Des plateformes IBiSA engagées dans la lutte contre la Covid-19

Publié le 08.09.2021

Dès le début de la crise sanitaire, en mars 2020, elles ont été nombreuses à se montrer réactives face à l’urgence de la situation. Des plateformes IBiSA ont apporté leurs compétences aux équipes de recherche du public et du privé pour lutter contre le virus SARS-CoV-2, responsable de la Covid-19. La plupart des domaines technologiques ont été mis à contribution : imagerie, exploration fonctionnelle, biologie moléculaire et cellulaire, génomique, protéomique, bioinformatique… Les efforts se poursuivent, avec le soutien du GIS IBiSA.

Cerner l’ennemi : connaître son identité et son histoire

Les techniques de séquençage ont été employées par plusieurs plateformes IBiSA dans le but de reconstituer le profil génomique du SARS-CoV-2. GO@L a mis au point un protocole afin de séquencer le génome entier de coronavirus directement à partir de prélèvements de patients et malgré une faible charge virale dans les échantillons ⁽¹⁾. La plateforme a également étudié la stabilité du virus lors de son passage en culture.

ProfileXpert implémente un pipeline diagnostique basé sur le séquençage de nouvelle génération de génomes viraux entiers, avec l’intention de repérer les variations et mutations du virus sur un même génome ⁽²⁾. De son côté, UCAGenomiX privilégie une analyse des eaux usées par séquençage pour tracer l’émergence de nouveaux variants. La plateforme a ainsi défini comment le variant anglais est apparu dans la ville de Nice début 2021 ⁽³⁾. Enfin, ATGC développe depuis 20 ans un logiciel de bioinformatique qui est utilisé pour le suivi épidémiologique de la maladie et pour remonter la piste du coronavirus ⁽⁴⁾.

Repérer l’envahisseur

Afin d’éviter que l’infection n’atteigne une phase critique pour l’hôte, il est essentiel de diagnostiquer la présence du virus le plus tôt possible, de manière simple et rapide. Le Pôle de protection des plantes a directement contribué au développement d’un test moléculaire original de dépistage par RT-LAMP. Appelé RunCov, il fournit des résultats fiables en moins de 30 minutes ⁽⁵⁾. La plateforme BPCS utilise la résonance plasmonique de surface pour caractériser des complexes impliquant des acides nucléiques structurés pouvant constituer des sondes moléculaires pour détecter le virus ⁽⁶⁾.

La plateforme ProGénoMix a quant à elle démontré le potentiel de la spectrométrie de masse pour une détection rapide du virus ⁽⁷⁾. Elle a aussi cartographié les peptides signature les mieux adaptés à une détection du virus avec cette technique. Par ailleurs, l'UTechS CB a mesuré une série de marqueurs protéiques de la réponse immunologique à l’infection par le SARS-CoV-2 permettant de prédire les risques de développer la maladie ⁽⁸⁾.

Décrypter ses plans d’attaque

Comprendre comment le virus interagit avec les cellules est indispensable pour pouvoir détourner ses stratégies d’attaque et de prolifération. UCAGenomiX a généré un atlas cellulaire des voies aériennes humaines qui a permis d’identifier les cellules réceptrices du SARS-CoV-2 ⁽⁹⁾. A l’aide de la protéomique, la plateforme PSGE s’est intéressée aux récepteurs cibles du virus ⁽¹⁰⁾ et les plateformes ProGénoMix et Pasteur Proteomics aux différents réseaux d’interactions fonctionnelles. De nombreuses protéines impliquées dans la production de particules virales ont ainsi été mises en évidence ^(11,12).

Grâce à la microscopie électronique, PFME-Tours a décrit le comportement et le cycle infectieux du virus une fois à l’intérieur des cellules cibles et jusqu’à sa sortie ⁽¹³⁾. Avec cette même technologie, la plateforme UTechS UBI est parvenue à visualiser le virus au sein de cellules ciliées infectées ⁽¹⁴⁾ et à dévoiler les mécanismes favorisant sa propagation dans les structures respiratoires profondes. Dès le début de l’épidémie, les travaux d’imagerie de la plateforme PICT de Curie ont également apporté aux chercheurs des informations essentielles sur les mécanismes d’infection ⁽¹⁵⁾. 

Analyser les dommages

L’infection par le coronavirus a potentiellement des répercussions néfastes sur l’ensemble de l’organisme. PSGE a travaillé sur des organoïdes cérébraux pour définir l’impact de l’infection sur le système nerveux ⁽¹⁶⁾. Exemple en termes de collaboration entre plateformes IBiSA, IDMIT et MIRCen ont mis en commun outils, modèles et compétences pour étudier, par imagerie TEP et IRM, les conséquences neurologiques et immunopathologiques de l’infection, ainsi que l’évolution des lésions tissulaires ^(17,18). La plateforme IRIS a elle aussi contribué à la caractérisation des atteintes cérébrales à travers l'analyse d’images provenant d’une cohorte de patients infectés par le SARS-CoV-2 ⁽¹⁹⁾.

Pour sa part, la plateforme ImaChem s’est intéressée aux atteintes cardiovasculaires et rénales de la maladie ⁽²⁰⁾. Quant à la Plateforme d’immunomonitoring en cancérologie, elle a exploré les altérations des cellules de l’immunité innée et adaptative au cours des différentes phases de l’infection, y compris chez la femme enceinte ⁽²¹⁾. La plateforme Imag’IN  s’attache à récolter une collection d’échantillons biologiques et de tissus pour étudier, au niveau anatomique et fonctionnel, le passage du SARS-CoV-2 à travers le placenta et ses conséquences sur la grossesse ⁽²²⁾.

Vaincre l’adversaire et mieux nous protéger

Le développement de vaccins et de molécules antivirales est une étape cruciale dans la lutte contre la Covid-19. La plateforme BACFLY utilise une technologie brevetée pour optimiser la production en cellules d’insectes de nouveaux types de vaccins antiviraux ⁽²³⁾. Dans le respect de la réglementation et de l’éthique, les modèles animaux sont utilisés pour tester l’efficacité de molécules antivirales (Anexplo) ⁽²⁴⁾, de vaccins ou de modes d’administration inédits comme le spray vaccinal proposé par PFIE ⁽²⁵⁾. Le CIPHE a mis au point des modèles murins pour l’étude de multiples solutions thérapeutiques ⁽²⁶⁾ et la plateforme TAAM s’est consacrée à l’archivage et à la distribution de lignées d’intérêt pour l’ensemble des laboratoires européens ⁽²⁷⁾.

Grâce à la validation de traitements chez l’animal, des essais cliniques ont été lancés chez l’Homme, avec la participation de plateformes comme ScreenTECH-GE. Celle-ci est notamment intervenue dans l’évaluation pharmacocinétique d’un composé encapsulé dans des liposomes pour une libération progressive ⁽²⁸⁾. Elle a mis en œuvre un procédé robotisé afin de déterminer le dosage optimal et sans effets secondaires du médicament.

Une dynamique de recherche sans relâche 

Cette liste de travaux témoigne de la forte implication des plateformes IBiSA dans la lutte contre la Covid-19, valorisant leurs expertises et leurs compétences au fil de l’émergence de résultats de recherche innovants et prometteurs. Le GIS est fier de les représenter, de les soutenir et d’encourager cette dynamique, qui montre par ailleurs la capacité des plateformes à interagir entre elles, avec les équipes de recherche et le secteur médical, à l’échelle locale, nationale, voire internationale.

Références

¹   GO@L. Maurier F. et al. (2019). A complete protocol for whole-genome sequencing of virus from clinical samples: Application to coronavirus OC43. Virology, 531:141-148.

²  ProfileXpert. The Lyon healthcare cluster is mobilizing alongside our #VirPath laboratory in its fight against SARS-CoV-2. VirPath, 2020.

³  UCAGenomiX. Rios G. et al. (2021). Monitoring SARS-CoV-2 variants alterations in Nice neighborhoods by wastewater nanopore sequencing. Lancer Regional Health Europe, in press.

⁴  ATGC. PhyML, un logiciel pour remonter la piste du coronavirus. CNRS-INSMI, 2020.

⁵  Pôle de protection des plantes. RunCov, un nouveau test Covid-19 : des résultats en moins de 30 minutes. Cirad, 2021.

⁶  BPCS. Référence à venir.

⁷  ProGénoMix. SARS-CoV-2 : Après la PCR, une nouvelle méthode pour détecter le virus. CEA-Marcoule / DRF-Joliot, 2020.

⁸  UTechS CB. Vieira M. et al. (2021). Cytokine profile as a prognostic tool in coronavirus disease 2019. Comment on Quartuccio et al. Joint Bone Spine. 2020;87:191–93. Joint Bone Spine, 88(1):105074.

⁹  UCAGenomiX. Sungnak W. et al. (2020). SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nature Medicine, 26(5):681-687.

¹⁰  PSGE. Carapito R. et al. (2021). Identification of driver genes for critical forms of COVID-19 in a deeply phenotyped young patient cohort. Science Translational Medicine, eabj7521.

¹¹   ProGénoMix. Grenga L. et al. (2020). Shotgun proteomics analysis of SARS-CoV-2-infected cells and how it can optimize whole viral particle antigen production for vaccines. Emerging Microbes & Infections, 9(1):1712-1721.

¹²  Pasteur Proteomics. Référence à venir.

¹³  PFME-Tours. Eymieux S. et al. (2021). Ultrastructural modifications induced by SARS-CoV-2 in Vero cells: a kinetic analysis of viral factory formation, viral particle morphogenesis and virion release. Cellular and Molecular Life Sciences, 78:3565-3576.

¹⁴  UTechS UBI. Robinot R. et al. (2021). SARS-CoV-2 infection induces the dedifferentiation of multiciliated cells and impairs mucociliary clearance. Nature Communications, 12:4354.

¹⁵  PICT de Curie. 21 projets pour lutter contre la Covid-19 voient le jour à l’Institut Curie. Projets 6 à 14. Institut Curie, 2020.

¹⁶  PSGE. Référence à venir. 

¹⁷  IDMIT. Brouwar P.J.M. et al. (2021). Two-component spike nanoparticle vaccine protects macaques from SARS-CoV-2 infection. Cell, 184(5):1188-1200.

¹⁸  MIRCen. Maisonnasse P. et al. (2020). Hydroxychloroquine use against SARS-CoV-2 infection in non-human primates. Nature, 585:584–587.

¹⁹  IRIS. Kremer S. et al. (2020). Brain MRI findings in severe COVID-19: a retrospective observational study. Radiology, 297(2):E242-E251.

²⁰  ImaChem. Détermination des atteintes cardiovasculaires et rénales dans un modèle murin du COVID-19. Projet ANR, 2020.

²¹   Plateforme d’immunomonitoring en cancérologie. Gay et al. (2021). Vγ9Vδ2 T cells are potent inhibitors of SARS-CoV-2 replication in vitro and exert effector phenotypes in Covid-19 patients post-recovery. Submitted.

²²  Imag’IN. Assessment of obstetric, fetal and neonatal risks and vertical SARS-CoV-2 transmission during COVID-19 pandemic (COroFet). US National Library of Medicine, 2020.

²³  BACFLY. Cerutti M. et al. (2016). Système d’expression baculovirus 1. Brevet CNRS/INRAE PCT/FR 2018/052652.

²⁴  Anexplo. Référence à venir.

²⁵  PFIE. Un vaccin 100% français administrable par voie nasale, contre la COVID-19 : résultats pré-cliniques positifs. INRAE, 2021.

²⁶  CIPHE. Record participation in COVID-19 Open Call. Infrafrontier, 2021.

²⁷  TAAM. Covid-19 resources and measures. Infrafrontier, 2021.

²⁸  ScreenTECH-GE. Mertes P.-M. et al. (2021). Liposomal encapsulation of trans-crocetin enhances oxygenation in patients with COVID-19-related ARDS receiving mechanical ventilation. Journal of Controlled Release, 336:252-261.