«Rendre possible la recherche de demain»

Aleksandar Antanasijevic a récemment été nommé professeur assistant tenure track à la Faculté des sciences de la vie de l’EPFL (Institut d’infectiologie, GHI). Dans ses recherches, il met au point de nouvelles méthodes de microscopie électronique pour analyser les réponses immunitaires, dans l’optique de créer des anticorps et des vaccins contre les nouveaux agents pathogènes viraux, et même des antivenins pour les morsures de serpent. Son laboratoire a également recours à des outils sophistiqués de biologie structurale et computationnelle pour comprendre l’immunité médiée par les anticorps et développer des algorithmes capables de la prédire avec précision.

Comment êtes-vous devenu scientifique?

Tout a commencé en Serbie, mon pays d’origine. J’étais un très bon élève au secondaire et à l’université. J’avais l’habitude de participer à des championnats nationaux de physique et de mathématiques. Ces disciplines étaient mes points forts. Mais j’aimais aussi beaucoup la médecine. Alors, quand j’ai terminé mes études universitaires, j’ai posé ma candidature à une école de médecine. Sauf que cet été-là, nous jouions un peu trop au foot et au basket, et je ne me suis pas préparé autant que j’aurais dû. C’est ainsi qu’un élève brillant avec de nombreux diplômes universitaires a échoué aux examens de qualification. J’étais anéanti à l’époque.

Mais je me suis dit: «Je peux retenter ma chance l’année prochaine ou envisager une alternative». Et comme j’avais de solides connaissances en physique, en mathématiques et en chimie, j’ai posé ma candidature, en second choix, à l’école de chimie physique de l’Université de Belgrade.

J’ai été pris et tout a été génial dès le premier jour. J’ai apprécié les conférences et j’ai été initié à un état d’esprit axé sur la recherche. J’ai également aimé le fait de pouvoir appliquer ces connaissances et cette formation à la recherche biomédicale, ce qui fait le lien entre deux de mes principaux centres d’intérêt scientifiques. Je me suis progressivement orienté vers la biophysique et la biochimie. Et quelques années plus tard, je travaillais sur les anticorps et les vaccins!

Comment avez-vous commencé à travailler sur les vaccins?

Vers la fin de mon doctorat à Chicago, j’ai commencé à m’intéresser à la microscopie cryo-électronique (cryoEM). Vers 2016, la grande «révolution de la résolution» a eu lieu, qui a commencé par plusieurs avancées technologiques majeures pour se terminer par le prix Nobel de chimie décerné en 2017, notamment à Jacques Dubochet de l’UNIL.

L’application de la cryoEM à la recherche sur les virus, les thérapies et les vaccins m’a passionné, c’est pourquoi j’ai rejoint le laboratoire d’Andrew Ward de l’Institut Scripps. Là-bas, j’ai appris à utiliser la cryoEM pour caractériser différents vaccins candidats, évaluer leurs performances dans divers modèles animaux et appliquer ces informations pour améliorer leur efficacité.

Sur quoi porte votre recherche aujourd’hui?

Nous avons plusieurs projets différents, dont la plupart ont trait à l’immunité médiée par les anticorps et à la conception de vaccins. Les principaux agents pathogènes étudiés en laboratoire sont le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), les entérovirus et les flavivirus.

Nous développons de nouvelles méthodes de microscopie électronique pour évaluer rapidement la façon dont les anticorps interagissent avec les vaccins et les agents pathogènes à haute résolution. Ces informations servent à identifier les composants les plus essentiels de la réponse immunitaire capables d’assurer une protection contre de futures rencontres avec l’agent pathogène. Nous transposons ensuite ces résultats à la conception de vaccins, l’idée principale étant de maximiser l’induction de types d’anticorps «préférés» et de réduire toutes les réponses «hors cible».

Nous utilisons également les données structurelles pour poser des questions plus générales. Par exemple, qu’est-ce qui caractérise les sites les plus ciblés à la surface de l’antigène? Existe-t-il des modèles moléculaires particulièrement intéressants pour les anticorps? Nous posons cette question car nous voulons développer des méthodes informatiques pour modéliser l’immunité. Si les premières séries d’évaluation des vaccins peuvent être réalisées à l’aide d’un ordinateur, nous pourrons accélérer encore le processus de conception des vaccins et réduire le nombre d’animaux nécessaires à la recherche préclinique au strict nécessaire.

Nous utilisons également la microscopie électronique pour savoir si les tests actuellement effectués pour étudier la réponse immunitaire médiée par les anticorps – qui reposent en grande partie sur le sang – sont réellement les meilleurs. Pour de nombreux virus, dont le COVID, les points d’entrée sont les cavités nasales ou buccales. Les sites de réplication de certains virus se trouvent souvent dans l’intestin, tandis que ceux des virus respiratoires se situent souvent dans les voies respiratoires supérieures.

Autrement dit, la réponse immunitaire locale dans ces cavités est également la réponse immunitaire primaire contre l’agent pathogène. Mais les vaccins sont souvent administrés par injection, ce qui est l’une des raisons pour lesquelles les gens les évitent. On peut améliorer cela en facilitant un peu plus l’administration des vaccins, par exemple sous forme de spray nasal ou par voie orale, ce qui serait plus pratique et pourrait également apporter une meilleure protection immunitaire au bon endroit dans le corps.

Pour l’heure, nous analysons les réponses des anticorps à partir d’échantillons de tissus locaux, comme des écouvillons nasaux et de la salive. Nous espérons obtenir une image plus complète de l’immunité protectrice et essayer de l’imiter par la vaccination.

Menez-vous des projets non liés aux vaccins?

Nous travaillons sur des antivenins contre les morsures de serpent. C’est en fait l’un de mes projets préférés. Le venin de serpent est une maladie tropicale négligée qui cause environ 150 000 décès par an dans le monde. Et le nombre de personnes qui finissent avec des séquelles affectant leur quotidien est encore plus élevé.

Le venin de serpent est composé de diverses protéines de toxines qui peuvent induire une réponse immunitaire, mais le problème est que les toxines peuvent en fait vous tuer avant que vous ne mettiez en place cette réponse immunitaire. Les antivenins imitent donc en quelque sorte notre propre réponse aux anticorps, mais étant donné la diversité des toxines, les antivenins ne sont généralement efficaces que contre un nombre restreint de serpents. En cas de morsure, l’espèce doit être identifiée afin que vous puissiez recevoir le traitement adapté.

Nous isolons donc des anticorps capables de neutraliser largement un ensemble de toxines présentes dans le venin. L’idée est de mettre au point des antivenins universels, ce qui signifie qu’il ne serait pas nécessaire d’identifier le serpent, il suffirait de transporter une solution d’anticorps dans son sac à dos et de la prendre en cas de morsure.

Quelles techniques utilisez-vous au laboratoire?

La principale technique est la microscopie électronique. Nous nous appuyons principalement sur deux entrées différentes pour les échantillons. Des antigènes, des virus ou des particules semblables à des virus sont produits en laboratoire. Par ailleurs, des anticorps spécifiques sont isolés à partir de patientes et patients ou de modèles animaux, selon l’étude.

L’imagerie par microscopie électronique est réalisée au Dubochet Center ou au CIME. Nous passons beaucoup de temps à traiter et à analyser les données structurelles. Le reste dépend du projet spécifique. Par exemple, nous utilisons des outils informatiques pour étudier la distribution des épitopes d’anticorps dans différents virus/vaccins et concevoir de nouveaux antigènes sur la base de ces données. Nous effectuons également des tests fonctionnels in vitro pour évaluer l’efficacité et la portée des anticorps que nous produisons.

Quels sont vos projets pour l’avenir?

Pour l’instant, il s’agit d’installer le laboratoire. Nous avons fait l’acquisition d’équipements, nous avons commencé la recherche et nous faisons appel à différents collaborateurs et collaboratrices dans le domaine, en obtenant des permis et des autorisations pour travailler avec des échantillons de patientes et patients réels, ce qui est l’objectif: améliorer la santé humaine. Nous sommes impatients de mettre en place un vaste réseau de collaboration entre les hôpitaux, les autres chercheuses et chercheurs universitaires de la région et les entreprises pharmaceutiques. Je suis enthousiaste à l’idée de créer ce réseau.

En conjuguant nos efforts, nous pouvons faire des choses qui vont au-delà de ce que nous pouvons réaliser seuls en tant que groupe, tout en accélérant le calendrier de la recherche pour contribuer réellement à la santé humaine de notre vivant. C’est ce que j’espère et ce que je souhaite pour mon laboratoire.

Que pensez-vous de l’EPFL?

L’EPFL est un environnement d’ingénieures et ingénieurs, de personnes qui se consacrent réellement à la conception de nouvelles technologies, de nouveaux outils et de nouvelles méthodes. Et je suis vraiment en phase avec cela. Nous ne proposons pas seulement d’étudier un certain phénomène biologique, mais nous cherchons aussi à créer un outil qui nous permettra d’étudier ce phénomène biologique d’une manière qui n’a jamais été possible auparavant. D’autres personnes peuvent ensuite l’adapter, ce qui peut conduire à de nombreuses nouvelles découvertes. Il s’agit de rendre possible la recherche de demain. C’est ce que j’admire à l’EPFL et c’est pourquoi j’apprécie y travailler.

Unité du Prof. Antanasijevic