Projet ANR-10-INTB-1601 – ARBOAS : Déchiffrer le rôle de la famille des gènes OAS chez l'homme dans la pathogénèse d'une infection arbovirale
Programme : Blanc international - Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Génomique, génomique fonctionnelle, bioinformatique, biologie systémique (Blanc Inter SVSE 6)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Anavaj SAKUNTABHAI (INSTITUT PASTEUR)
Partenaires : Institut Pasteur; Institut Pasteur; Institut Pasteur; National Defense Medical Center Institute of Biomedical Sciences, Taiwan
Montant : 206200.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Rôle des gènes de la 2’-5’ oligoadénylate synthétase humaine dans l’infection virale transmise par moustiqueLa 2’-5’ oligoadénylate synthétase (OAS) est une protéine induite par l’interféron qui joue un rôle important dans les mécanismes de défense contre les infections virales. Cette protéine peut aussi être nocive et causer des maladies graves. Nous essayons de comprendre le rôle de cette protéine dans la protection ou l’accentuation de maladies causées par des virus transmis par des insectes.
La famille des gènes de l’OAS protège-t-elle contre les infections virales transmises par moustique ou accentue-t-elle la maladie?Les infections virales transmises par moustiques sont l’un des principaux problèmes de santé publique des pays tropicaux et se propagent aux pays de zones tempérées à cause des changements climatiques. La dengue, le Chikungunya et le virus de l'encéphalite japonaise sont des pathogènes humains importants, transmis par les moustiques et qui causent des maladies hémorragiques, fébriles et des encéphalites. Le virus de la Dengue provoque une maladie allant de l’affection bénigne à des symptômes pouvant être mortels. Chaque année, on estime dans le monde entre 50 et 100 millions de cas de dengue et plusieurs centaines de milliers de formes sévères. À ce jour, il n'existe aucun vaccin ou traitement spécifique de la dengue. Il est urgent de comprendre les mécanismes de défense immunitaire et la façon dont le virus cause la maladie et se transmet. L'infection par le virus de l'encéphalite japonaise cause des épidémies d'encéphalite humaine, avec une mortalité estimée entre 10.000 et 15.000 cas chaque année dans l'Asie du Sud et du Sud-Est. Bien qu'un vaccin efficace existe, il n'y a pas de traitement spécifique.Les mécanismes antiviraux innés induits par interférons sont potentiellement les voies les plus importantes de la défense cellulaire de l'hôte contre la réplication virale. Nous proposons d'étudier le rôle de la famille des gènes de l'OAS, gènes majeurs de l'immunité innée contre les infections virales de la dengue, du Chikungunya et de l'encéphalite japonaise. Les mécanismes sous-jacents aux différences d'effets induits par les différents membres de la famille des OAS et de leurs isoformes contre les virus doivent être étudiés. En outre, le rôle de ces enzymes dans les infections humaines naturelles de dengue et de Chikungunya n'est pas connu.
Etude génétique fonctionnelle de la famille des gènes de l’OASNous avons utilisé une approche d'association de génétique humaine pour identifier des variants des gènes de l'OAS impliqués dans la sévérité de la maladie de dengue et effectué une étude fonctionnelle afin de confirmer les résultats. De 2000 à 2006, nous avons recruté 681 patients infectés par la dengue dans trois hôpitaux de Thaïlande. Nous avons recueilli des échantillons d'ADN de 696 donneurs de sang des mêmes hôpitaux pour évaluer la fréquence du gène dans la population générale. Nous avons cherché des variants de l'OAS par séquençage chez 32 patients avec fièvre hémorragique et 32 contrôles sains.Nous avons testé l'association entre ces gènes et le risque de dengue sévère. Un variant de l'OAS3 présentait un risque de dengue sévère réduit de moitié. Nous souhaitons confirmer les résultats de notre étude génétique chez une nouvelle série de patients, en provenance de Thaïlande et d'autres pays.Nous étudions l'effet anti-dengue de ce variant et d'autres variants qui seront identifiés à l'avenir, à l'aide d'un système cellulaire mis au point par le Dr. Yi-Ling Lin à Taiwan. Nous souhaitons effectuer une étude fonctionnelle utilisant le même système pour d'autres virus transmis par les moustiques. Nous étudierons les mécanismes induisant l'activité antivirale et ses conséquences ultérieures, telles que la réponse immunitaire, la mort cellulaire, etc, qui peuvent induire de graves symptômes. En outre, nous étudierons comment certains virus peuvent échapper à l'activité de l'OAS en cultivant un virus dans un système cellulaire exprimant fortement ce gène. La culture sera maintenue jusqu'à l'apparition d'un mutant capable d'échapper à l'effet de l'OAS. Nous étudierons alors le mécanisme sous-jacent.
Résumé de la soumission : L’immunité innée tient une place essentielle dans les toutes premières étapes des infections à arbovirus. Cependant, on dispose de peu d’informations sur l’immunité innée précoce et ses mécanismes qui contribuent à la mise en place d’une immunité protectrice chez l’hôte infecté. IFN-a/ß constituent les toutes premières lignes de défense antivirale et induisent les 2’,5’-Oligoadénylate Synthetases (OAS) qui ont un rôle déterminant dans l’établissement d’un état antiviral dirigé contre les virus à ARN y compris les flavivirus (virus de la dengue, DENV, West Nile, WNV, l’encéphalite japonaise, JEV) et les alphavirus (Chikungunya, CHIKV). DENV, WNV, JEV & CHIKV sont reconnus comme des arbovirus émergents de premier plan en santé publique en France et à Taiwan. Les OAS inhibent la réplication virale via l’endoribonucléase RNase L qui dégrade les ARN viraux. L’isoforme 1b du gène Oas1 de la souris a été identifié comme le déterminant majeur responsable de la résistance à l’infection par les flavivirus. La famille des gènes OAS humains se compose de 4 gènes dont certains subissent des épissages différentiels aboutissant à la synthèse d’une dizaine d’isoformes. Dans le cadre de cet appel d’offre conjoint ANR-NSC, nous proposons un projet collaboratif entre l’équipe française regroupant trois entités en génétique humaine, virologie moléculaire et biochimie à l’Institut Pasteur, Paris (IPP) et l’équipe taïwanaise en immunologie à Institute of Biomedical Sciences (IBS). Les équipes étudient les gènes de la famille OAS et ont publié plusieurs travaux sur ce sujet.L’unité IMFH, dirigée par Dr DESPRES à l’IPP, a découvert une relation directe entre la présence d’une mutation dans le gène Oas1b et la sensibilité de la souris à l’encéphalite expérimentale par WNV. Leurs études in vitro ont démontré que les cellules murines exprimant la molécule complète Oas1b sont résistantes à l’infection par WNV. Une équipe des USA a retrouvé cette résistance in vivo à l’infection par le virus de la fièvre jaune. L’IMFH en collaboration avec le groupe de recherche dirigé par le Dr SAKUNTABHAI a montré qu’OAS3 avait une activité anti-arbovirale, capable de bloquer la réplication du CHIKV dans les cellules humaines selon un mécanisme indépendant de la RNase L. Un variant génétique, présent à une fréquence allélique de 2% parmi les caucasiennes, produit une OAS3 délétée à 20%. Cette molécule tronquée reste capable d’inhiber la réplication du CHIKV mais son efficacité antivirale est atténuée. Ceci soulève la question de l’implication du polymorphisme génétique du gène OAS3 dans la sensibilité humaine à l’infection par CHIKV. Dr LIN de l’IBS à Taiwan a étudié l’effet antiviral de chacune des OAS humaines avec une attention particulière au DENV du sérotype 2 (DENV2). Une inhibition de la réplication du DENV2 a été observée pour les OAS1 p42, OAS1 p46 et OAS3. A la différence de ce qui est observé avec CHIKV, l’activité RNase L paraît essentielle dans l’action inhibitrice des OAS contre DENV-2. Dr LIN a démontré que la RNase L est activée par les molécules OAS1 p42, OAS1 p46 et OAS3 dans les cellules infectées par DENV-2, contribuant ainsi dans le système de défense antivirale et la sévérité de l’infection par DENV.La famille des gènes OAS humains est impliquée dans le risque infectieux chez les individus infectés par WNV. L’allèle « A » d’une mutation du gène OAS1, qui génère les isoformes p48 et p52 mais pas p46, est un facteur de risque lors de l’infection initiale par WNV. Cette observation conforte la notion que seules les isoformes OAS1 p42/46 manifestent une activité antivirale contre DENV-2 contribuant ainsi à la défense de l’hôte contre l’infection virale.La compréhension des mécanismes à la base de la modulation des activités antivirales parmi les membres de la famille des gènes OAS réclame une étude approfondie. Nous proposons, avec une équipe pluridisciplinaire, de promouvoir l’étude du rôle protecteur de l’OAS dans l’infection par DENV, JEV & CHIKV.
Résultats : Nous avons constaté que seuls certains variants des produits des gènes de l'OAS présentent une activité antivirale contre la dengue. Ces variants contribuent vraisemblablement à la défense de l'hôte contre l'infection virale de la dengue et jouent probablement un rôle dans la détermination de gravité de la dengue. Cependant, aucune de ces OAS humaines n'a présenté un effet antiviral contre le virus de l'encéphalite japonaise. Nous avons identifié des variants de la famille des gènes de l'OAS qui sont impliqués dans le développement de formes sévères de dengue. Ces informations sont importantes pour le traitement basé sur l'OAS qui est en cours de développement. Nos résultats indiquent qu'un fort effet antiviral pourrait être une arme à double tranchant, pouvant non seulement bloquer la réplication virale de la dengue, mais aussi produire de petits acides nucléiques ribosomaux induisant la mort cellulaire et la libération de cytokines, pouvant entrainer une dengue sévère.
Ce programme d'étude des variants des gènes de l'OAS est mené par une équipe d'immunologistes de l'Institut des sciences biomédicales à Taiwan et une équipe de généticiens de l'homme, de virologistes moléculaires et de biochimistes de l'Institut Pasteur de Paris en France.
En outre, nous avons obtenu une subvention de l'Union européenne pour étudier le rôle de l'infection asymptomatique par la dengue dans la transmission du virus. Cette question est cruciale pour le contrôle de l’épidémie de dengue et de la prévention de la propagation du virus de la dengue aux zones non infectées telles que l'Europe. Il y a 14 partenaires en provenance d'Europe, d'Asie du Sud-Est et des Caraïbes.
Perspectives : Nous collaborons avec une société au Royaume-Uni qui a découvert une molécule qui peut améliorer l'effet du produit du gène de l'OAS. Cette molécule a montré un effet antiviral contre la dengue dans un modèle de culture cellulaire. Nous poursuivrons les tests sur cette molécule pour son effet antiviral et sa toxicité dans un modèle de souris. Comme nos résultats ont montré qu'une forte activité OAS pourrait induire une maladie grave, nous utiliserons nos marqueurs génétiques pour prédire l'issue d'une infection par la dengue en cas de traitement basé sur l'OAS.
Publications et brevets : Nous avons découvert un marqueur génétique de la famille des gènes de l'OAS qui peut prédire la forme sévère de dengue. Une étude plus poussée doit être effectuée pour obtenir des valeurs prédictives positives et négatives de ce marqueur en association avec d'autres facteurs liés à la forme sévère de dengue.