Doctorant en Microbiote Vaginal et Régulation du Cycle HPV par Lactobacillus Crispatus H/F

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 : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-28T23:59:59 Le microbiote vaginal est structuré en états communautaires (Community State Types, CST). Le CST I, considéré comme optimal, est dominé par Lactobacillus crispatus et maintient un pH acide, créant un environnement protecteur limitant la prolifération de pathogènes et favorisant l'homéostasie muqueuse. À l'inverse, le CST IV correspond à un état dysbiotique dominé par des bactéries anaérobies telles que Gardnerella vaginalis, associé à diverses pathologies : vaginose bactérienne, maladies inflammatoires pelviennes, troubles de l'implantation en FIV, infertilité, et risque accru de cancer du col de l'utérus. Ces cancers sont causés par une infection persistante par des papillomavirus humains (HPV) oncogènes. Bien qu'une corrélation entre CST IV et persistance des HPV ait été établie, les mécanismes biologiques et immunitaires sous-jacents restent mal compris, notamment au niveau de la muqueuse cervico-vaginale.
Des études interventionnelles montrent que l'administration vaginale de L. crispatus peut restaurer un microbiote optimal (transition CST IV CST I). Cependant, les mécanismes impliqués, en particulier les réponses immunitaires et épithéliales, demeurent peu caractérisés. De plus, l'impact de cette modulation sur la dynamique de l'infection HPV, notamment la clairance virale, reste inconnu.
Ce projet vise à décrypter les interactions entre microbiote vaginal, infection par HPV oncogènes et immunité muqueuse cervico-vaginale. L'objectif est d'identifier les déterminants biologiques orientant l'infection vers un programme réplicatif productif ou oncogène, et d'évaluer le potentiel de la modulation du microbiote à influencer ces trajectoires.
Une première approche exploitera la cohorte longitudinale LVFS (dbGaP, phs002367.v2.p1) afin d'analyser la dynamique du microbiote vaginal et du virome HPV. L'analyse permettra d'identifier les CST, d'évaluer la prévalence et la persistance des HPV oncogènes, et d'examiner leurs associations avec la composition du microbiote. Ces données seront intégrées à des analyses multi-omiques (transcriptomique muqueuse, métabolomique vaginale) pour identifier des signatures moléculaires liées à la dominance en L. crispatus ou G. vaginalis et au statut HPV.
Dans un second temps, ces hypothèses seront testées dans un modèle organotypique 3D cervico-vaginal immunocompétent, capable de reproduire le cycle de réplication du HPV. Ce système permettra d'étudier les interactions entre microbiote, virus et immunité. Les effets d'un microbiote optimal (L. crispatus) versus dysbiotique (G. vaginalis) seront comparés sur la réponse immunitaire et l'orientation de l'infection (programme productif vs oncogène), via l'analyse de l'expression des gènes viraux, de la production virale et des marqueurs de prolifération et de différenciation épithéliale.
Enfin, des expériences de modulation testeront l'effet de L. crispatus en contexte dysbiotique, afin d'évaluer sa capacité à supplanter G. vaginalis et à réorienter l'infection vers un profil moins oncogène, tout en identifiant les mécanismes immunitaires et épithéliaux impliqués.
L'expression persistante et élevée des oncoprotéines virales E6/E7 par les HPV à haut risque oncogène constitue une étape déterminante de la carcinogenèse cervicale qui demeure un problème majeur de santé publique à l'échelle mondiale. Malgré l'existence de vaccins prophylactiques efficaces contre ces HPV, leur couverture reste insuffisante et une large proportion de femmes, notamment celles appartenant à des cohortes non vaccinées, demeure exposée au risque de développer des lésions précancéreuses et des cancers du col de l'utérus. Si la majorité des infections à HPV s'inscrit dans un cycle viral productif contrôlé, seule une fraction évolue vers un programme oncogène caractérisé par une dérégulation de l'expression des oncoprotéines E6/E7, condition indispensable à la progression tumorale (Meuris et al. 2016) Comprendre les déterminants de cette bascule entre programme réplicatif et programme oncogène constitue aujourd'hui un enjeu scientifique et clinique central.
Au cours de la dernière décennie, le microbiote cervico-vaginal s'est imposé comme un acteur clé de cette dynamique. Les microbiotes dominés par Lactobacillus crispatus (CST I) sont associés à un environnement protecteur, caractérisé par une faible inflammation, une stabilité écologique élevée et une barrière muqueuse fonctionnelle. À l'inverse, les états dysbiotiques (CST IV), enrichis en bactéries anaérobies telles que Gardnerella vaginalis, sont associés à une augmentation significative du risque d'orientation vers un programme oncogène des HPV et de progression vers des lésions cervicales (Wang et al., 2019 ; Norenhag et al., 2019 ; Carter et al., 2020 ; Usyk et al., 2020 ; Molina et al., 2023 ; Avsaroglu et al., 2023). Malgré la robustesse et la reproductibilité de ces associations, leur nature reste essentiellement corrélative et les mécanismes biologiques sous-jacents demeurent largement inconnus.
Des travaux récents suggèrent que L. crispatus pourrait exercer un effet protecteur en combinant plusieurs mécanismes, incluant le maintien de l'intégrité épithéliale, la production de métabolites tels que l'acide lactique, et la modulation des réponses immunitaires antivirales (Nicolò et al., 2021). À l'inverse, les microbiotes dysbiotiques favoriseraient un environnement pro-inflammatoire susceptible d'orienter l'infection virale vers un programme oncogène, notamment via l'activation de voies de signalisation telles que NF-B (Dong et al., 2022). Par ailleurs, l'interaction entre HPV et microbiote apparaît bidirectionnelle, le virus étant capable de remodeler l'écosystème vaginal en altérant les défenses immunitaires innées de la muqueuse (Lebeau et al., 2022). Toutefois, en l'absence de modèles expérimentaux adaptés, aucune démonstration mécanistique directe de ces interactions n'a pu être établie à ce jour.
Parallèlement, des approches interventionnelles ouvrent des perspectives translationnelles prometteuses. Des essais cliniques récents ont montré qu'une administration vaginale de L. crispatus permet de restaurer un microbiote optimal, avec des taux de conversion vers un CST I atteignant 90 %, accompagnés d'une diminution significative de Gardnerella vaginalis et des marqueurs de dysbiose, témoignant d'une réelle capacité de remodelage écologique du microbiote vaginal (Ravel et al., 2025). De même, des stratégies reposant sur des produits biothérapeutiques vivants suggèrent qu'une colonisation durable par L. crispatus après antibiothérapie pourrait limiter les récidives de vaginose bactérienne et restaurer un environnement vaginal stable et protecteur (Chetty et al., 2025). Néanmoins, les mécanismes sous-jacents à cette restauration, ainsi que son impact direct sur l'orientation du cycle des HPV (réplicatif versus oncogène) restent totalement inconnus.
Ce verrou conceptuel et technologique repose sur une contrainte biologique majeure : les HPV sont strictement dépendants de la différenciation épithéliale et ne peuvent être étudiés ni dans des modèles cellulaires 2D, ni dans des modèles animaux. À ce jour, les modèles organotypiques 3D représentent le seul système in vitro capable de reproduire fidèlement le cycle viral complet des HPV dans un environnement physiologiquement pertinent. Leur utilisation ne constitue donc pas une option méthodologique, mais une condition indispensable pour accéder à une compréhension causale des interactions entre microbiote, virus et immunité muqueuse.
Ce projet propose de franchir un cap décisif en combinant des analyses longitudinales humaines multi-omiques avec une validation fonctionnelle dans un modèle cervico-vaginal 3D immunocompétent. Il vise à démontrer, pour la première fois, le rôle causal d'un microbiote dominé par L. crispatus sur l'orientation du cycle (réplicatif versus oncogène) des Papillomavirus humains (HPV) , et à décrypter les mécanismes immunitaires, épithéliaux et métaboliques impliqués. Une attention particulière sera portée à la dynamique de compétition microbienne entre L. crispatus et Gardnerella vaginalis, afin de déterminer si la restauration d'un microbiote optimal peut directement moduler l'équilibre entre ces deux programmes viraux.
En apportant une preuve mécanistique directe du lien entre microbiote vaginal et orientation oncogène des HPV, ce projet ambitionne de transformer une relation aujourd'hui descriptive en un levier thérapeutique concret, ouvrant la voie à des stratégies innovantes de prévention fondées sur la modulation ciblée du microbiote vaginal.
Ce projet repose sur une approche intégrée combinant analyses longitudinales humaines multi-omiques et validation fonctionnelle dans un modèle expérimental tridimensionnel physiologiquement pertinent, afin d'établir un lien causal entre microbiote vaginal, immunité muqueuse et orientation du cycle des HPV (programme réplicatif productif versus programme oncogène).
Dans un premier temps, une analyse bioinformatique sera conduite à partir de la cohorte longitudinale phs002367.v2.p1 (Longitudinal Vaginal Flora Study), permettant de suivre l'évolution du microbiote vaginal et du virome HPV au cours du temps dans une cohorte de femmes en bonne santé générale. Les profils du microbiote vaginal seront caractérisés par l'identification des Community State Types (CST) et la quantification des espèces dominantes, en particulier Lactobacillus crispatus et Gardnerella vaginalis. La prévalence et la dynamique des HPV oncogènes seront analysées à plusieurs temps, afin de déterminer leur persistence sur plusieurs temps et leur association avec les états microbiotiques et avec des signatures compatibles avec un programme viral réplicatif ou oncogène. Ces données seront intégrées à des analyses multi-omiques, incluant la transcriptomique muqueuse et la métabolomique vaginale, afin d'identifier des signatures moléculaires associées à la dominance bactérienne et à l'orientation du cycle viral. Des modèles statistiques longitudinaux (modèles mixtes, analyses de survie) seront utilisés pour établir des relations robustes entre microbiote, signatures moléculaires et trajectoires virales.
Dans un second temps, ces observations seront testées expérimentalement dans un modèle organotypique 3D cervico-vaginal immunocompétent. Ce modèle sera développé à partir de cellules épithéliales vaginales et cervicales primaires cultivées en conditions de différenciation, permettant de reproduire l'architecture et les fonctions de la muqueuse. Un compartiment immunitaire sera intégré à partir de la lignée myéloïde humaine MUTZ-3, différenciée en cellules dendritiques et cellules de Langerhans-like sous stimulation cytokinique.
Le modèle sera colonisé de manière contrôlée par des communautés microbiennes définies, incluant un microbiote optimal dominé par Lactobacillus crispatus et un microbiote dysbiotique dominé par Gardnerella vaginalis. Le cycle viral sera initié par transfection de génomes HPV16 et HPV18 recircularisés, et caractérisé par l'analyse conjointe de l'expression des gènes viraux précoces et tardifs (E6/E7, E2, E4, L1), de la production virale, ainsi que des marqueurs de prolifération et de différenciation épithéliale, permettant de discriminer un programme réplicatif productif d'un programme oncogène. Le programme viral sera analysé conjointement à des marqueurs de prolifération (Ki-67, MCM2, p16) et de différenciation épithéliale (KRT14, KRT13/KRT10, involucrine, filaggrine), afin d'évaluer l'impact du microbiote sur l'équilibre entre prolifération aberrante, différenciation tissulaire et cycle viral comme fait précédemment dans Meuris et al. 2016.
Une attention particulière sera portée à l'étude des interactions dynamiques entre espèces bactériennes. Des expériences de compétition seront mises en place afin d'évaluer la capacité de L. crispatus à supplanter G. vaginalis dans un environnement dysbiotique. L'impact de cette modulation du microbiote sera analysé sur l'orientation du cycle viral, ainsi que sur la réponse immunitaire locale.
Enfin, des analyses mécanistiques approfondies seront réalisées, notamment par transcriptomique unicellulaire, afin de caractériser les réponses épithéliales et immunitaires induites dans chaque condition. Ces analyses permettront d'identifier les voies de signalisation impliquées, en particulier celles liées à l'immunité antivirale, à l'inflammation, à la prolifération cellulaire et à l'intégrité de la barrière épithéliale. L'ensemble de ces approches permettra de relier les signatures identifiées chez l'humain à des mécanismes fonctionnels validés expérimentalement.