L’équipe d’Ali Amara, directeur de recherche Inserm à l’Unité 944 « Pathologie et virologie moléculaire » (Inserm/CNRS/Université Paris Diderot) décrit, dans un article publié dans Cell Reports, les mécanismes permettant au virus Zika d’infecter les cellules du système nerveux.

Le projet ZIKAlliance, coordonné par l’Inserm et financé par l’appel Horizon 2020 de la direction générale de la recherche et de l’innovation de la Commission européenne, vise à caractériser les aspects fondamentaux et cliniques de l’infection par le virus Zika, pathogène émergent en Amérique. L’infection est généralement faible mais le virus peut aussi être responsable de maladies neurologiques sévères et de microcéphalies congénitales chez le fœtus.

Les chercheurs montrent que la protéine Axl, exprimée dans de nombreuses cellules gliales, facilite l’entrée du virus Zika dans le cerveau. L’entrée du virus dans ces cellules requiert une deuxième protéine, Gas6. Cette dernière constitue un médiateur entre les particules virales et les cellules gliales.

De plus, les chercheurs ont découvert que l’activation de la protéine Axl diminue la réponse immunitaire contre le virus Zika, favorisant l’infection.

Cette étude améliore l’état des connaissances des interactions moléculaires qui ont lieu au moment de l’entrée du virus dans les cellules gliales. Ces résultats constituent une étape majeure pour comprendre les complications neurologiques de l’infection. De plus, ils révèlent in vitro que l’inhibition de la voie Axl pourrait représenter une cible thérapeutique potentielle, même s’il reste à identifier les éventuels effets secondaires associés à son  blocage.

(c) BMJ / British Society of Gastroenterology 2016

Des scientifiques viennent enfin d’observer le virus de l’hépatite C (ou VHC) au microscope électronique ! Une première alors que le virus est connu depuis 1990. Ces scientifiques sont des chercheurs de l’Inserm à Tours (Unité Inserm966 « Morphogenèse et antigénicité du VIH et des virus des hépatites ») qui prennent de court d’autres équipes dont une américaine qui pensait avoir réussi cette prouesse en 2013. Elle s’était en fait méprise sur la nature des particules observées.

Ces travaux sont publiés dans la revue Gut.

Vingt-cinq ans que la communauté scientifique et médicale attendait cela ! Pouvoir observer au microscope le virus de l’hépatite C, le VHC, l’un des plus redoutables de notre siècle. Il est responsable de 130 à 150 millions de cas d’hépatite C dans le monde et d’environ 700 000 décès chaque année. Voilà qui est chose faite grâce aux travaux de l’Inserm.

Les virus sont généralement découverts et décrits grâce à leur observation. Mais le VHC est une exception. Toutes les données disponibles sur ce virus depuis 1990 ont été obtenues par la biologie moléculaire car personne ne parvenait à le voir au microscope. En cause, l’aptitude du virus à détourner la machinerie du foie pour prendre l’apparence d’une simple particule lipidique. Cette stratégie qui lui permet de pénétrer plus facilement dans les cellules et de contourner le système immunitaire, le rend également visuellement indétectable.

« Il ressemble à une simple petite sphère blanche au milieu d’autres sphères blanches lipidiques dans le sang. » explique Jean-Christophe Meunier, chargé de recherche Inserm et responsable de ces travaux. « Le virus profite de la voie de synthèse des lipoprotéines, les particules de transport du gras dans l’organisme, pour se répliquer en s’associant étroitement avec leurs composants.

Concrètement, quand une nouvelle lipoprotéine est en formation, le virus se place à proximité et fusionne au passage avec l’ensemble de ses composants (phospholipides et leurs protéines).

Ainsi « déguisé », il devient un véritable hybride viro-lipidique. Ce phénomène est connu depuis longtemps et c’est ce qui a rendu impossible son observation directe dans le sang des patients.

Des particules viro-lipidiques bien structurées

Sauf que cette fois, les chercheurs sont sûrs de leur coup. Ils ont utilisé plusieurs anticorps spécifiques de protéines virales et sont enfin parvenus à distinguer ces fameuses particules viro-lipidique des simples lipoprotéines circulant dans du sérum de patients.

Un travail possible grâce à la plateforme de microscopie électronique de l’université de Tours adossée à leur unité Inserm.

(c) BMJ / British Society of Gastroenterology 2016

Et comme ils l’ont constaté, ces particules chimériques ont finalement une structure bien à elles. Elles se présentent sous forme d’une espèce de sandwich lipidique composé en son centre de l’ARN viral et du noyau du virus délimités par une première monocouche de phospholipides. Laquelle est entourée d’un mélange d’acides gras et de cholestérol, de nouveau délimité par une seconde monocouche de phospholipides. Finalement la taille du virus varie en fonction du nombre de couches de lipides qu’il contient. « Cette structure concorde tout à fait avec des travaux antérieurs de biologie moléculaire qui prédisaient cette organisation.

Ces observations valident donc vingt-cinq ans de travail de la communauté scientifique ! » se réjouit Jean-Christophe Meunier.

(c) BMJ / British Society of Gastroenterology 2016

Au-delà de la satisfaction d’avoir accompli cette prouesse technique, les chercheurs rappellent l’utilité de ces travaux.

« Des traitements efficaces sont aujourd’hui disponibles en cas d’hépatite C mais aucun vaccin n’a encore été trouvé. Or, connaître la structure et l’organisation exacte de ces particules viro-lipidiques sera fort utile pour ceux qui travaillent là-dessus », rappelle Jean-Christophe Meunier.

Ces travaux ont bénéficié du soutien financier de l’ANRS

Spermatozoïdes infectés par le virus Zika (visible en vert; fléché)

© Elsa Suberbielle, CPTP / Inserm

De récents travaux montrent que le virus Zika persiste dans le sperme jusqu’à 6 mois après l’infection[1]. Dans une lettre publiée dans la revue The Lancet Infectious Diseases, les chercheurs, en plus de confirmer sa longue persistance dans le sperme (ici au-delà de 130 jours, soit plus de 4 mois), révèlent la présence du virus à l’intérieur même des spermatozoïdes. Ce travail est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs de l’Inserm, du CNRS, des hospitalo-universitaires de l’université Toulouse III – Paul Sabatier et du Centre hospitalier universitaire (CHU) de Toulouse.

Dans cette lettre, les scientifiques rapportent le cas d’un homme de 32 ans de retour de Guyane française avec des symptômes évocateurs d’une infection par le virus Zika : fièvre modérée, éruption cutanée, douleurs musculaires et articulaires. Le virus Zika a été détecté dans le plasma et l’urine du patient 2 jours après le début de ces signes. Des échantillons de sperme (11 échantillons), de sang (10) et d’urine (5) ont été prélevés et analysés sur une durée totale de 141 jours.

Après analyse, il s’avère que le virus Zika a été retrouvé dans tous les échantillons jusqu’au 37^ème jour. Au-delà, le virus est détecté uniquement dans le sperme où il persiste jusqu’à plus de 130 jours, alors que le patient se porte bien. Ce résultat a été confirmé chez deux autres patients pour lesquels le virus a persisté de 69 à 115 jours dans le sperme. Pour le moment, les facteurs influençant cette variation de durée d’un individu à l’autre sont inconnus. Dès le diagnostic porté, ces patients se sont d’ailleurs vus conseiller d’avoir des rapports sexuels protégés.

L’équipe de recherche a ensuite analysé le sperme du patient et a examiné par différentes techniques de microscopie les spermatozoïdes qu’il contient.

« Nous avons détecté la présence du virus Zika à l’intérieur d’environ 3.5% des spermatozoïdes de ce patient«  explique Guillaume Martin-Blondel, chercheur à l’Inserm au Centre de physiopathologie Toulouse Purpan (Inserm/CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier) et médecin dans le service des Maladies Infectieuses et Tropicales du CHU de Toulouse.

Les chercheurs expliquent que pour d’autres virus sexuellement transmissibles, tels que le VIH, le virus reste “collé” à la surface du spermatozoïde. Dans le cadre d’une fécondation in vitro, il est donc possible de « laver » les spermatozoïdes dans le cas de patients infectés par le VIH, alors que ceci semble donc exclu pour les spermatozoïdes issus de patients positifs pour le virus Zika. Il reste cependant à déterminer le caractère « actif » du virus Zika présent dans les spermatozoïdes, ainsi que la capacité de ces spermatozoïdes à transmettre l’infection (le virus étant présent aussi en dehors des spermatozoïdes dans le liquide séminal).

En conclusion, l’analyse de ce cas a des répercussions importantes pour la prévention de la transmission sexuelle de ce virus, dont les modalités restent aujourd’hui inconnues. Ces observations soulèvent par ailleurs de nombreuses interrogations sur la nécessité d’inclure la recherche de virus Zika lors du contrôle des dons de spermatozoïdes dans les centres de fertilité.

[1] https://www.eurosurveillance.org/ViewArticle.aspx?ArticleId=22556

Etude de l’hépatite C chez la souris « chimérique »

(c) Inserm/Institut Clinique de la Souris/Robinet, Eric

L’équipe « Physiopathologie et thérapeutiques des hépatites virales chroniques et des cancers liés » de l’Institut Mondor de recherche biomédicale (Inserm/UPEC) situé dans les locaux de l’hôpital Henri-Mondor AP-HP, en collaboration avec des chercheurs du Centre de biochimie structurale (CNRS/Inserm/Université de Montpellier), avec le soutien de l’ANRS, a créé une toute nouvelle famille d’inhibiteurs de cyclophilines, des protéines indispensables au métabolisme des cellules, à fort potentiel thérapeutique en tant qu’antiviraux à large spectre. Cette découverte, publiée le 22 septembre 2016 dans Nature communications, ouvre également la voie à l’utilisation de ces nouveaux inhibiteurs en tant que protecteurs cellulaires dans le contexte de l’ischémie-reperfusion (greffes d’organes, récupération après accidents ischémiques, maladies neurodégénératives).

Les cyclophilines sont des protéines cellulaires jouant des rôles complexes et indispensables dans le métabolisme des cellules. Elles sont très souvent utilisées par les virus pour faciliter leur cycle viral. Les cyclophilines représentent donc une cible potentielle pour des médicaments antiviraux à large spectre, c’est-à-dire efficaces contre de nombreuses familles de virus. Les inhibiteurs de cyclophilines ont également des propriétés de protecteurs cellulaires liés à l’inhibition de l’ouverture du pore mitochondrial. Malheureusement, les inhibiteurs existants, tous dérivés de la cyclosporine A, posent des problèmes importants handicapant leur développement clinique.

Les équipes du Professeur Jean-Michel Pawlotsky (Institut Mondor de recherche biomédicale, Hôpital Henri Mondor AP-HP, Inserm/Université Paris-Est Créteil) et du Docteur Jean-François Guichou (Centre de biochimie structurale, Université de Montpellier/CNRS/Inserm) ont joint leurs forces et utilisé des techniques innovantes pour créer et optimiser une toute nouvelle famille chimique ciblant directement les cyclophilines. Ce travail a reçu le soutien de l’ANRS. Les nouveaux inhibiteurs bloquent ainsi spécifiquement l’action des cyclophilines en inhibant la multiplication de virus appartenant à différentes familles virales comme le virus de l’hépatite C, le VIH, le virus de l’hépatite B et plusieurs souches de coronavirus.

Ce travail a donc permis de créer une toute nouvelle famille d’inhibiteurs de cyclophilines à fort potentiel thérapeutique en tant qu’antiviraux à large spectre, c’est-à-dire actifs contre de nombreuses familles virales aujourd’hui orphelines de traitement. Cette découverte ouvre également la voie à l’utilisation des nouveaux inhibiteurs en tant que protecteurs cellulaires dans le contexte de l’ischémie-reperfusion (greffe d’organes, récupération après accidents ischémiques, maladies neurodégénératives).

Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration étroite entre le Dr Abdelhakim AHMED-BELKACEM et le Pr Jean-Michel PAWLOTSKY pour l’équipe « Physiopathologie et thérapeutique des hépatites virales chroniques et des cancers liés » (Institut Mondor de recherche biomédicale, Inserm/UPEC). Ils impliquent également le Dr Lionel COLLIANDRE et le Dr Jean-François GUICHOU du Centre de biochimie structurale (Université de Montpellier/Inserm/CNRS) et des chercheurs de l’Institut des sciences analytiques (CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1).

L’équipe « Physiopathologie et thérapeutiques des hépatites virales chroniques et des cancers liés » de l’Institut Mondor de recherche biomédicale développe une recherche sur deux thématiques principales : le développement de nouvelles approches antivirales à large spectre (construisant sur son expérience dans le développement de nouveaux traitements contre l’hépatite C) et le rôle de l’inflammation et du micro-environnement hépatique dans la survenue et la croissance des cancers primitifs du foie.

L’équipe « structures et criblage de cibles thérapeutiques et environnementales » du CBS développe de son côté une approche intégrée pour accélérer et rationaliser le développement de nouvelles molécules à visée thérapeutique par cristallographie aux rayons X et bio-informatique structurale.

Localisation des bactéries dans l’iléum de souris soumises à un régime standard (image de gauche) ou à un régime riche en graisse (image de droite).

© Institut Pasteur

Un élément perturbateur comme un changement d’alimentation, et c’est toute la flore intestinale qui se dérègle avec des répercussions possibles sur la santé. Une étude internationale de recherche, menée par l’unité de Pathogénie microbienne moléculaire (Institut Pasteur/Inserm) dirigée par Philippe Sansonetti, vient notamment de mettre en évidence, chez la souris, l’influence directe d’une alimentation trop riche en graisse sur la flore intestinale et son environnement. Face à ce nouveau régime, les communautés de bactéries se réorganisent et le petit intestin lui-même se métamorphose. Et ce, dès le premier mois. Ces résultats ont été publiés dans la revue PNAS, le 16 septembre.

Les milliards de bactéries qui peuplent notre intestin – et qu’on appelle le microbiote – jouent un rôle central dans la digestion mais aussi dans certaines maladies comme le diabète de type 2 ou l’obésité. Ces pathologies ont souvent été associées à un déséquilibre de la flore intestinale, certaines bactéries devenant clairement prédominantes, et à un intestin perméable, susceptible de libérer dans le sang des substances inflammatoires. Mais si de nombreuses études se sont intéressées à l’état du microbiote intestinal une fois la pathologie installée, très peu se sont focalisées sur l’installation de ce déséquilibre intestinal lors de l’introduction d’une alimentation riche en graisse par exemple. C’est pourquoi une équipe internationale de recherche s’est penchée sur la question. « Nous voulions voir, de façon précoce, comment se comportaient les bactéries intestinales face à un régime riche en gras, souligne Thierry Pédron, ingénieur de recherche dans l’unité de Pathogénie microbienne moléculaire (Institut Pasteur/Inserm). Et rapidement, nous avons concentré nos recherches sur l’intestin grêle car c’est là que nous avons observé les variations les plus flagrantes ! »

Certaines souris de l’étude ont donc reçu une alimentation ordinaire tandis que d’autres recevaient une alimentation composée à 70 % de lipides. Grâce à des techniques de génomique, les chercheurs ont pu identifier les différentes espèces bactériennes contenues dans des échantillons de fèces et suivre l’évolution de la composition du microbiote au cours du temps. Ils ont également localisé et identifié avec précision les bactéries au sein de l’intestin grêle.

« Un mois seulement après le début de ce nouveau régime riche en graisse, nous avons constaté des changements dans la composition du microbiote, présente Thierry Pédron. Certaines espèces bactériennes proliféraient tandis que d’autres diminuaient, l’espèce Candidatus arthromitus ayant même complément disparu. Par ailleurs, et de façon totalement inédite, nous avons observé une concentration massive des bactéries entre les villosités de l’épithélium intestinal ».

D’ordinaire, les bactéries ne peuvent pas se rapprocher ni même traverser la paroi intestinale car l’épithélium libère des peptides antimicrobiens et il est tapissé d’un mucus protecteur. Les chercheurs se sont alors intéressés à ces défenseurs de la paroi intestinale : ils ont constaté que la production de peptides antimicrobiens chutait suite à une ingestion massive de lipides et que la couche de mucus s’affinait. Autrement dit, non seulement le microbiote se réorganise sous l’influence des lipides mais l’intestin, lui-même, subit des métamorphoses. Et les modifications ne s’arrêtent pas là. Des mesures complémentaires ont permis de mettre en évidence une augmentation de la perméabilité de l’intestin grêle et une diminution de l’activité de PPAR-γ. « PPAR-γ est une molécule qui a de nombreuses fonctions, elle joue un rôle important dans le métabolisme des acide gras, mais aussi dans l’inflammation et le développement embryonnaire, explique Thierry Pédron. Cette chute semble intimement liée à celle des peptides antimicrobiens. » Et si les liens entre tous ces résultats, et leurs implications potentielles dans certains déséquilibres alimentaires, ne sont pas encore établis, il est rassurant de noter que lorsque les souris retrouve un régime alimentaire équilibré, tout rentre dans l’ordre au bout d’un mois !

A l’heure où près de 3,2 milliards de personnes sont encore exposées au risque de contracter le paludisme, des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS et de l’Inserm ont mis au point expérimentalement un vaccin vivant génétiquement atténué contre Plasmodium, le parasite responsable de la maladie. Pour cela, ils sont parvenus à identifier et éteindre un gène du parasite, le rendant ainsi capable d’induire chez un modèle murin une réponse immunitaire efficace et durable. Ces résultats sont publiés dans le Journal of Experimental Medicine, le 18 juillet 2016.

Anopheles stephensi infectée par Plasmodium berghei. © Institut Pasteur

Le paludisme demeure la maladie parasitaire la plus menaçante pour la population mondiale, malgré les moyens de lutte et de prévention mis en place depuis plus de quinze ans, notamment pour cibler les moustiques vecteurs. En 2015, il a été enregistré environ 214 millions de cas et 438 000 décès dus au paludisme[1], essentiellement des enfants de moins de cinq ans et des femmes enceintes. Un vaccin efficace serait l’outil nécessaire pour lutter contre la maladie. Les difficultés que rencontre la mise au point d’un vaccin antipaludique tiennent à la complexité de la biologie du parasite Plasmodium et aux multiples stratégies que le parasite a développées au cours de l’évolution pour déjouer la réponse immunitaire de son hôte. Chez les malades, l’infection par le parasite est caractérisée notamment par l’absence de réponse immunitaire protectrice, alors qu’une prémunition ne s’acquiert qu’après des années d’exposition. L’infection entraîne notamment une abolition de la mémoire immunologique.

L’équipe de Salaheddine Mécheri, au sein de l’unité de Biologie des interactions hôte-parasite (unité CNRS / Inserm à l’Institut Pasteur), en collaboration avec Robert Ménard (unité d‘Infection et immunité paludéennes à l’Institut Pasteur), a entrepris une approche vaccinale originale. Ils ont pour cela modifié génétiquement des souches de parasite Plasmodium en éteignant le gène qui code pour la protéine appelée HRF (histamine releasing factor).

Les mutants obtenus, qui n’expriment plus HRF, se sont révélés très efficaces dans le déclenchement de la  réponse immunitaire. En effet, l’absence de HRF provoque dans le foie et dans la rate une forte augmentation de la production de cytokine IL-6, connue pour ses propriétés stimulantes de la réponse immunitaire. Les animaux sont alors protégés lors de toute réintroduction de parasite Plasmodium, y compris des souches très virulentes. Leur mémoire immunologique, de longue durée, a permis de maintenir chez ces animaux une protection au-delà d’une année. De plus, cette protection s’applique quel que soit le stade du cycle de développement du parasite. Enfin, alors que l’infection par la souche sauvage (classique) de Plasmodium berghei n’engendre ni réponse cellulaire, ni humorale, cette souche vaccinale induit non seulement une réponse cellulaire (cellules T CD4 et CD8) mais également des taux élevés d’anticorps spécifiques reconnaissant des antigènes parasitaires connus comme étant des cibles vaccinales.

Les mutants HRF obtenus dans cette étude sont les premiers parasites génétiquement modifiés chez lesquels la mutation contrôle directement la réponse immunitaire de l’hôte. Le gène ciblé, ou une stratégie analogue stimulant l’immunité, pourrait amener à la construction de vaccins vivants contre le paludisme particulièrement efficaces et durables.

« Au cours de ces dernières années, on a pu constater la renaissance de la stratégie de vaccination contre le paludisme reposant sur l’utilisation des parasites vivants génétiquement atténués. De ce point de vue, le mutant HRF, grâce à son effet protecteur rapide, durable et polyvalent, constitue un prototype prometteur, » commente Salaheddine Mécheri.

[1] Chiffres OMS.

Un petit nombre de patients infectés par le VIH contrôlent spontanément la multiplication du virus en absence de thérapie antirétrovirale, et ne développent pas la maladie. Ces rares patients, nommés « HIV Controllers », semblent supprimer la réplication du VIH par une réponse immunitaire très efficace. Les chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Inserm ont observé chez ces patients, rassemblés au sein de la cohorte ANRS CO21 CODEX, que leurs cellules immunitaires T CD4+ ont la capacité de reconnaître des quantités minimes de virus. Cette détection particulièrement sensible dépend de l’expression de récepteurs T spécifiques situés à la surface des cellules immunitaires, ciblant avec une haute affinité la protéine de capside du VIH. L’expression préférentielle de ces récepteurs pourrait permettre le maintien du système immunitaire en état d’alerte constant, et contribuer ainsi au contrôle du VIH. Ces résultats sont publiés dans The Journal of Clinical Investigation.

© Institut Pasteur, Charles Dauguet

Particules virales du VIH.

Les  patients « HIV Controllers » représentent moins de 0,5% des patients infectés par le VIH. Ces personnes apportent la preuve que le système immunitaire humain peut dans certains cas résister aux effets délétères du VIH. Les HIV Controllers parviennent à maintenir une population de lymphocytes T CD4+ auxiliaires fonctionnels, alors que ces cellules sont détruites ou inactives chez les patients ayant progressé vers la maladie. L’étude des HIV Controllers a été rendue possible grâce à leur recrutement dans la cohorte ANRS CO21 CODEX, qui rassemble les rares patients contrôleurs du VIH en France. Les chercheurs de l’équipe de Lisa Chakrabarti (unité de Pathogénie virale à l’Institut Pasteur / unité Inserm U1108), en collaboration avec Olivier Lambotte (Hôpital de Bicêtre) ont alors pu analyser les réponses des cellules T CD4+ de ces patients au niveau moléculaire.

Les cellules T CD4+ des HIV Controllers sont capables, pour déclencher la réponse immunitaire anti-virale, de produire de nombreuses cytokines en réponse à de très faibles doses d’antigènes du VIH. L’étude a révélé que ces réponses très sensibles étaient dues à l’expression de récepteurs T (TCRs) particuliers à la surface des cellules T CD4+ des Controllers. Par comparaison, ces TCRs sont rarement retrouvés chez les patients traités. Les scientifiques ont montré en particulier que les TCR ciblant Gag293, le peptide le plus conservé de la capside du VIH, partageaient fréquemment la même séquence chez les Controllers. Ces TCRs dits « publics » montrent une forte affinité pour le peptide Gag293 lorsqu’il est présenté à la surface des cellules immunitaires. C’est cette forte affinité qui est responsable de la détection très sensible des cellules infectées chez les HIV Controllers. Le transfert de ces TCRs à des cellules saines suffit à conférer les propriétés typiques des cellules T CD4+ de Controllers, avec des réponses hautement sensibles et la production de multiples cytokines.

L’ensemble de l’étude montre que l’expression de TCRs de haute affinité est associée au contrôle spontané de l’infection à VIH.

Des stratégies immunothérapeutiques visant à transférer ou à amplifier ces TCRs pourraient contribuer à rétablir des réponses antivirales efficaces chez les patients ayant progressé vers la maladie.

Ces travaux ont été financés par l’ANRS (France REcherche Nord & sud Sida-hiv Hépatites), l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), l’Institut Pasteur, le Conseil australien de la recherche (ARC) et le Conseil national de la santé et de la recherche médicale d’Australie (NHMRC).