Médicaments et Technologies pour la Santé

Malgré sa croissance rapide et son application significative dans le milieu académique et industriel, des défis subsistent pour mettre à l'échelle les réactions photoredox UV/visible en raison de la faible pénétration dans les milieux réactionnels et des inefficacités énergétiques. Ces limitations nécessitent le développement de processus durables qui minimisent le gaspillage d'énergie tout en assurant la tolérance des groupes fonctionnels. Le domaine émergent de la photocatalyse par lumière rouge offre des solutions prometteuses, permettant une pénétration plus profonde dans les milieux réactionnels et des conditions de réaction plus douces. Le projet RUtilus vise à développer ce domaine en concevant de nouveaux complexes de ruthénium qui absorbent dans la région rouge et couvrent une large fenêtre redox. En utilisant une approche de relation structure-photoactivité, le projet cherche à développer une bibliothèque de complexes de Ru avec des propriétés photophysiques et électrochimiques améliorées, permettant le déploiement de la photocatalyse sous lumière rouge. L'expérimentation à haut débit viendra soutenir le projet et faciliter la synthèse rapide d'une grande bibliothèque de ces complexes, l'évaluation de leurs propriétés optiques et l'optimisation de leur efficacité dans des réactions de référence d'intérêt.

La schizophrénie (SCZ), qui atteint 1% de la population, se caractérise par des symptômes négatifs (isolement), positifs (hallucinations), et cognitifs (perte de mémoire). Les traitements ciblent les systèmes dopaminergiques et sérotoninergiques mais présentent des effets secondaires. Il est urgent de trouver de nouveaux traitements, et si possible de longue durée (plusieurs jours ou semaines), pour éviter l’arrêt du traitement par le patient. L'utilisation d'anticorps (immunothérapie) malgré son coût, et le mode d'administration s'avère intéressante dans le cas de la SCZ, étant donnée la longue durée d'action des anticorps thérapeutiques. D’autre part, un dysfonctionnement du système glutamatergique est reconnu dans la SCZ avec une hyper-activité des synapses glutamate. Cibler les récepteurs métabotropiques du glutamate (mGluR) offre la possibilité d'atténuer la plupart des symptômes de la SCZ. Ce projet a pour objectif de développer des anticorps simple chaîne de camélidés (nanobody) dirigés contre le récepteur mGluR3 comme outils thérapeutiques pour la SCZ. Un lien fort existe entre la SCZ et mGluR3 qui est fortement présent dans les régions impliquées dans cette maladie. Cependant, l’absence de ligand spécifique de mGluR3 limite son étude dans la SCZ. L’objectif de ce projet ANR est de clarifier le rôle de mGluR3 dans la SCZ. Nous avons récemment identifié le nanobody 5B7, qui a une haute affinité (nM) et qui active mGluR3. Les objectifs spécifiques sont 1) d’utiliser les nanobodies mGluR3 déjà disponibles comme outils pour quantifier son expression par FRET dans les régions du cerveau impliquées dans la SCZ et d’optimiser le format de 5B7 (Partenaire 1, P#1, IGF Montpellier) pour une meilleure pénétration dans le cerveau (P#2, CEA-Saclay). Les nanobodies prometteurs seront évalués dans des modèles de la SCZ (P#1), ainsi que leur biodistribution, leur pharmaco-dynamique et -cinétique (P#2), et l’immunogénicicité du meilleur candidat sera optimisée (P#2).

La glomérulonéphrite à croissants (GNC) est une maladie rénale auto-immune rare et sévère, caractérisée par une prolifération anormale des cellules glomérulaires, conduisant à une destruction rapide des unités de filtration du rein. Il n'existe aujourd'hui aucun traitement ciblé validé du rein pour cette pathologie, le traitement standard reposant uniquement sur une immunosuppression agressive. Nous avons développé DTR8, une protéine thérapeutique innovante antagoniste de l’HB-EGF, le facteur de croissance clé dans la formation des lésions glomérulaires. DTR8 inhibe fortement la prolifération des cellules glomérulaires in vitro, et une étude pilote chez le porc a montré une protection significative des glomérules rénaux. Ces résultats soutiennent le potentiel de DTR8 comme première thérapie ciblée sur le rein contre la GNC. L’objectif de ce projet est de consolider un dossier préclinique non réglementaire complet pour ouvrir la voie au développement industriel de DTR8. Notre approche repose sur quatre volets innovants et complémentaires : 1. Étude du devenir du médicament (ADME) à différentes échelles biologiques, de l’organisme vivant entier, au tissu, à la cellule et à l’organite, grâce à une approche de marquage multimodal en deux étapes (fluorescence, tritiation, biotine, sonde de marquage photoactivable). Cette stratégie permettra de suivre la distribution de DTR8 et de démontrer son engagement avec la cible HB-EGF, en réponse aux attentes de l’industrie pour une meilleure caractérisation des protéines thérapeutiques. 2. Développement d’un modèle murin humanisé de GNC à ANCA, la forme clinique la plus fréquente, permettant d’évaluer l’efficacité thérapeutique de DTR8 et d’établir une relation dose-réponse dans un contexte pertinent. 3. Analyse d’interactions DTR8/HB-EGF sur tissus humains, via l’étude de biopsies rénales de patients atteints de GNC, afin de confirmer l’engagement de la cible dans les tissus malades et de caractériser son expression selon la gravité clinique. 4. Évaluation du profil de toxicité, en recherchant une éventuelle accumulation de DTR8 dans des tissus non cibles, liée ou non à la présence d’HB-EGF, et en analysant les effets « on- et off-target » par des études histopathologiques et l’identification de marqueurs de toxicité spécifiques. La mise au point d’une méthode de marquage multimodale innovante des protéines thérapeutiques, appliquée à la démonstration de l’engagement de la cible HB-EGF par DTR8 dans des modèles cellulaires, animaux et humain, ainsi que la corrélation entre cet engagement et l’efficacité thérapeutique, constitueront des étapes clés vers le développement clinique de DTR8 comme une option thérapeutique transformative pour les patients atteints de GNC.

Le risque sanitaire lié à l’exposome chimique alimentaire est surtout abordé pour les polluants organiques (dioxines, pesticides, furanes), quand la part inorganique est peu explorée, souvent limitée aux métaux lourds (plomb, mercure, arsenic, cadmium, nickel). Pourtant, nous avons rapporté une accumulation récurrente de particules d’aluminium (Al), de silice (Si), de titane (Ti), de cuivre (Cu) et de fer (Fe) dans le placenta humain et le méconium, témoin d’une contamination in utero. Ces particules sont aussi retrouvées dans le foie, la rate et l’intestin chez l’enfant et l’adulte. Elles sont suspectées issues d’additifs utilisés quantum satis dans de nombreux aliments, comme le dioxyde de Ti (TiO2, E171) et de Si (SiO2, E551), le silicate alumino-sodique (Al2O3+SiO2, E554), les complexes Cu-chlorophylles (E141(i)) et Cu-chlorophyllines (E141(ii)) ainsi que les oxydes et hydroxydes de Fe (E172). Ces colorants et antiagglomérants sont composés de micro- et nanoparticules qui traversent facilement les barrières biologiques et s'accumulent dans les organes, posant des problèmes de santé publique. Toutefois, les avis de l'ANSES et de l'EFSA ont conclu que les données toxicologiques sur ces additifs étaient limitées, et que leurs effets sur le développement devraient être aussi réévalués en mélange du fait des mêmes éléments présents dans le foie et le cerveau de rongeurs exposés in utero. L’ingestion quotidienne d’agents inorganiques aux propriétés immunotoxiques et/ou antibactériennes peut altérer la barrière intestinale et les fonctions immunitaires, métaboliques et cérébrales ainsi que leurs dialogues avec le microbiote intestinal, avec des effets santé. Cependant, ces études ont été réalisées avec des nanomodèles ou des additifs administrés seuls, et à fortes doses, non représentatif du mélange complexe de micro- et nanoparticules métalliques/minérales auquel l’homme est quotidiennement exposé à faibles doses. Nos données préliminaires chez la souris montrent qu’une exposition au E171 ou E551, à des doses pertinentes pour l’homme et dès la gestation, perturbe l'immunité intestinale et systémique, et prédispose aux sensibilités alimentaires (allergie ou intolérance). Ces expositions induisent aussi de façon sexe-dépendante une micro-inflammation et une dysbiose intestinales, avec des désordres métaboliques (intolérance au glucose et hyperinsulinémie à jeun). Le microbiote joue un rôle central dans ces effets puisque le transfert de microbiote fécal de souris exposées au E171 dans des souris axéniques récapitule ces troubles métaboliques. Ces données suggèrent qu’une exposition à long terme à un mélange de particules inorganiques pourrait perturber la maturation des fonctions intestinales, immunitaires et métaboliques, aussi induire des symptômes de l’intestin irritable en réponse à une perturbation du dialogue intestin-cerveau. Ces effets pourraient être dus à une dysbiose et prédisposer les individus à des maladies chroniques. Toutefois, parce que ces données s’appuient sur des substances testées individuellement, plutôt qu’en cocktail tel que les consommateurs y sont exposés, ce projet propose d’exposer des souris, de la conception à l’âge adulte, à un mélange de E141/E171/E172/E551/E554 riche en métaux/minéraux pour l’organisme. L’objectif est d’évaluer les dangers liés à ce mélange représentatif d’une partie de l’exposome inorganique alimentaire humain sur le développement des axes microbiote intestinal-immunité-métabolisme et intestin-cerveau, et de déterminer si cela favorise le risque de développer des maladies liées à l’immunité, telles que des maladies inflammatoires de l'intestin, des allergies alimentaires, le syndrome de l'intestin irritable et des troubles métaboliques.

La réduction de la consommation de produits animaux est un enjeu environnemental, de santé publique et économique majeur. Cependant, les régimes fortement végétalisés peuvent conduire à certaines carences nutritionnelles dans la mesure où certains nutriments essentiels ne sont présents qu'en faible quantité dans les végétaux. Dans ce contexte, VegPregnancy vise à étudier l'influence de la végétalisation de l’alimentation pendant la grossesse sur la santé de la mère et de l'enfant. Le projet repose sur 4 cohortes de naissance : ELFE (n=18 329), EDEN (n=2002), SEPAGES (n=484) et VEGALIM (n~600) ; et une cohorte adulte : NutriNet-Santé (8500 grossesses déclarées au cours du suivi). Une 1ère partie sera consacrée à l’influence du niveau de végétalisation de l’alimentation pendant la grossesse sur la santé cardiométabolique de la mère puis sur la croissance et la santé cardiométabolique de l'enfant. Une 2ème partie sera consacrée à la santé mentale maternelle et au développement cognitif et comportemental de l'enfant. Une 3ème partie sera consacrée à la santé allergique et respiratoire de l'enfant, puis à sa puberté. Dans un sous-échantillon de chaque cohorte, nous examinerons dans quelle mesure certains marqueurs biologiques (ou pratiques alimentaires) pourraient être considérés comme des facteurs médiateurs entre la végétalisation de l’alimentation pendant la grossesse et la santé de la mère et de l'enfant. Nous considérerons es biomarqueurs de l'état nutritionnel maternel, le niveau de méthylation placentaire, la composition du lait maternel et le microbiome intestinal dans la petite enfance. Multidisciplinaire, VegPregnancy associe des expertises complémentaires : épidémiologie, immunologie, microbiote, épigénétique, nutrition, santé mentale, santé respiratoire. Le présent projet produira de nouvelles connaissances pour aider les autorités publiques à cibler leurs messages de prévention, dans un contexte de transition nécessaire vers une alimentation plus végétalisée.

Brucellae are highly contagious zoonotic bacteria, causing great losses in animal husbandry and wildlife preservation. The coreBrucella species are characterised by surface smooth lipopolysaccharide (S-LPS) and lack of specific pathogen-associated molecular patterns. The majority of serological tests use Brucella LPS as an antigen, although it cross-reacts with antibodies against other bacteria, triggering strong humoral false-positive serological reactions (FPSR) which lowers test specificity. To avoid economically devastating culling of FPSR animals, the confirmatory Brucellin skin test (BST), based on the innate allergic type three or type four reaction is used. This test uses LPS-free mixture of inner highlyBrucella spp. specific bacterial proteins, which does not cause formation of specific antibodies. However, standardizing Brucellin is a complex due to its components’ variability, and batch controls in sensitized guinea pigs. Moreover, repeated inoculations can elicit antibodies production and anergy of immune system. Several specific Brucella intracellular proteins have been shown to stimulate individually humoral immune responses in the same manner, making them promising replacements. In addition, concentrations of interferon gamma and other pro-inflammatory cytokines are high duringBrucella infection in many species, stimulating Th1 and Th2 immune responses. Our project aims to investigate the efficacy of various Brucellin batches and standardizein vitro batch potency testing, removing reliance on experimental animals. Furthermore, using advanced shotgun proteomics and single-cell analyses on Brucellin antigens and host blood samples, interactions will be modelled to identify innate immune infection markers, such as IFN-gamma. These markers will be used for new ex vivo stimulation assays of peripheral blood mononuclear cells to confirm Brucella infected animals and reduce FPSR.

L’identification des métabolites est essentielle pour comprendre les mécanismes physiopathologiques, rechercher des biomarqueurs et développer de nouveaux traitements. En particulier, la caractérisation des métabolites du microbiote intestinal joue un rôle clé dans pour le développement de nouvelles stratégies alimentaires et thérapeutiques. La spectrométrie de masse haute résolution est la technologie de référence pour détecter les petites molécules dans un échantillon biologique, mais l’identification reste limitée par la diversité chimique et la taille des bases de données existantes. Face à ces limites, l’intelligence artificielle offre des solutions prometteuses pour améliorer l’identification moléculaire. L’apprentissage statistique a notamment permis des avancées dans la prédiction des structures chimiques à partir de spectre MS/MS mais la génération de novo reste un défi et les outils actuels, qu’ils soient commerciaux ou expérimentaux, ne rivalisent pas encore avec l’expertise humaine. Ces limites justifient la nécessité de développer de nouvelles approches intégrant connaissances chimiques et biologiques pour renforcer la fiabilité des prédictions. Ce projet réunit quatre équipes aux expertises complémentaires en IA, chimie, biologie et clinique pour repenser l’élucidation structurale in silico à partir des données de spectrométrie de masse. L’objectif est de développer des approches innovantes de prédiction structurée intégrant des contraintes chimiques et une information spectrale enrichie, afin d’améliorer la prédiction et la génération de structures moléculaires inconnues, tout en quantifiant l’incertitude, et en interprétant chimiquement les prédictions. Les bases de données et logiciels issus de ces travaux seront librement diffusés dans les communautés méthodologiques et expérimentales pour accélérer les avancées en chimie et biologie, et seront appliquées à l’étude du microbiote intestinal humain, pour la découverte de nouveaux probiotiques et de biomarqueurs pour le suivi des pathologies hépatiques sévères.

Le projet CAMERA permettra de disposer de radiopharmaceutiques innovants marqués à l'astatine 211, un émetteur alpha très prometteur pour une utilisation en médecine nucléaire. Les composés marqués à l'At sont généralement préparés grâce à des liaisons covalentes C-At qui sont peu stables, ce qui est préjudiciable pour une utilisation dans des applications biologiques. D'autres modalités de liaison sont donc nécessaires pour préparer des composés stables marqués à l'At. Pour la première fois, nous souhaitons séquestrer l'anion Astatide (At-) en utilisant des interactions non covalentes avec une grande affinité en milieu aqueux. Des molécules-cages présentant les affinités les plus fortes pour les iodures, halogénures aux propriétés les plus proches de celles de l'At, seront choisis pour une complexation de l'astatide en dernière étape. Elles seront fonctionnalisées sur-mesure pour augmenter la stabilité des complexes formés en milieu aqueux. Selon les fonctions chimiques qui seront greffées à la périphérie des molécules cages, ces nouveaux agents complexants pourront également être hydrosolubles. Afin de maximiser la stabilité et la sélectivité, le travail de synthèse sera basé sur des calculs ab-initio et une caractérisation structurale, thermodynamique et cinétique approfondie. Ce projet apportera de nouvelles connaissances en chimie supramoléculaire, en chimie des molécules cages de type hôte-invité, en complexation des anions et plus particulièrement en chimie de l'Astate et ses applications. Ces travaux ouvriront la voie au développement de radiopharmaceutiques basés sur la chélation d'anions encore méconnus. Une collaboration efficace entre des chimistes théoriciens pour la conception des cages, des chimistes organiciens pour leur synthèse et des radiochimistes pour les manipulations en présence d'anions radioactifs et des biologistes sera nécessaire.

Des centaines de millions de personnes dans le monde ont été infectées jusqu'à présent par le SARS-CoV-2, le virus responsable de la COVID-19. Il est devenu évident que les particules virales qui causent des problèmes pulmonaires infectent également le tractus gastro-intestinal (GI). Cependant, les conséquences à long terme de l'infection par le SARS-CoV-2 sur le tractus gastro-intestinal demeurent floues. Grâce à des analyses multi-omiques, nous avons identifié des signatures du microbiote fécal ainsi que des biomarqueurs de l'hôte relatifs à la charge virale en ARN du SARS-CoV-2 dans le tractus GI, mettant en évidence un lien possible entre les altérations du microbiome et les niveaux d'ARN virale dans le tractus GI plutôt qu’avec la gravité de la maladie initiale. De plus, nous avons trouvé une compétence infectieuse accrue du microbiome intestinal chez les patients atteints de COVID-19 légère ou asymptomatiques. Dans ce contexte, un nombre croissant de données montrent que même ces sujets peuvent développer des conditions compatibles avec une COVID longue. Étant donné le rôle clé du microbiome intestinal dans les processus physiologiques, y compris le maintien et la régulation de l'équilibre immunitaire, les principaux objectifs de COVID-PATH sont i) d'élucider l'impact de la présence gastro-intestinale du SARS-CoV-2 sur le microbiome intestinal et ii) de mieux comprendre comment ses altérations influencent la pathogenèse du COVID-19 et le développement des symptômes persistants. En intégrant des analyses multi-omiques et un profilage immunitaire longitudinales, les signatures taxonomiques et fonctionnelles du microbiote générées, ainsi que l'identification de biomarqueurs humains de patients COVID-19 atteints d'une infection gastro-intestinale, feront la lumière sur l'activité du virus dans le tractus GI, son rôle dans la progression de la maladie et ses implications cliniques.

Le projet DAMUNO vise à transformer quatre peptides dérivés du venin d'animaux en candidats thérapeutiques en minimisant leur immunogénicité intrinsèque, un obstacle significatif pour leur développement clinique. Nous avons sélectionné quatre molécules avec des repliements canoniques distincts—Kunitz, à trois doigts, et knottin—qui sont des candidats médicaments pour traiter la douleur, les maladies rénales, les maladies cardiovasculaires et l'ischémie. Étant donné que la séquence de ces peptides ne peut pas être humanisée, nous proposons trois stratégies chimiques innovantes pour diminuer leur immunogénicité. Premièrement, nous prévoyons d'incorporer des acides aminés D dans les séquences des peptides. Nous avons récemment démontré qu'introduire un seul acide aminé D (D-AA) dans un peptide réduit considérablement son affinité pour les molécules HLA-DR et sa capacité à induire l’activation des cellules T spécifiques. Les D-AAs perturbent la conformation étendue des peptides liés aux molécules HLA-DR, offrant une solution prometteuse pour surmonter le polymorphisme HLA. Nous avons déjà montré que pour un des candidats peptides thérapeutiques, le D-AA réduit sa capacité à induire une réponse des cellules T chez l’homme. Cependant, l'introduction de D-AA impose des contraintes structurelles aux peptides, ce qui peut perturber leur structure et leurs fonctions biologiques. Nous utiliserons la modélisation moléculaire pour identifier les positions permissives pour l'introduction de D-AA et sélectionner les variants contenant des D-AA à synthétiser. La deuxième stratégie est basée sur la formation de sélénocystéines et de ponts éther pour créer des substituts de liaisons disulfure stables. Il a été démontré que la réduction des liaisons disulfure est nécessaire pour la dégradation des peptides de serpent ayant une structure trois doigts par les protéases et leur présentation aux cellules T. Nous anticipons que la prévention de la réduction des liaisons disulfure bloquera la libération des épitopes des cellules T de la structure et leur présentation aux cellules T. La troisième stratégie vise à empêcher l’apprêtement des peptides dans les cellules présentatrices d’antigène en inhibant leur dépliement. Cela sera réalisée par l’introduction d’agrafes moléculaires pour lier les chaînes latérales des acides aminés de différentes régions du peptide, stabilisant ainsi sa structure. Cette liaison interne sera réalisée en utilisant une stratégie de chimie click. Tous les variants chimiquement modifiées seront synthétisés et caractérisés. La préservation de leurs propriétés pharmacologiques sera évaluée in vitro, ainsi que leur capacité à stimuler les cellules T humaines. Ce projet innovant, basé sur la modification chimique des peptides animaux pour contrôler l'immunogénicité indésirable, devrait fournir une approche générique de dé-immunisation en identifiant des modifications permissives dans les repliements canoniques et en offrant des variants de peptides thérapeutiques non immunogéniques. Cette approche pourra être étendue à d'autres peptides synthétiques candidats médicaments.

Les glomérulonéphrites (GN) sont des maladies à médiation immunitaire et une cause majeure d'insuffisance rénale. Les vascularites (AAV) associées aux anticorps cytoplasmiques antineutrophiles (ANCA) et la néphrite lupique (LN) sont des GN auto-immunes. Les glucocorticoïdes et les médicaments immunosuppresseurs sont utilisés pour contrôler l'activité GN auto-immune, mais leur mécanisme d'action non spécifique et leurs effets secondaires rendent nécessaire le développement de substituts thérapeutiques plus ciblés. L’accumulation de cellules Th17 dans les reins enflammés contribue aux lésions tissulaires. De plus, l’inflammation est entretenue par la dérégulation de la fonction immunosuppressive des cellules T régulatrices (Treg). Le CD95L (FasL) appartient à la superfamille du facteur de nécrose tumorale (TNF). Cette protéine transmembranaire (mCD95L) peut être clivée par des métalloprotéases (MMP) et ADAM-10 pour libérer un ligand soluble (sCD95L). Le récepteur de CD95L, CD95 (Fas, APO1) est exprimé à la surface de toutes les cellules du corps humain. Nous avons observé que la concentration de sCD95L est augmentée chez les patients LN et AAV et que ce facteur favorise non seulement l'accumulation de cellules Th17 dans les reins enflammés, mais inhibe également l'activité immunosuppressive des cellules Treg. Ce projet tentera de comprendre comment le sCD95L prévient l'activité immunosuppressive des cellules Treg et proposera le développement de médicaments originaux ciblant le processus de clivage du mCD95L pour enfin tester in vivo leur efficacité thérapeutique sur des modèles de souris humanisés CD95L de type AAV et LN.

L'Organisation mondiale de la santé et de nombreux organismes de santé recommandent l'allaitement maternel exclusif pendant les six premiers mois de la vie. Néanmoins, ces dernières années, plusieurs cas de bactériémies sont survenus à l’hôpital chez des nouveau-nés prématurés avec un lien possible avec des lots de lait maternel contaminés par la bactérie pathogène Bacillus cereus (Bc). Ce projet vise à déterminer le statut de contamination d’échantillons de lots de laits maternels provenant de lactariums et de son environnement à l’égard de ce danger. Le potentiel de virulence des souches de Bc isolées des laits sera estimé en quantifiant le niveau de production des toxines émétiques (céréulide) et diarrhéiques (entérotoxines), ainsi qu’en évaluant sa toxicité chez l’hôte grâce au modèle Drosophila melanogaster. Une comparaison avec des souches impliquées dans les infections humaines en France permettra ensuite de déterminer l'importance relative des différentes voies de transmission (maternelle ou environnementale) et leur implication possible dans les maladies infectieuses chez les nouveau-nés. Les différents enjeux sociopolitiques et contextuels liés aux débats sur le lait maternel seront également identifiés et analysés. Ainsi, les professionnels de santé seront mieux à même de justifier l'adéquation et la pertinence des mesures de contrôle mises en œuvre face au danger Bc, le cas échéant les réexaminer et de diffuser les pratiques préventives sélectionnées.