergique chez l’être humain. ».

[1] Cette équipe implique des chercheurs du Centre de physiopathologie de Toulouse-Purpan (Inserm/ Université Toulouse III – Paul Sabatier/ CNRS), Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (Inserm/Université de Strasbourg/CNRS) et de l’Institut de pharmacologie et de biologie structurale (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier).