Inflammation, Microbiome, Immunosurveillance

Les solvants eutectiques profonds (DESs) connaissent actuellement un essor fulgurant en développement pharmaceutique notamment par leur capacité à augmenter la solubilité de molécules peu solubles dans l’eau. Parmi les différentes voies d’administration potentielles, la voie topique cutanée et la voie transdermique sont actuellement les plus étudiées tandis que les études mettant en jeu la voie orale sont peu nombreuses ou fragmentaires. Notamment, il y a peu d’études intégrant à la fois des études de solubilité et de stabilité d’une substance active, des études de toxicité in vivo à la fois aigüe et chronique, des études de pharmacocinétique et de distribution tissulaire de la substance active mais également des études d’efficacité dans une situation pathologique. Le but du projet ODES (Oral drug-delivery by Deep Eutectic Solvents) est donc de mieux comprendre les potentialités des DESs pour une administration par voie orale en évitant les écueils décrits précédemment notamment en dégageant les forces mais aussi les éventuelles faiblesses de ces solvants. Ainsi, au cours du projet ODES, la toxicité in vivo de ces nouveaux solvants sera étudiée à la fois d’un point de vue aigu mais également chronique en incluant les effets des DESs sur le microbiote intestinal. De plus, en utilisant l’albendazole comme molécule modèle des études de solubilité et de stabilité seront réalisées et l’analyse du phénomène de sursaturation est également prévue. Par ailleurs, en utilisant l’échinococcose alvéolaire comme pathologie modèle, des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de l’albendazole solubilisée dans les différents DESs non toxiques seront réalisées en condition pathologique pour tenir compte de la composante inflammatoire qui peut totalement changer les concentrations plasmatiques et tissulaires. Enfin, des études d’efficacité thérapeutique sur l’échinococcose alvéolaire seront également réalisées et seront corrélées à la biodisponibilité.

La maladie alcoolique du foie (MAF) est la première cause de cirrhose dans le monde et reste en attente de thérapeutiques ciblées. Les patients consommant de l’alcool ont une susceptibilité individuelle face au développement et à la sévérité de la MAF qui dépend en partie du microbiote intestinal (MI). Ainsi, le MI de patients ayant une MAF sévère aggrave les lésions hépatiques dans un modèle murin d’alcoolisation. Dans ce modèle, nous avons montré que la pectine, une fibre alimentaire, modifie le MI et ses métabolites (acides biliaires et indoles), diminuant la sévérité de la MAF et restaurant la barrière intestinale altérée par la consommation d’alcool et la dysbiose. La pectine augmente la production des indoles, agonistes du récepteur AhR, diminuant les lésions du foie et de la barrière intestinale. Chez des souris déficientes en récepteur AhR, l’effet de la pectine est altéré mais pas complètement aboli, suggérant que la pectine agit également via d’autres métabolites bactériens. De fait, nous avons montré que les acides biliaires modifiés par la pectine participent également à l’amélioration des lésions hépatiques. Les données actuelles suggèrent que l’amélioration des lésions hépatiques dans la MAF est étroitement liée à l’amélioration de la barrière intestinale. Celle-ci dépend en partie des interactions entre les cellules immunes intestinales, le MI et ses métabolites par des mécanismes encore à explorer. Notre projet propose un traitement innovant de la MAF fondé sur la prise de pectine. Il s’agit d’une part d’établir la preuve de concept qu’un traitement par la pectine chez des patients ayant une MAF engendre des modifications métaboliques similaires à celles observées dans le modèle murin. Cette validation est particulièrement importante dans le cas des acides biliaires, qui diffèrent entre la souris et l’homme. L’effet de la pectine sera validé en mesurant différents paramètres et en évaluant les modifications du MI, l’amélioration de la barrière intestinale et des paramètres hépatiques. De plus, notre partenariat avec des immunologistes experts dans l’analyse approfondie et non supervisée des cellules immunitaires nous permettra d’identifier les sous-populations modifiées par la pectine et de définir la nature de ces modifications. La consommation de fibres, dont la pectine, présente l’avantage de son innocuité mais peut engendrer un inconfort digestif freinant le suivi du traitement. Il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes d’action de la pectine pour proposer de nouvelles pistes thérapeutiques ou complémentaires. Dans nos modèles murins d’alcoolisation, nous utiliserons des régimes enrichis i) en pectine pour cibler la voie des acides biliaires et des indoles ou ii) en tryptophane pour cibler sélectivement la voie des indoles. La comparaison de ces régimes chez des souris déficientes en AhR dans différents types cellulaires (cellules immunes, cellules épithéliales digestives et hépatocytes) nous permettra de clarifier l’impact de ces métabolites sur ces populations cellulaires en lien avec leurs effets bénéfiques. Nous étudierons les modifications du métabolisme des acides biliaires et de la signalisation AhR via les indoles, leur impact sur l’amélioration de la barrière intestinale et des lésions hépatiques. L’analyse approfondie non supervisée des populations immunitaires systémiques, intestinales et hépatiques, combinée à l’analyse in situ de ces cellules permettront d’identifier l les mécanismes moléculaires responsables des effets bénéfiques de la pectine dans la MAF, ouvrant la voie vers l’élaboration de nouvelles thérapies ciblées.

Adolescentes et femmes ont besoin de protections menstruelles efficaces et sûres. Les coupes menstruelles existent depuis 1937, mais n’ont gagné l’intérêt du grand public que récemment. À notre connaissance, il manque encore un portrait complet du microbiote vaginal et du paysage immunologique induits par l'utilisation de différentes protections menstruelles, en particulier les coupes en silicone. La demande d’alternatives “écologiques” aux protections menstruelle jetables prenant de l’ampleur, il est urgent d'améliorer notre compréhension de l'effet de ces produits sur la santé des femmes. Nous établiront deux cohortes afin de caractériser l'impact de l'utilisation des coupes menstruelles en silicone sur l'environnement vaginal, en comparaison à l’utilisation d’autres types de protections tels que les tampons ou les serviettes hygiéniques. La première cohorte large sera transversale et reposera essentiellement sur un questionnaire. La seconde cohorte sera plus réduite (150 femmes) et impliquera une consultation gynécologique avec prélèvement d'échantillons. Au niveau microbiologiques, les analyses reposeront sur les technologie de séquençage haut-débit. Elles seront complétées par des analyses de cytométrie de masse (GC-MS) sur des composants clés, notamment les phtalates. Au niveau immunitaire, la technologie de cytométrie de masse (CyTOF) fournira une description unique de la réponse cellulaire cellulaire locale. Elle sera complétée par des analyses des cytokines. Ces données biologiques et chimiques seront analysées à l’aune des méta-données, au niveau comportemental et au niveau sanitaire (infections urinaires et infections sexuellement transmissibles notamment). En plus de cette approche intégrative en santé, ce projet mettra en jeu des modèles mathématique et statistique afin d’exploiter au mieux les données obtenues. Les résultats fourniront des informations de premier plan au niveau scientifique et pour l’élaboration des recommandations de santé publique.

La migration cellulaire directionnelle ou chimiotaxie, orchestrée par les chimiokines (CKs) et leurs récepteurs (CKRs), régule le développement des organes et joue un rôle physiologique clé à l'interface entre l'homéostasie tissulaire et la surveillance immunitaire. Certaines CKs/CKRs telles que CXCL12 et ses deux récepteurs CXCR4 et ACKR3, ont des fonctions homéostatiques essentielles et non redondantes qui vont bien au-delà de la migration cellulaire. CXCR4 est un récepteur couplé aux protéines G (GPCR) et ACKR3 appartient au sous-groupe des CKRs atypiques capables de piéger les CKs et de réguler ainsi leurs niveaux tissulaires. De nombreux travaux consacrés à CXCR4, depuis la découverte de son rôle dans la pathogenèse du VIH à la mise en évidence plus récente de son implication, ainsi que celle de ACKR3, dans un large éventail de syndromes inflammatoires/immunitaires/infectieux ou de cancers soulignent le potentiel thérapeutique de ces deux récepteurs. Il est suggéré qu’à travers sa fonction régulatrice sur les gradients tissulaires de CXCL12, ACKR3 module la chimiotaxie des cellules exprimant CXCR4 et rende ainsi compte de la régulation croisée entre ces deux récepteurs. Nos résultats préliminaires indiquent cependant que CXCL12 se lie et active CXCR4 bien avant de se lier à ACKR3, suggérant des mécanismes additionnels aux fonctions atypiques d’ACKR3. Dans notre projet nous souhaitons étayer l’hypothèse de la contribution des oligomères qui se formeraient entre CXCR4 et ACKR3 avec comme objectif ambitieux d’apporter la preuve de leur existence dans des conditions natives qui fait toujours défaut et nécessite la mise en place d'outils novateurs et de modèles originaux. Par conséquent, notre consortium qui combine des expertises complémentaires en physiologie, pharmacologie, biologie structurale, chimie médicinale et modélisation in silico des GPCRs vise (i) à caractériser les propriétés pharmacologiques et structurales des oligomères CXCR4/ACKR3, (ii) à prouver leur existence dans des tissus natifs et (iii) à définir leur rôle physiologique en nous basant en grande partie sur (iv) le développement de ligands sélectifs pour les oligomères. Nos données préliminaires appuient fortement le concept selon lequel les oligomères CXCR4/ACKR3 représentent des entités uniques de liaison/signalisation, dont nous approfondirons les caractéristiques. Pour étudier l’existence d’oligomères dans les tissus natifs, nous avons développé des expériences de transfert d’énergie en temps résolu basées sur l'utilisation de nanobodies fluorescents ciblant CXCR4 ou ACKR3. Ces approches nous ont permis de démontrer l’existence d’oligomères de CXCR4 dans des cellules exprimant de manière endogène CXCR4, une découverte originale que nous allons étendre aux cellules/tissues co-exprimant les deux récepteurs (modèles murins et modèles 3D de peau humaine (3D)). L'élucidation de la structure des oligomères CXCR4/ACKR3 étant essentielle pour comprendre les interactions entre les récepteurs et pour concevoir des ligands sélectifs, nous combinerons la technique innovante de Cryo-EM à résolution quasi-atomique à des systèmes d'origami ADN-3D qui serviront de support pour contrôler le positionnement spatial et la densité des deux récepteurs. Enfin, deux stratégies complémentaires seront mises en œuvre pour développer des ligands sélectifs des oligomères : l’une est basée sur le développement de ligands hétéro-bivalents résultant de l’attachement de ligands sélectifs pour CXCR4 et ACKR3 et l’autre sur le criblage virtuel de structures pour concevoir des composés capables de stabiliser/perturber l'interface du dimère CXCR4/ACKR3. Nous anticipons que la caractérisation structurale et biologique des oligomères CXCR4/ACKR3 bénéficiera aux programmes de recherche de molécules thérapeutiques et également à l’innovation technologique dans le domaine des GPCRs, fournissant ainsi un guide pour la caractérisation de complexes impliquant d’autres CKRs.

Les cellules souches et progéniteurs hématopoïétiques (CSPHs) incluant les progéniteurs multipotents (MPPs) résident dans la moelle osseuse (MO) en lien étroit avec des structures spécialisées, les niches endostéales et (péri)-vasculaires. Elles sont à l'origine de la production et du renouvellement des cellules immunes circulantes. La principale divergence des lignages lymphoïde et myéloïde se produit au stade MPP. Les CSPHs et le microenvironnement médullaire établissent des échanges bi-directionnels qui assurent leurs maintiens homéostatiques. Ces processus sont souvent dérégulés en situation pathologique. Les travaux se concentrant sur les MPPs étudient pour la plupart les régulations moléculaires liées à leur spécification vers un lignage. Cependant, notre compréhension de l’influence des facteurs extracellulaires ou de la localisation des MPPs dans la spécification lympho-myeloïde n’est pas résolue. Les progéniteurs lymphoïdes et myéloïdes communs sont générés à partir de sous-populations de MPPs phénotypiquement et fonctionnellement différentes: les MPP2 et MPP3 présentent un biais de différenciation myéloïde alors que les MPP4 seraient responsables du lignage lymphoïde. La localisation et les niches de ces différentes sous-populations de MPPs sont inconnues. Il reste également à déterminer si la localisation régionale des MPPs au sein de la MO influe sur leur spécification au moyen de contacts cellulaires spécifiques et à travers l'implication de facteurs extracellulaires tels que la chimiokine CXCL12. Réciproquement, il reste à définir si les MPPs sont capables de réguler leur propre niche via des interactions avec le stroma médullaire et si oui, par quels mécanismes. Dans ce contexte, les objectifs de ce projet, qui réunit trois partenaires ayant des expertises complémentaires dans l’immuno-hématologie (P1), l’ostéo-immunologie (P2) et la biologie des interactions leuco-stromales (P3), visent à définir le rôle du trio formé par CXCL12 et ses deux récepteurs CXCR4 et CXCR7/ACKR3 dans le maintien de la niche ostéo-vasculaire au sein de la MO et à déterminer l’impact de celle-ci sur la localisation et la spécification des MPPs chez la souris et chez l’Homme. Nous étudierons également si les MPPs régulent leurs niches au moyen de ce trio. La stratégie globale consistera à caractériser l'expression fonctionnelle du trio CXCL12/CXCR4-CXCR7 dans les sous-populations de MPPs et dans les composantes de la niche ostéo-vasculaire, et à établir le transcriptome de ces différents acteurs cellulaires dans le but d’appréhender les interactions moléculaires existant en trans entre les composantes stromales et hématopoïétiques. Nous espérons ainsi identifier des couples ligands/récepteurs impliqués dans la localisation et la spécification des MPPs. Ces expériences seront réalisées chez la souris incluant un modèle original du Syndrome WHIM (SW) qui résulte d’une mutation gain de fonction du gène codant CXCR4 et qui présente une altération des MPPs ainsi qu'une dérégulation de l'expression de CXCL12 dans la MO, et également à partir de prélèvements sanguins et médullaires issus de sujets sains ou atteints du SW.