Emerging human pathogenic viruses are responsible for some of the most devastating diseases and represent a major challenge for public health. Hantaviruses are rodent-borne negative single­ stranded RNA viruses associated with two severe human diseases: hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) and hantavirus cardiopulmonary syndrome (HCPS). The limited therapeutic options and available vaccines make the development of novel antiviral strategy an urgent need. Virus attachment and entry represent crucial steps of host cell infection and are therefore promising drug targets.
ln the projects on hantavirus, we first used a targeted approach to identify cellular factors required for cell entry in hum rn respiratory epithelial cells. Using a pseudotype platform to circumvent biosafety limitation to work with pathogenic hantaviruses, we found that two phosphatidylserine (PS) receptors, T-cell immunoglobulin and mucin domain containing protein (TIM) and Tyro/Axl/Mer (TAM) receptor tyrosine kinases, contribute to hantavirus entry via apoptotic mimicry, a macropinocytosis-related pathway. These results provide a rationale for targeting PS receptors in antiviral therapy. Second, we performed an unbiased small molecule screen to identify novel candidate drugs that inhibit virus entry. We developed a fluorescence-based screening assay and found 5 molecules demonstrating patent antiviral activity to prevent hemorrhagic fever virus infections. Finally, we evaluated the raie of the replication inhibitors ribavirin and favipiravir to black Hantaan virus (HTNV) infection. Both drugs demonstrated similar inhibition and more interestingly, the efficacy of ribavirin is enhanced through the addition of low-dose favipiravir. This study highlights the possibility to provide better treatment than currently available.
During my thesis, 1 also contributed to several collaborative projects. We first aimed to better characterize the largely unknown entry pathway used by hantaviruses to enter human epithelial airway cells. Our results suggested macropinocytosis as possible entry pathway for HTNV and Andes virus (ANDV). Then, we participated in the development of antiviral molecules to protect from the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection. We evaluated the potency of navel class of therapeutics, DARPin® molecules, and demonstrated a potent inhibitory activity in picomolar range.
Taken together, these results allow a better understanding of mechanisms governing entry in host cells of important emerging pathogens leading to the identification and development of navel antiviral therapeutics.
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Les virus pathogènes émergents sont responsables de certaines maladies humaines les plus dévastatrices et représentent un défi majeur pour la santé publique. Les hantavirUs sont des virus à ARN simple brin négatif transmis par les rongeurs et associés à deux maladies humaines graves : la fièvre hémorragique avec syndrome rénal (FHSR) et le syndrome cardiopulmonaire à hantavirus (SCPH). Le nombre limité d'options thérapeutiques et de vaccins rend le développement d'une nouvelle stratégie antivirale un besoin urgent. L'attachement et l'entrée du virus représentent des étapes cruciales de l'infection des cellules hôtes et constituent de ce fait des cibles médicamenteuses prometteuses.
Dans le cadre des projets sur les hantavirus, nous avons d'abord utilisé une approche ciblée pour identifier les facteurs cellulaires requis pour l'entrée dans les cellules épithéliales respiratoires humaines. En utilisant une plateforme de pseudovirus pour contourner la limitation de biosécurité relative aux hantavirus pathogènes, nous avons caractérisé le rôle de deux récepteurs de la phosphatidylsérine (PS), l'immunoglobuline des cellules Tet-la protéine contenant le domaine de la mucine (TIM) et les tyrosines kinases du récepteur Tyro/Axl/Mer (TAM), qui permettent l'entrée des hantavirus via le mimétisme apoptotique, une voie liée à la macropinocytose. Ces résultats fournissent une justification pour cibler les récepteurs PS dans la thérapie antivirale. Deuxièmement, nous avons effectué un criblage non biaisé de composés naturels afin d'identifier de nouveaux médicaments qui inhibent l'entrée des hantavirus. Nous avons développé un test de criblage basé sur la fluorescence et avons trouvé 5 molécules démontrant une activité antivirale pour prévenir l'infection par les virus à fièvres hémorragiques. Enfin, nous avons évalué le rôle de deux inhibiteurs de la réplication, la ribavirine et le favipiravir pour bloquer l'infection par le virus Hantaan. Les deux médicaments ont démontré une inhibition similaire, et plus intéressant encore, l'efficacité de la ribavirine est renforcée par l'ajout de favipiravir à faible dose. Cette étude met en évidence la possibilité de fournir un meilleur traitement que celui actuellement disponible.
Dans le cadre de ce projet de thèse, j'ai également contribué à plusieurs projets collaboratifs. Nous avons d'abord cherché à mieux caractériser la voie d'entrée utilisée par le§ hantavirus pour pénétrer dans les cellules épithéliales respiratoires humaines. Nos résultats suggèrent que la macropinocytose est une voie d'entrée possible pour les hantavirus. Ensuite nous avons participé au développement de molécules antivirales, les DARPin®, pour protéger de l'infection par le SRAS-CoV-2. Ces molécules démontrent une puissante activité inhibitrice.
L'ensemble de ces résultats permet de mieux comprendre les mécanismes régissant l'entrée dans les cellules hôtes d'importants pathogènes émergents, ce qui conduit à l'identification de nouvelles thérapies antivirales.