Thèse Caractérisation et Modélisation Expérimentale des Interactions Entre Virome Hpv Microbiote et Immunité Cervico-Vaginale H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué Laboratoire de recherche : Inflammation, Microbiome, Immunosurveillance Direction de la thèse : Géraldine SCHLECHT-LOUF ORCID 0000000279245371 Début de la thèse : 2026-11-01 Date limite de candidature : 2026-11-01T23:59:59 Les papillomavirus humains (HPV) sont des virus non enveloppés appartenant à cinq genres, comprenant plus de 450 types identifiés. Leur cycle réplicatif n'entraîne ni lyse cellulaire ni virémie. Bien que les infections soient le plus souvent asymptomatiques, chez les individus immunodéprimés, les tableaux cliniques sont plus graves . Certains HPV muqueux, dits à haut risque oncogène (HR-HPV), peuvent induire des cancers en cas d'infection persistante. Ils sont responsables d'environ 4 % des cancers humains dont la quasi-totalité des cancers du col de l'utérus. Malgré l'existence de vaccins prophylactiques, la couverture vaccinale reste insuffisante et leur utilisation s'accompagne d'une colonisation de la niche écologique cervico-vaginale par de nouveaux types dont la pathogenèse éventuelle reste à décrire. Les mécanismes impliqués dans la persistance des infections HPV et leur évolution vers l'oncogenèse sont encore mal compris, constituant un enjeu majeur de santé publique pour la prévention et le développement de nouvelles approches thérapeutiques.
L'analyse métagénomique du microbiome vaginal a permis d'identifier cinq clusters, appelés 'community state types' (CST), dominés soit par différentes espèces de lactobacilles, soit, pour le CST IV, par une flore anaérobie enrichie. Ces CST sont uniques à la femme, sans équivalent dans des modèles animaux. Plusieurs études ont montré qu'un microbiote enrichi en bactéries anaérobies et appauvri en lactobacilles, observé notamment lors de la vaginose bactérienne, favorise la persistance des HPV alors qu'une dominance de L. crispatus facilite leur clairance. Une prédominance du CST IV chez les patientes atteintes de lésions épithéliales de haut grade ou de cancer du col, ainsi qu'une augmentation de la diversité et de l'abondance des HPV ont été observées. Réciproquement, mon équipe d'accueil a contribué à montrer que la persistance des HR-HPV diminue la sécrétion de peptides antimicrobiens au niveau de la muqueuse vaginale, privant les lactobacilles de cette source d'acides aminés et limitant leur survie au profit des bactéries anaérobies, contribuant ainsi à entretenir un environnement favorable à la persistance virale.
Malgré les données suggérant un lien entre microbiote vaginal, immunité locale et persistance des HPV, les mécanismes reliant ces facteurs restent mal définis. Nous faisons l'hypothèse que certaines compositions microbiennes modulent la réponse immunitaire épithéliale et influencent la persistance, la clairance et la pathogenèse virale. Ce projet vise à explorer ces interactions de manière intégrée, à partir de cohortes cliniques et de modèles 3D in vitro reproduisant la complexité de l'environnement cervico-vaginal, afin d'identifier des signatures associées au risque de progression vers des lésions induites par les HPV. La meilleure compréhension de ces mécanismes permettra d'identifier les femmes à risque d'infections persistantes et d'évolution vers une dysplasie et de favoriser le développement de moyens de prévention ou de traitement des pathologies induites par les HPV.

Les papillomavirus humains et leur pathogénèse
Les papillomavirus humains (HPV) sont des virus non enveloppés appartenant à cinq genres, comprenant plus de 450 types identifiés (1). Leur cycle réplicatif, adapté aux épithéliums pluristratifiés humains, n'entraîne ni lyse cellulaire ni virémie. Bien que les infections soient le plus souvent asymptomatiques, chez les individus immunodéprimés, les tableaux cliniques sont plus graves (2,3). Certains HPV muqueux, dits à haut risque oncogène (HR-HPV), peuvent induire des cancers en cas d'infection persistante. Ils sont responsables d'environ 4,5 % des cancers humains dont la quasi-totalité des cancers du col de l'utérus. Malgré l'existence de vaccins prophylactiques, la couverture vaccinale reste insuffisante et leur utilisation s'accompagne d'une colonisation de la niche écologique cervico-vaginale par de nouveaux types dont la pathogenèse éventuelle reste à décrire (4). Les mécanismes impliqués dans la persistance des infections HPV et leur évolution vers l'oncogenèse sont encore mal compris, constituant un enjeu majeur de santé publique pour la prévention et le développement de nouvelles approches thérapeutiques.

Composition du microbiome vaginal et rôle dans la susceptibilité à la persistance des HPV
L'analyse métagénomique du microbiome vaginal a permis d'identifier cinq clusters, appelés 'community state types' (CST) (5), dominés soit par différentes espèces de lactobacilles, soit, pour le CST IV, par une flore anaérobie enrichie. Ces CST sont uniques à la femme, sans équivalent dans des modèles animaux, même chez les primates non humains. Ces analyses ont conduit à la création de la base VIRGO2 (vaginal integrated non redundant gene catalog) regroupant plus de 950 000 gènes non redondants du microbiote (5). Cette base permet de caractériser l'abondance des gènes et leur expression dans l'environnement vaginal à un instant « t » et dans des conditions données.
Plusieurs études ont montré qu'un microbiote enrichi en bactéries anaérobies et appauvri en lactobacilles, observé notamment lors de la vaginose bactérienne, favorise la persistance des HPV alors qu'une dominance de L. crispatus facilite leur clairance (6,7). Une prédominance du CST IV chez les patientes atteintes de lésions épithéliales de haut grade ou de cancer du col (6), ainsi qu'une augmentation de la diversité et de l'abondance des HPV (8) ont été observées.
Réciproquement, mon équipe d'accueil a contribué à montrer que la persistance des HR-HPV diminue la sécrétion de peptides antimicrobiens au niveau de la muqueuse vaginale, privant les lactobacilles de cette source d'acides aminés et limitant leur survie au profit des bactéries anaérobies, contribuant ainsi à entretenir un environnement favorable à la persistance virale (9).
L'équipe a également participé à une étude longitudinale française, qui a décrit l'association de certains paramètres immunologiques au niveau de la muqueuse vaginale, tels que CXCL-10 et les lymphocytes T , avec l'élimination des HPV (10).
Pour mieux comprendre les mécanismes de contrôle immunitaire épithélial des HPV et leur modulation par le microenvironnement, notamment le microbiote, l'équipe d'accueil porte l'axe immunologique du projet ANR CUPS2 (https://cups2.pages.in2p3.fr/labs/). Dans ce cadre, une cohorte est en cours de recrutement, avec une caractérisation approfondie des échantillons portant sur le virome, le microbiote vaginal et les marqueurs immunitaires épithéliaux.

Problématique et hypothèse de travail
Malgré les données suggérant un lien entre microbiote vaginal, immunité locale et persistance des HPV, les mécanismes reliant ces facteurs restent mal définis (11). Nous faisons l'hypothèse que certaines compositions microbiennes modulent la réponse immunitaire épithéliale et influencent la persistance, la clairance et la pathogenèse virale. Ce projet vise à explorer ces interactions de manière intégrée, à partir de cohortes cliniques et de modèles 3D in vitro reproduisant la complexité de l'environnement cervico-vaginal, afin d'identifier des signatures associées au risque de progression vers des lésions induites par les HPV. La meilleure compréhension de ces mécanismes permettra d'identifier les femmes à risque d'infections persistantes et d'évolution vers une dysplasie et de favoriser le développement de moyens de prévention ou de traitement des pathologies induites par les HPV.
Le projet repose sur deux axes complémentaires . Le premier vise à analyser les interactions entre virome HPV, microbiote cervico-vaginal et immunité épithéliale à partir de données publiques (Longitudinal Study of Vaginal Flora, LSVF) et de la cohorte CUPS2, afin d'identifier des facteurs associés à la persistance virale. Le second objectif consistera à tester ces hypothèses dans un modèle 3D cervico-vaginal (3D-EpC) immunocompétent développé au sein de l'équipe, permettant d'explorer les mécanismes reliant microbiote, immunité locale et infection par les HPV.

Axe 1 : Analyse multi-omique intégrative du microbiote, du virome HPV et de l'immunité cervico-vaginale chez la femme en bonne santé
Axe 1.1. Caractériser le virome HPV à partir de données métagénomiques afin d'évaluer la diversité, la prévalence, et la persistance des génotypes viraux au cours du suivi longitudinal.
Axe 1.2. Etudier les associations entre le virome HPV et la composition du microbiote vaginal
Axe 1.3. Identifier les signatures moléculaires immunitaires associées aux interactions HPV-microbiote, à partir des données transcriptomiques et des biomarqueurs inflammatoires, afin de mettre en évidence les voies immunitaires et métaboliques impliquées dans la persistance virale et/ou les états de dysbiose.

Axe 2 : Modélisation in vitro des interactions HPV, microbiote et épithélium cervico-vaginal
Axe 2.1. Étudier l'impact respectif du microbiote vaginal et du virome HPV sur la réponse immunitaire dans un modèle d'épithélium vaginal immunocompétent en recherchant les marqueurs identifiés dans l'Axe 1.
Axe 2.2. Caractériser les interactions entre le virome HPV et le microbiote, ainsi que leur effet combiné sur la réponse immunitaire épithéliale et évaluer la modulation de voies immunitaires ou métaboliques impliquées.
Les HPV seront identifiés par analyses bio-informatique des données métagénomiques, avec alignement des séquences sur des bases de référence dédiées (https://pave.niaid.nih.gov/). La corrélation avec les différentes données cliniques et biologiques disponibles sera effectuée.
Le profilage du microbiote vaginal par métagénomique sera réalisé via la base VIRGO2, sur ces mêmes échantillons. Il permettra de classer les types de CST associés, à l'aide de l'algorithme VALENCIA (12).
Les données transcriptomiques permettront de comparer les signatures immunitaires et microbiennes selon le statut HPV et les profils microbiotiques, afin d'identifier des signatures spécifiques associées à la persistance virale.
L'équipe d'accueil a optimisé un modèle 3D organotypique épithélial (3D-EpC), actuellement le seul permettant la réplication productive des HPV . Ce modèle repose sur l'utilisation de kératinocytes immortalisés ou primaires organisés en épithélium pluristratifié (13,14). Dans le cadre de travaux en cours au sein de l'équipe, ce modèle est adapté pour reproduire l'épithélium cervico-vaginal à partir de cellules primaires transfectées ou non par le génome viral, cultivées sur un équivalent de lamina propria enrichi en composants du microenvironnement vaginal (soutien financier de la Graduate School Life Sciences and Health). L'intégration de cellules présentatrices d'antigènes (CPA), notamment cellules de Langerhans (LC) et cellules dendritiques dermiques (DC), est actuellement en développement. Les 3D-EpC seront analysés sur la plateforme d'histologie PHIC (IPSIT) avec des marqueurs de l'architecture globale du tissu (cytokératines, desmogléines), de la prolifération, des CPA (CD1c, CD1a, CD207) et une détection des transcrits viraux précoces et tardifs (RNAScope) et des protéines virales L1, E4.
Une quantification des transcrits HPV par qPCR rermettra de confirmer la réplication des HPV, puis séquençage ARN sur cellule unique afin d'explorer l'hétérogénéité des réponses épithéliales et immunitaires selon les conditions expérimentales.
La caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules épithéliales et immunitaires dissociées à partir des 3D-EpC (plateforme de cytométrie spectrale CYM, IPSIT) sera complétée par le dosage des cytokines et chimiokines dans les surnageants de culture issus des différentes conditions (microbiote optimal vs. non-optimal ; type d'HPV).

Immunologiste - biologiste médicale