Le laboratoire VirPath : Une force de réaction rapide mise en œuvre dès janvier 2020 dans la lutte contre le SARS-CoV-2
En février 2020, le laboratoire a isolé, séquencé et caractérisé plusieurs souches cliniques du virus SARS-CoV-2 à partir d'échantillons des premiers patients pris
en charge à l’hôpital Bichat (APHP), puis d’autres patients des Hospices Civils de Lyon. VirPath a également mis au point et validé au premier trimestre 2020 les protocoles de quantification
virale par biologie moléculaire et titrage infectieux, ainsi que des modèles précliniques d'infection uniques basés sur des épithéliums respiratoires humains reconstitués reproduisant les
différents étages de l’arbre respiratoire (nasal, bronchique et alvéolaire). Dès mars 2020, VirPath a été la première équipe à l’échelle internationale à présenter des clichés en microscopie
électronique du virus SARS-CoV-2 (souche Wuhan-like) infectant des cellules épithéliales respiratoires humaines (Médiathèque CNRS).
Images en microscopie électronique à transmission d’épithélium respiratoire humain infecté par le virus SARS-CoV-2. Ces images ont été obtenue sur la plateforme
d’imagerie de l’Université Claude Bernard Lyon 1 (CIQLE). Crédits photos: Manuel Rosa-Calatrava, INSERM ; Olivier Terrier, CNRS ; Andrés
Pizzorno, Signia Therapeutics ; Elisabeth Errazuriz-Cerda UCBL1 CIQLE. VirPath (Centre International de Recherche en Infectiologie U1111 INSERM - UMR 5308 CNRS - ENS Lyon - UCBL1). Colorisé
par Noa Rosa C.
Depuis l’équipe a isolé, séquencé et produits en 2021 plusieurs lots des principaux variants circulants du virus SARS-CoV-2 (alpha/B.1.1.7 ; beta/B.1.351 ;
delta/B.1.617.2 ; gamma/P.1) en partenariat avec le CHU de Saint-Etienne et le Centre National de Référence des virus respiratoire (Institut Pasteur, Paris). Cette dynamique a permis à l’équipe
de recherche de répondre à de très nombreuses sollicitations nationales et internationales pour l'évaluation de plus de 200 molécules et d’anticorps candidats, ainsi que d'outils/réactifs de
diagnostic et solutions technologiques de désinfection microbiologique, dans le cadre de nombreux projets académiques et industriels.
Grâce à la mise au point de plusieurs modèles d’infection SARS-CoV-2 sur épithéliums respiratoires humains reconstitués cultivés en interface air/liquide, VirPath a
pu évaluer plusieurs centaines de molécules antivirales candidates et caractériser finement plusieurs stratégies thérapeutiques prometteuses, susceptibles d’être évaluées rapidement dans le cadre
d’essais cliniques. Plusieurs des résultats précliniques générés ont ainsi contribué au démarrage de trois essais cliniques de phase II nationaux et internationaux (ENACOVID, COVIDAXIS et
MiR-Age). Les modèles d’épithélium ont notamment été utilisés pour compléter une étude menée par un consortium de plusieurs équipes de recherche Françaises (CEA IDMIT, Institut Pasteur, Paris,
Université Paris Saclay, APHM), démontrant l’inefficacité de l’hydroxychloroquine en modèle in vivo de primate non humain. Ce travail a fait l’objet de deux publications dans les revues Nature
(2) et PLOS Computational Biology (12). Enfin, ces modèles ont également été mis à profit pour étudier les mécanismes sous-jacents aux co-infections SARS-CoV-2/Aspergillus (10), repositionner
l’anti-inflammatoire non stéroïdien Naproxen comme inhibiteur de la nucléoprotéine de SARS-CoV-2 (14) en collaboration avec Sorbonne Université et évaluer des anticorps thérapeutiques développés
par la A*STAR (Agency for Science, Technology and Research, Singapour), dont les résultats ont été publié en avril 2021 dans la revue Cell (13). En étroite collaboration avec le laboratoire
commun des Hospices Civils de Lyon - BioMérieux, le CHU de Saint-Etienne, l’Institut Mérieux et l’Institut Imagine (Hôpital Necker – Enfants malades AP-HP), l’équipe a également caractérisé le
profil immunologique INF des patients COVID-19 et caractérisé la contribution d’auto-anticorps anti-INF dans la sévérité de la pathologie Covid-19 ; ces travaux ont fait l’objet de publications
dans les revues Journal of Allergy and Clinical Immunology (5) et Journal of Experimental Medecine (16), respectivement. Dans cette dynamique, l’équipe a également participé à plusieurs autres
études sur l’INF publiés dans les revues Science (6, 7). En termes de production scientifique sur la période 2020-2021, le bilan de l’équipe s’est traduit par 21 publications scientifiques
principales dans des revues internationales à comité de lecture et 2 dépôts de demande de brevets d’invention.
En collaboration avec Signia Therapeutics, une des startups essaimées par VirPath, une stratégie unique de repositionnement de médicaments pour de nouvelles
indications thérapeutiques anti-infectieuses a été développée et validée ces dernières années. D'abord focalisée contre les virus influenza, cette stratégie a amené à la validation préclinique en
modèle animal du Diltiazem, un antihypertenseur utilisé dans le traitement de l’angine de poitrine, pour son repositionnement comme antiviral à large spectre (un essai clinique de phase II
d’évaluation du diltiazem dans la prise en charge de patients grippe sévère en réanimation a été mené dans 26 centres investigateurs ces trois dernières années, les résultats sont attendus pour
2022 (FLUNEXT TRIAL PHRC #15-0442 – ClinicalTrials.gov identifier NCT03212716). L’équipe a confirmé le mode d’action antiviral du Diltiazem contre plusieurs virus respiratoires, incluant le
SARS-CoV-2 dans différents modèles précliniques d’infection et les résultats ont été publiés dès juin 2020 dans la revue Cell Reports Medicine (1). Les travaux ont été poursuivis et l’efficacité
du Diltiazem a également été vérifiée contre plusieurs variants (alpha/B.1.1.7 ; beta/B.1.351 ; delta/B.1.617.2 ; gamma/P.1 ; données non publiées).
En collaboration avec Signia Therapeutics, une des startups essaimées par VirPath, une stratégie unique de repositionnement de médicaments pour de nouvelles
indications thérapeutiques anti-infectieuses a été développée et validée ces dernières années. D'abord focalisée contre les virus influenza, cette stratégie a amené à la validation préclinique en
modèle animal du Diltiazem, un antihypertenseur utilisé dans le traitement de l’angine de poitrine, pour son repositionnement comme antiviral à large spectre (un essai clinique de phase II
d’évaluation du diltiazem dans la prise en charge de patients grippe sévère en réanimation a été mené dans 26 centres investigateurs ces trois dernières années, les résultats sont attendus pour
2022 (FLUNEXT TRIAL PHRC #15-0442 – ClinicalTrials.gov identifier NCT03212716). L’équipe a confirmé le mode d’action antiviral du Diltiazem contre plusieurs virus respiratoires, incluant le
SARS-CoV-2 dans différents modèles précliniques d’infection et les résultats ont été publiés dès juin 2020 dans la revue Cell Reports Medicine (1). Les travaux ont été poursuivis et l’efficacité
du Diltiazem a également été vérifiée contre plusieurs variants (alpha/B.1.1.7 ; beta/B.1.351 ; delta/B.1.617.2 ; gamma/P.1 ; données non publiées).
Délivrée sous forme de comprimés, la molécule présente une très bonne biodisponibilité dans les tissus pulmonaires de modèle translationnel (PNH) et stimule
significativement l’expression des interférons de type III, des protéines impliquées dans la réponse immunitaire du tractus respiratoire et qui ne sont pas associées à de hauts niveaux
d’inflammation. Une efficacité en termes d’abattement viral a également été déterminée dans les prélèvements respiratoires et les tissus pulmonaires des PNH infectés et traités par le diltiazem
(données non publiées). Fort de ses résultats précliniques très positifs obtenus en collaboration avec l’IDMIT (CEA), un essai clinique thérapeutique de phase IIb, dont les Hospices Civils de
Lyon sont promoteurs, est en cours de mise en place.
Fort de son expertise dans l’isolement et l’amplification de souches virales respiratoires cliniques, de sa virothèque, de sa logistique en laboratoires BSL-2 et
BSL-3, de ses liens avec plusieurs établissements hospitaliers (HCL, CHU Lille, CHU Saint Etienne, CHU Québec), ainsi qu’avec le Centre National de Référence des virus respiratoires, de son
expertise dans le développement de modèles précliniques d’infections (in vitro, ex-vivo et in vivo), le criblage et le repositionnement de médicaments déjà sur le marché pour de nouvelles
indications anti-infectieuses, l’équipe de recherche VirPath a également été mobilisée par l’INSB-CNRS pour intégrer une nouvelle infrastructure nationale (ViroCrib) mise en place dans le but de
répondre à l’émergence de futurs virus pathogènes pouvant entraîner des crises sanitaires mondiales.
Parallèlement, dans le cadre du partenariat mis en place avec la société Cynbiose, l’équipe a également mis en place dans l’urgence en mars 2020 et caractérisé d’un
point de vue clinique et virologique plusieurs modèle PNH d'infection par le SARS-CoV-2 (souche originelle "wuhan" et souche D614G). Ces modèles translationnels d’infection ont permis au premier
trimestre 2021 à la demande d’un acteur Européen majeur de l'industrie pharmaceutique d’évaluer et valider un candidat prophylactique qui est depuis entré en phase d'évaluation clinique. L’équipe
est actuellement engagée dans la mise au point de nouveaux modèles de PNH d’infection par le variant delta (Projet CoVarBiose), afin de permettre la mise en œuvre rapide d’études d’efficacité
avec des candidats vaccins et des cocktails d’anticorps de seconde génération.
Sur un plan plus technologique, l’équipe et sa plateforme de recherche technologique (VirNext), ont mené́ de janvier à mars 2021 à la demande de la région
Auvergne-Rhône-Alpes, une évaluation d’efficacité de plusieurs dispositifs filtrant épurateur d’air contre le SARS-CoV-2 avec son banc d’essai unique en Europe qui permet de générer des
atmosphères contaminées et calibrées. En partenariat avec la société VirHealth (une société également essaimée par l’équipe VirPath), spécialisée dans l’évaluation de la stabilité/persistance des
pathogènes sur surface et le Centre d’innovation de Lyonbiopole, l’équipe a démontré que ces épurateurs d’air filtrant permettent jusqu’à 99,96% d’élimination de virus infectieux SARS-CoV-2 avec
une durée de persistance sur les filtres HEPA jusqu’à 48 heures. Un rapport d’étude a été remis au Président de la région Auvergne-Rhône-Alpes le 15 mars 2021 ainsi qu’au ministère de
l'éducation nationale et au ministère de la santé, contribuant ainsi au déploiement national de ces dispositifs. L’équipe et ses partenaires ont depuis mené plusieurs autres essais et poursuivent
actuellement ses efforts en évaluant d’autres technologies de purification de l’air basées sur les UV-C, la photocatalyse et l’ozone.
Le laboratoire a bénéficié de la confiance et du soutien de ses principales tutelles (INSERM via REACTing, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1 et ses filiales
EZUS et Lyon Ingénierie Projets) et de plusieurs partenaires et institutions au niveau national et régional tels que l’ANR, l’Institut Mérieux, la fondation Air Liquide et la Région
Auvergne-Rhône-Alpes, ainsi qu’au niveau international, tels que les Instituts de Recherche et de Santé du Canada et la fondation Bill and Melinda Gates Fondation. Le laboratoire VirPath a
collaboré avec de nombreuses institutions et centres de recherche en région, ainsi qu’aux niveaux national et international.
En 2020, les travaux du laboratoires VirPath ont été salués dans de nombreux médias régionaux, nationaux et internationaux.
Publications scientifiques
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Marwali, Eva Miranda et al. “Paediatric COVID-19 mortality: a database analysis of the impact of health resource disparity.” BMJ paediatrics
open vol. 6,1 (2022): e001657. doi:10.1136/bmjpo-2022-001657
Patrier, Juliette et al. “Oropharyngeal and intestinal concentrations of opportunistic pathogens are independently associated with death of SARS-CoV-2
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Reyes, Luis Felipe et al. “Respiratory support in patients with severe COVID-19 in the International Severe Acute Respiratory and Emerging Infection
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Pizzorno, Andrés et al. “Interactions Between Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Replication and Major Respiratory Viruses in Human Nasal
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Jonsdottir, Hulda R et al. “Molnupiravir combined with different repurposed drugs further inhibits SARS-CoV-2 infection in human nasal epithelium in
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Dépôts de brevets
1.FR2000255 Combinaison de Diltiazem et autres agents antiviraux. (Inventeurs : Terrier O*, Pizzorno A*, Padey B*, Boivin G et Rosa-Calatrava M. Déposants :
INSERM, CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Laval). Brevet licencié à la société SIGNIA Therapeutics (2020)
2.FR 2002351 Composés antiviraux et leurs combinaisons pour traiter l’infection par le SARS-CoV-2. (Inventeurs : Terrier O*, Pizzorno A*, Padey B*, Traversier A,
Julien T, Rosa-Calatrava M. Déposants : INSERM, CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Signia Therapeutics). Brevet licencié à la société SIGNIA Therapeutics (2020)
REACTing – Projet initiative In vivo titration of the SARS-CoV-2 in Cynomolgus Macaques. IDMIT CEA (PI); Institut Pasteur Paris, VirPath (CIRI U1111)
Merieux Research Grant – Repositionnement thérapeutique de médicaments. Manuel Rosa-Calatrava, VirPath (CIRI U1111)
Instituts de recherche en santé du Canada - Innovative therapeutic approaches for the 2019-novel coronavirus (SARS-CoV-2). CHUQ, Université Laval, Québec (PI); International Vaccine Centre
(VIDO-InterVac) University of Saskatchewan, National Research Council NRC Ottawa, VirPath (CIRI U1111)
ANR Flash-COVID-19 – Anti-CoV-Path- Pathogenesis of SARS-CoV-2 infection in NHP model : insights for treatment and prévention. IDMIT CEA (PI); Institut Pasteur, INSERM UMR 1137, CIIL
U1019, UMR9017, IBS-CHUGA, VirPath (CIRI U1111)
ANR Flash-COVID-19 – COVID-I2A Therapy- Antiviral approach against the coronavirus SARS-CoV-2. CNRS FR3636 Paris Descartes (PI); INSERM UMR_S94I Paris Diderot, Institut de Génétique UMR
9002, Montpellier, VirPath (CIRI U1111)
INSB CNRS (soutien COVID19) – Drug repurposing approaches for COVID-19. VirPath (CIRI U1111)
IMI2-RIA H2020-JTI-IMI2-2020-21-single-stage– Projet CARE (Corona Accelerated R&D in Europe) Coordinateur : INSERM (VirPath), Project leaders : Janssen
Pharmaceutica et Takeda, Partners : CEA, Helmholtz-Zentrum, LUMC, Boehringer Ingelheim, Novartis, Pfizer, Merck, Bayer)
PSPC-COVID-19 (PIA) BPI Solutions thérapeutiques, préventives ou curatives contre le
COVID-19. Coordinateur : OSIVAX, Project leaders : INSERM, Cochin Vaccine Evaluation
Center APHP, Cynbiose, Virpath (CIRI U1111)
AAP Flash COVID Sorbonne University – Projet CoVNucleovir: INSERM U938 CRSA, SU (PI) ; CNRS UMR 8226 SU, INSERM U938 CRSA, SU, VirPath (CIRI U1111)
AAP Région Hauts de France – Projet CritiSARS2 CHU Lille (PI); CRB et CIC, CHU Lille, MCV, CIIL, INSERM U1019-CNRS UMR9017, ULR3610 “Viral pathogenesis”, VirPath (CIRI U1111)
Maturation COVID-19 – SATT PULSALYS - Antiviral approach against SARS-CoV-2, VirPath (CIRI U1111)
Fondation ARC EPONAC -Décryptage du protéome externalisé de l’infection à SARS-CoV-2. CRCL(PI), VirPath (CIRI U1111)
Région AURA - Covibiose - Mise au point d’un modèle PNH d’infection par le virus SARS-CoV-2 pour l’évaluation de candidats thérapeutique. Cynbiose SA, VirPath (CIRI U1111)
Projet ANR COVID19 Résilience– COVIDIgS Comparison of the role of systemic and mucosal IgA/IgM in the pathophysiology and severity of COVID-19. GIMAP
(PI), VirPath (CIRI U1111)
(Le Figaro, AFP, France info, Les échos, l’Obs, L’express,
Cnews, France 24, TV5 Monde, Euronews, France 5, RTL, le magazine de la santé, France 3, La recherche, Sciences et Avenir, ça m’intéresse, Le télégramme, Capital, New York times, le journal du
dimanche, industries et technologies, The conversation, la Tribune de Lyon, Lyon capitale, Lyon entreprise, Le Progrès, Futura sciences, Capital, industrie pharma, santé magazine…)