L’équipe est labellisée par la Fondation pour la Recherche Médicale (2018-2021). 

Le Virus Humain de la Leucémie T de l’Adulte de type 1 (HTLV-1) est le premier rétrovirus humain oncogène identifié. Isolé au Japon dans les années 1980, on estime aujourd’hui qu’il infecte au moins 10 à 20 millions de personnes dans le monde. Bien que la prévalence européenne d’HTLV soit faible, la circulation de ce virus est plus importante dans les Antilles françaises et dans certains pays d’Asie, d’Afrique et d’Amérique du Sud. L’infection chronique à HTLV-1 est en apparence asymptomatique chez de nombreuses personnes infectées, mais elle est en fait couramment associée à des dérégulations immunitaires et, chez 2 à 5 % des individus infectées, elle conduit au développement de pathologies inflammatoires, dont la myélopathie associée à HTLV-1 / paraparésie spastique tropicale (HAM / TSP), ou au développement d’une hémopathie maligne, la leucémie/lymphome à cellules T de l’adulte (ATLL).

Au sein de notre équipe, nous étudions divers aspects d’HTLV-1 et de son infection à travers le prisme de 3 spécialités : la virologie, la biologie cellulaire et les interactions hôte / pathogène. Ces 3 domaines nous permettent d’étudier les aspects fondamentaux de l’infection à HTLV-1 dans son ensemble, de la transmission virale au développement des pathologies. Nos projets actuels s’organisent autour de 3 axes principaux couvrant les mécanismes cellulaires et moléculaires des infections à HTLV-1.

AXE 1 : TRANSMISSION VIRALE & BIOFILM

Biofilm – ANRS 2021

En collaboration avec Delphine Muriaux (Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier) et Phillipe Roingeard (Université de Tours)

HTLV-1, à l’instar d’HIV-1, possède la particularité de se transmettre de façon très efficace par contacts entre les cellules infectées productrices de virus et les cellules cibles. Ce mécanisme reste un processus mal connu, alors qu’il est non négligeable dans le cycle des rétrovirus, et crucial pour la transmission d’HTLV. En effet, évite ou de limite la neutralisation par le système immunitaire, réduit la vitesse de diffusion du virus dans les milieux extracellulaires avant l’attachement aux cellules cibles, et augmente la quantité de virus délivrée dans les cellules cibles. De plus, ce processus de transmission virale échappe aux mécanismes de restriction cellulaires ainsi qu’à l’action des antiviraux. Il est donc crucial de mieux caractériser la transmission virale après contact cellulaire pour pouvoir mieux contrôler la dissémination virale.

Deux voies de transfert des particules virales ont été décrites pour les rétrovirus HIV-1 et HTLV-1 : la synapse virologique, et la formation de conduits intercellulaires. Une troisième voie a été plus récemment décrite pour HTLV-1 : elle implique la production de virions piégés dans des agrégats extracellulaires adhésifs, ou biofilms viraux, accumulés à la surface des cellules infectées. Lors d’un contact cellule-cellule, le biofilm de HTLV-1 adhère rapidement à la cellule cible ce qui permet un transfert rapide du virus, même lors d’un contact éphémère. HIV-1 est également rapidement transféré d’une cellule à une autre lors d’un contact cellulaire, nous faisons donc l’hypothèse que le virus HIV-1 est lui aussi capable de s’accumuler en surface des cellules infectées dans des structures assimilables à du biofilm viral, qui pourrait également participer à la transmission virale. Nous souhaitons donc dans ce projet de recherche capitaliser sur l’existence du biofilm de HTLV-1 pour caractériser le biofilm de HIV-1 puis comparer la structure, la composition moléculaire, les propriétés physiques des biofilms rétroviraux et identifier les mécanismes moléculaires responsables de la transmission des biofilms HTLV-1 et HIV-1.

Nous anticipons que nos résultats permettront des avancées majeures dans la compréhension des mécanismes de transmission virale par contacts cellulaires, tout comme l’a été la découverte pionnière de la synapse virologique formée par les cellules infectées par HTLV-1, mécanisme ensuite également démontré comme responsable de la transmission de HIV-1 par contact cellulaire. A plus long terme, nos résultats pourront ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques en ciblant par exemple les voies de biogénèse des biofilms, leur mobilité à la surface des cellules infectées ou les composants (protéiques ou lipidiques) responsables de leur transmission d’une cellule infectée à sa cible.

Projet Inhibiteurs de la transmission et de l’infection virale

En collaboration avec Karine Alvarez (suite du financement en attente)

L’ATLL et la HAM/TSP sont la conséquence directe de l’infection par HTLV-1. Les traitements actuels sont essentiellement palliatifs et ne permettent pas de guérir les patients pourtant il est admis que l’évolution des porteurs asymptomatiques vers des formes symptomatiques est associé à une augmentation de la charge virale. Ainsi, l’utilisation d’antiviraux est une option pour contrôler le virus et limiter l'augmentation de la charge virale qui précède le développement de la maladie. 

Dans cette optique quelques antiviraux, initialement identifiés pour cibler l’infection par le rétrovirus HIV-1, dont l’AZT, ont été testé mais n’ont montré qu’une efficacité limitée in vitro et aucun effet in vivo. Aussi, pour identifier des inhibiteurs capables de bloquer efficacement l’infection par HTLV-1, nous avons mis en place un test cellulaire de transmission virale, miniaturisé en plaques 96 puits, qui mime le mécanisme de dissémination du virus in vivo. Ce test a été validé avec des inhibiteurs de HIV-1, ce qui nous a permis de confirmer leur faible efficacité (Pasquier et al, 2018). Notre projet consiste maintenant à identifier des inhibiteurs capables de bloquer la transmission virale plus efficacement que l'AZT. Pour ce faire, nous avons criblé les 1040 composés de la chimiothèque nationale essentielle (CNE). Cette collection rassemble le maximum de diversité chimique, ce qui permet d’identifier des inhibiteurs originaux et uniques. Nous avons sélectionné 56 “hits” plus actifs que l’AZT en attente de validation et dont nous souhaitons améliorer l’efficacité, en collaboration avec les chimistes de la chimiothèque nationale et notre collaboratrice Dr K. Alvarez. Notre objectif est d’identifier 1 ou 2 candidats antiviraux originaux, capables de bloquer très efficacement et très spécifiquement la transmission d’HTLV-1. Parallèlement, la robustesse de notre test nous permet de tester rapidement des inhibiteurs originaux fournis par des collaborateurs académiques ou industriels. Ces résultats permettront d’augmenter l’arsenal thérapeutique disponible pour les individus infectés par HTLV-1, afin d’éviter l’évolution de l’infection vers des formes graves et fatales.

AXE 2 : ETUDE COMPARATIVE ET INTEGREE DE LA PROTEINE TAX

DiversiTax – Fond de recherche ENS 2022 et Ligue contre le Cancer (comité du Rhône) 2023

En collaboration avec Philippe Afonso (Institut Pasteur) et Patrice Gouet (IBCP)

Les premières études génomiques et de séquençage sur HTLV-1 menées dès les années 1980 au Japon ont conduit à l’obtention, en 1983, de la première séquence complète du rétrovirus. C’est cette séquence de référence qui est aujourd’hui majoritairement utilisée pour l’étude moléculaire et fonctionnelle d’HTLV-1. Pourtant, on distingue aujourd’hui 3 génotypes majeurs, et plusieurs autres génotypes mineurs, inégalement répartis autour du globe :

-        HTLV-1a, le sous-type cosmopolite, majoritaire au Japon mais aussi présent dans de nombreuses populations autour du globe

-        HTLV-1b, le sous-type majoritaire présent en Afrique Centrale

-        HTLV-1c, un sous-type endémique qui ne circule que dans des populations indigènes de la région australo-mélanésienne

De nombreux autres sous-types décris en Afrique centrale (nommés de -d à -g).

La circulation du sous-type HTLV-1b en Afrique Centrale, où les systèmes de santé et de recherche sont peu développés, rendent les études sur ce sous-type plus rares et plus difficiles. Par ailleurs, de manière assez surprenante, les études épidémiologiques et de pathogénicité suggèrent que le sous-type HTLV-1c est moins oncogénique que son homologue cosmopolite mais plus inflammatoire. Cependant, le manque de données moléculaires sur les variants autres que HTLV-1a ne permet pas d’obtenir une vision claire sur les différences fonctionnelles entre ces virus.

Parmi son arsenal protéique, HTLV-1 code pour une protéine de régulation, Tax1. Cette protéine est le facteur majeur du pouvoir oncogénique d’HTLV-1. Tax1 est une protéine pléiotrope interagissant avec de nombreux partenaires cellulaires, indiquant sa capacité à déréguler plusieurs voies cellulaires impliquées dans le contrôle de la prolifération cellulaire. En particulier, l’activation constitutive de la voie NF-κB dans les cellules tumorales infectées par HTLV-1 est reconnue comme un trait essentiel de leur état transformé. L’immense majorité des études menées sur Tax1 l'ont été sur le variant Tax1a issues du sous-type HTLV-1a cosmopolite, notamment son interaction avec les intermédiaires de voies de signalisation cellulaires dont la voie inflammatoire NF-kB. Dans les données disponibles, les comparaisons de Tax1 issus des différents sous-types d’HTLV-1 sont rares (voire inexistantes).

Ce projet a pour objectif d’inclure dans les études fonctionnelles de Tax1, une comparaison entre les variants de Tax1 issus des différents sous-types d’HTLV-1. L’hypothèse principale de ce projet est que les différences de pathogénicité suggérées par les études épidémiologiques sur les différents sous-types d’HTLV-1 pourraient être expliquées, en partie du moins, par des différences fonctionnelles entre les différentes protéines Tax1 issus de ces mêmes sous-types.

Nous avons donc initié la comparaison de l’interactome des différents variants de Tax par une approche d’interactomique de proximité (BioID). Nous analysons en parallèle l’impact des différents variants sur la modulation du transcriptome (par RNA-Seq) et du kinome cellulaire (ensemble des kinases de signalisation actives dans les cellules). A terme, cette approche comparative sera étendue à d’autres protéines d’HTLV importantes dans les mécanismes de pathogenèse.

Caractérisation du mode d’action de la protéine virale Tax, principale oncoprotéine du virus HTLV-1

(projets divers en cours)

Cet axe comporte un volet de biologie structurale avec l’élucidation de la structure tridimensionnelle de l’oncoprotéine Tax (en collaboration avec le Dr Guillon, MMSB, Lyon), et un volet fonctionnel avec l’identification des partenaires moléculaires de cette oncoprotéine. Nous nous intéressons particulièrement aux partenaires de Tax au centrosome, une structure essentielle au maintien de l’intégrité génétique de la cellule et dont les fonctions sont perturbées au cours de l’oncogenèse. Pour cela, nous développons une stratégie de protéomique par modification de proximité appelée BioID. Nous avons ainsi identifié de nouveaux partenaires de Tax dont nous évaluons actuellement l’implication dans la perturbation du centrosome induite par HTLV-1, et plus généralement dans l’oncogenèse viro-induite. Nous utilisons pour cela des approches de microscopie à haute résolution, combinées à des approches de cytométrie d’images. Nous cherchons également à confirmer nos observations dans des prélèvements cliniques pour mieux caractériser ces altérations du centrosome au cours du développement de l’ATL. 

AXE 3 : SIGNALISATION VIRO-INDUITE DANS LES DC EXPOSEES ET LES LYMPHOCYTES T INFECTES

ViralImprint – ANR 2022

En collaboration avec Arnaud Moris (I2BC)

L’infection chronique par HTLV-1 induit des dysfonctionnements du système immunitaire chez des porteurs asymptomatiques, indiquant un défaut précoce de l’induction des réponses immunes de l'hôte. En particulier, les cellules dendritiques (DC) des individus chroniquement infectés ont des phénotypes et des fonctions altérés, qui convergent vers un défaut de leur maturation pilotée par NF-kB, et qui suggèrent leur incapacité à initier des réponses adaptatives T spécifiques du virus. Notre objectif est de disséquer ces réponses, des premières étapes d'exposition et/ou d'infection, aux conséquences en termes de stimulation (ou de suppression) de réponses T spécifiques d'HTLV-1. Dans notre équipe, les objectifs sont les suivants :

• Caractériser le phénotype des DC induit par l'exposition à HTLV-1 et l'infection. L'exposition de DC à des cellules infectées par HTLV-1 induit un état de non-réactivité. Le phénotype de maturation de DC exposées à HTLV-1 et/ou infectées, ainsi que leur profil transcriptionnel, est évalué en détail par cytométrie de flux multiparamétrique, phosphoprotéome et RNAseq, avant et après re-stimulation par divers stimuli, afin de mimer les signaux de dangers. Nous cherchons également à identifier les déterminants viraux responsables de ces altérations.
• Élucider les relations entre HTLV-1 et les voies de signalisation innée dans les DC. L'analyse des dysfonctions des DC pointe vers une modulation des voies de signalisation innée NF-κB et IRF3. Nous analysons les propriétés de signalisation des protéines virales régulatrices/auxiliaires (Tax, HBZ, p8/12 et p30) dans les DC, par WB, imagerie et spectroscopie de masse des complexes immunoprécipités.

Récepteurs de l'autophagie sélective, signalisation immunitaire innée et présentation antigénique (SARDINN) – ANR 2022

En collaboration avec Arnaud Moris & Audrey Esclatine (I2BC) et Marie Galloux & Delphyne Descamps (INRAE)

Des travaux antérieurs menés dans l’équipe ont identifié les protéines cellulaires OPTN, TAX1BP1 et p62 comme des régulateurs importants de l’activation de la voie NF-kB médiée par l’oncoprotéine virale Tax1. De façon intéressante, ces protéines cellulaires sont décrites comme des récepteurs de l’autophagie sélective de la famille « Sequestosome-1/p62-like » (SLR, sequestosome-1-like receptors), connus pour réguler des nombreux aspects complémentaires de la réponse immunitaire antivirale, y compris les voies NF-kB et IRF3,  la mitophagie, et l’apprêtement et la présentation des antigènes viraux par les molécules du CMH. L'objectif du projet SARDINN est d’utiliser des protéines virales ciblant les SLR (dont la protéine Tax d’HTLV, mais aussi la protéine BHRF1 d’EBV et la protéine N de RSV, en collaboration), pour mieux caractériser la coordination des fonctions des SLR dans l’immunité innée.

Dans l’équipe, nous explorerons en particulier le rôle des SLR dans la signalisation innée en caractérisant l'interactome de proximité de chacun des SLR en absence et en présence des protéines virales, par une approche protéomique de type BioID. En parallèle, nous caractériserons précisément l'interaction des SLR avec les protéines virales en utilisant des approches biochimiques et d'imagerie (microscopie à fluorescence confocale et super-résolutive, complémentation de fluorescence bimoléculaire). En collaboration, nous exploiterons alors ces propriétés des protéines virales pour caractériser l'activité des SLR dans la régulation de la signalisation innée et de la mitophagie, à l'aide de méthodes de biochimie et par le développement d'approches d'imagerie à très haute résolution).

Principales avancées des cinq dernières années :

(voir la section Publications pour plus de détails)

• Rôle des récepteurs de l’autophagie sélective, et en particulier de p62, dans l’activation constitutive de la voie NF-kB induite par Tax (Schwob, Teruel et al, Scientific Reports 2019).
• Analyse de l’activation des pDCs exposées à l'infection par HTLV-1 (Assil, Futsch et al, Plos Pathog 2019).
• Rôle des modifications post-traductionnelles de la protéine anti-sens d’HTLV-2 dans son adressage aux corps nucléaires PML et sa dégradation (Dubuisson et al, Oncogene 2018).
• Analyse du potentiel inhibiteur de molécules anti-VIH-1 sur HTLV-1 in cellulo (Pasquier et al, Frontiers Microbiol 2018)
• Caractérisation de la susceptibilité des DC à l’infection par HTLV-1 (Rizkallah et al, Plos Pathog 2017).
• Analyse de la clonalité virale dans un cas de leucémie associée à STLV-1 (Turpin et al, Cancer Lett 2017).