Publié le 15 juillet 2019
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Des virus tueurs de cancers

Armés des virus oncolytiques, les chercheurs de l’Université Paris-Saclay s’attaquent aux tumeurs. Le virus de la stomatite vésiculaire et les adénovirus figurent au menu de leurs investigations.

Utiliser des virus pour détruire les tumeurs, voilà une prometteuse approche thérapeutique développée par les chercheurs pour compléter les thérapies anticancéreuses conventionnelles. La virothérapie anticancéreuse exploite la particularité qu’ont certains virus d’infecter spécifiquement les cellules tumorales et d’induire leur mort cellulaire par lyse directe et/ou par réaction du système immunitaire, sans toucher aux cellules saines. Nommée « oncotropisme », cette réplication préférentielle est soit naturellement présente chez les virus soit acquise après modification génétique.

« En général, un virus n’infecte pas tous les types cellulaires, son spectre d’hôtes est relativement restreint. Pour pénétrer dans une cellule, il a besoin que des molécules spécifiques présentes à sa surface reconnaissent un récepteur spécifique à celle de la cellule, explique Yves Gaudin, chercheur à l’Institut de biologie intégrative de la cellule (I2BC – CEA/CNRS/Université Paris- Sud). Souvent dérégulées au niveau de leurs mécanismes cellulaires, les cellules tumorales expriment un certain nombre de protéines membranaires inhabituelles, dont certaines pourraient jouer le rôle de récepteur viral, si on savait les cibler. »

Le VSV : un virus oncolytique aux multiples talents

Excellent modèle de laboratoire, le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) est un virus naturellement oncolytique qui fait l’objet de nombreuses études et est très utilisé en thérapie génique. Bénin pour l’Homme, ce virus enveloppé infecte de nombreuses espèces de mammifères et certains insectes. « Le problème, c’est que ce virus manque de spécificité en matière de ciblage et entraîne très rapidement la mort de la cellule infectée », souligne Yves Gaudin. C’est sa glycoprotéine G, présente au niveau de son enveloppe, qui assure la reconnaissance des récepteurs cellulaires cibles, puis la libération, grâce à la fusion de l’enveloppe virale et de la membrane cellulaire, du génome viral à l’intérieur de la cellule, étapes indispensables à la poursuite de l’infection. Ces récepteurs sont de la même famille que les récepteurs des lipoprotéines de basse densité (LDL) impliquées dans le transport des lipides dans le sang, et présents à la surface de nombreuses cellules. Tous affichent un motif structural récurrent riche en cystéine encageant un ion calcium.

Grâce à une collaboration avec des chercheurs du Synchrotron SOLEIL, Yves Gaudin et Aurélie Albertini ont récemment identifié, par cristallographie aux rayons X, les points d’ancrage précis de la glycoprotéine du VSV au niveau des récepteurs du LDL, ainsi que les régions impliquées. Situés au niveau de deux domaines riches en cystéine du récepteur, ces sites de liaison impliquent deux acides aminés de la glycoprotéine G. « Leur mutation abolit totalement la reconnaissance du récepteur LDL. Le virus ne se lie plus et perd son caractère infectieux. En revanche, l’activité de fusion membranaire, essentielle pour la libération du cargo, est maintenue », commente Yves Gaudin.

Pouvoir découpler reconnaissance du récepteur et fusion virale ouvre de nombreuses perspectives. « À l’heure actuelle, on construit de nouvelles glycoprotéines qui ne reconnaissent plus leur récepteur naturel, mais ciblent d’autres récepteurs à la surface des cellules, et dont les propriétés de fusion membranaire sont conservées », révèle Yves Gaudin, qui teste l’association des glycoprotéines avec des nano-bodies, des anticorps de lama à simple chaine et de très petite taille. « L’idée est de mettre ces anticorps dans notre glycoprotéine virale pour lui conférer une spécificité qu’elle n’avait pas originellement et diriger le virus vers de nouvelles cibles. »

Manipulations génétiques et oncotropisme des adénovirus

Au sein de son équipe du laboratoire Vectorologie et thérapeutiques anticancéreuses (CNRS/ Université Paris-Sud) à Gustave Roussy, Karim Benihoud travaille majoritairement sur un autre type de virus, l’adénovirus de sérotype 5, et plus récemment celui de sérotype 3. Ces virus réplicatifs lysent les cellules à la fin de leur cycle. Le chercheur étudie notamment le contrôle de la toxicité et du tropisme de ces virus lorsqu’ils sont administrés par voie systémique. « En temps normal, l’adénovirus cible préférentiellement les cellules du foie : une fois injecté dans la circulation sanguine, il se couvre de facteurs de la coagulation, qui fonctionnent comme des adaptateurs entre lui et le récepteur situé à la surface des hépatocytes. En modifiant génétiquement les protéines de capside, il est possible d’éliminer la voie d’entrée naturelle du virus dans la cellule ou, au contraire, d’en créer une nouvelle après ajout d’un ligand d’adressage. »

Le caractère oncolytique des adénovirus n’étant pas naturel, le chercheur dispose de deux stratégies pour rendre ces virus sélectifs des tumeurs. « La première est de mettre tout le génome viral sous le contrôle d’un promoteur tumeur-spécifique, par exemple celui de la PSA (antigène spécifique de la prostate), du CEA (antigène carcino-embryonnaire), ou de la télomérase, réputés fonctionner dans les cellules tumorales, explique Karim Benihoud. L’autre approche consiste à muter certaines régions du génome viral pour qu’une fois entré dans la cellule, le virus ne se réplique que dans les cellules en cycle, essentiellement les cellules tumorales. » Au laboratoire, il travaille avec des adénovirus mutés au niveau des protéines E1A, chargées d’initier le cycle viral. Dans les cellules normales, la protéine mutée E1AΔ24 est incapable de piéger la protéine suppresseur de tumeur Rb et de lever l’inhibition du cycle cellulaire. Au contraire, dans les cellules tumorales, souvent mutées pour Rb, l’adénovirus peut répliquer son génome et les nouveaux virions produits conduisent à la lyse des cellules.

L’autre intérêt des virus oncolytiques réside dans l’activation de la réponse immunitaire anti-tumorale. D’habitude immunosuppresseur, l’environnement tumoral change à leur contact. L’injection de virus dans une tumeur crée un contexte pro-inflammatoire : l’infection des cellules induit la production de cytokines (IL-1, IL-6, interférons, TNF-α), qui vont activer le système immunitaire. « Une fois entrés dans les cellules tumorales, les adénovirus commencent à se répliquer et tuent les cellules, libérant alors les antigènes tumoraux pris en charge par les cellules présentatrices d’antigène. »

Prêts à attaquer la tumeur de toutes parts, les chercheurs investiguent la combinaison virus oncolytiques et chimiothérapies, qui montre des résultats encourageants. « Dans le cas du cancer du côlon, nous avons montré un effet synergique de la combinaison adénovirus oncolytique-acide valproïque dans un modèle murin », confie Karim Benihoud.

 

Publications

∙ Jovan Nikolic et al., Structural basis for the recognition of LDL-receptor family members by VSV glycoprotein. Nature Communications. 2018 ; 9 : 1029

∙ Bressy C. et al., Combined therapy of colon carcinomas with an oncolytic adenovirus and valproic acid. Oncotarget, 2017, 8 (57) : 97344 – 97360.

 


Portrait : Karim Benihoud

« Le génome de l’adénovirus peut facilement être manipulé par les outils de la biologie moléculaire pour produire des vecteurs en grande quantité. »

Karim BenihoudKarim Benihoud est professeur de signalisation cellulaire et d’immunologie à l’Université Paris-Sud, et responsable du groupe Vectorologie virale anti-tumorale au sein du laboratoire Vectorologie et thérapeutiques anticancéreuses (CNRS/Université Paris-Sud) à Gustave Roussy. Ses recherches portent sur les vecteurs et les virus oncolytiques dérivés des adénovirus humains, pour contrôler leur tropisme et développer de nouvelles stratégies de vaccination. Il est à l’origine de plusieurs dépôts de brevets.

 

Par Véronique Meder.

La version originale de cet article a été publiée dans l'Edition #10.