Développement d'un vaccin ciblant les DC pour induire une immunité muqueuse à neutralisation croisée dans le cas du VIH-1

Development of DC-targeting based vaccine to induce cross-neutralizing mucosal immunity in HIV-1

• Auteur / Autrice : Florian Westrelin
• Direction : Yves Lévy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe LEVY - Physiopathologie et immunothérapies dans l'infection VIH

Mots clés

Mots clés libres

Vaccin

Vih

Immunité

Vaccine

Hiv

Immunity

Résumé

L'essai RV144, le seul à avoir atteint un taux de protection de 31 %, prévoyait une injection de primovaccination avec un vaccin à base d'ADN pour activer les réponses immunitaires cellulaires et des injections de rappel avec la protéine Env recombinante pour générer des réponses anticorps. En effet, les vaccinés ont présenté des réponses des lymphocytes T spécifiques de l'Env et des anticorps non neutralisants dirigés contre la protéine Env (Rerks-Ngam et al., 2009). Cependant, le taux de protection a rapidement diminué, soulignant la nécessité d'améliorer la durabilité de ces réponses protectrices. En outre, les récents essais cliniques Imbokobo et Mosaico, qui ont utilisé des schémas de vaccination similaires, ont montré un taux de protection inférieur à 31 %, ce qui souligne à nouveau la nécessité de proposer de nouvelles stratégies. Notre groupe et d'autres ont ciblé des antigènes vaccinaux pour internaliser des récepteurs spécifiques (DEC-205, CD40, DCIR, LOX-1, Langerin) sur les cellules dendritiques (DC). Les CD sont les principales cellules présentatrices d'antigènes qui peuvent induire et contrôler la quantité et la qualité des réponses immunitaires cellulaires. Elles jouent également un rôle essentiel dans les réponses humorales T-dépendantes (TD) et T-indépendantes (TI). Par conséquent, la délivrance d'antigènes directement aux DC est un domaine d'intérêt pour l'amélioration des vaccins (Pastor et al., 2022). Parmi ces vaccins candidats, nous avons développé un anticorps anti-CD40 humain (IgG4 humaine recombinante) fusionné à une chaîne d'épitopes de cellules T du VIH-1 (dérivés de Gag, Pol et Nef) ou Env qui suscite dans des modèles précliniques des réponses de cellules T fortes et polyfonctionnelles et des réponses d'Ab se liant à Fc Env d'une grande magnitude et d'une grande ampleur, respectivement (Cheng et al., 2018;Godot et al., 2020). Le vaccin CD40.Env est actuellement évalué dans un essai clinique de phase I/II chez des volontaires sains (France, Suisse, NCT04842682) et a donné lieu à des réponses T et B soutenues chez les vaccinés (Levy et al., CROI, Seattle, 2023). Malgré ces résultats très encourageants, nous souhaitons étudier de nouvelles stratégies ciblant les cellules dendritiques, enrichir notre portefeuille de vaccins et cibler le récepteur piégeur LOX-1. Les cellules dendritiques (CD), les cellules B et les macrophages expriment LOX-1 (Delneste et al., 2002 ; Li et al., 2012). LOX-1 reconnaît des ligands endogènes et exogènes, notamment des lipoprotéines modifiées telles que le LDL oxydé (ox-LDL), ainsi que des cellules apoptotiques, des plaquettes activées et certaines bactéries (Huysamen et Brown, 2009 ; Kakutani et al.,2000 ; Oka et al., 1998 ; Parlato et al., 2010 ; Shimaoka et al., 2001). Nous avons rapporté in vitro et dans des modèles animaux d'infection grippale que la signalisation par le récepteur LOX-1 donne la capacité aux cellules dendritiques de conduire la différenciation des cellules B en cellules plasmatiques CCR10+ de la muqueuse sécrétant des anticorps neutralisants (Joo HM.Immunity 2014). Cette capacité unique de LOX-1 le distingue des autres récepteurs de type lectine. En outre, l'antigène délivré aux DC de souris via LOX-1 à l'aide d'un antigène conjugué à LOX-1 anti-souris a suscité des réponses de cellules T CD8+ spécifiques de l'antigène (Delneste et al., 2002 ; Li et al., 2012). Nous visons donc à générer un nouveau vaccin aLOX-1-HIV-1 pour stimuler la différenciation des réponses des cellules T et des réponses Ab neutralisantes durables spécifiques de l'Env au niveau des muqueuses. Pour atteindre cet objectif, nous définissons cinq tâches spécifiques dont le résultat potentiel est d'identifier les voies/mécanismes de l'immunité innée et adaptative associés à l'immunité muqueuse durable par une approche omique incluant : 1) le profilage phénotypique, de signalisation et immunitaire dans les heures et les jours suivant les vaccinations ; 2) la cinétique de la réponse anticorps (Ab) spécifique de l'antigène (liaison, neutralisation, étendue, fonctionnalité) ; 3) la cinétique et la caractérisation des réponses des cellules B spécifiques de l'antigène (masse, cellule unique, maturation) et des cellules T (activation, fonctionnalité, spécificité) ; 4) la persistance des réponses Ab et des réponses des cellules B et T mémoires dans le temps jusqu'à un an après la vaccination.

The design of the RV144 trial, the only trial reaching a 31% of protection rate, included a priming injection with a DNA-based vaccine to activate cellular immune responses and boosters with the recombinant Env protein for generating antibody responses. Indeed vaccinees displayed Env-specific T-cell responses and non-neutralizing antibodies directed against the Env protein (Rerks-Ngam et al.,2009). However, the protection rate rapidly waned and underscored the need to improve the durability of such protective responses. Besides, the recent Imbokobo and Mosaico clinical trials that used similar vaccination designs showed a protection rate lower than 31%, raising the need to propose new strategies again. Our groupand others have targeted vaccine antigens to internalize specific receptors (DEC-205, CD40, DCIR, LOX-1,Langerin) on dendritic cells (DCs). DCs are principal antigen presenting cells that can induce and control the quantity and quality of cellular immune responses. DCs also play an essential role in T-dependent (TD) and T-independent (TI) humoral responses. Therefore, delivering antigens directly to DC is a focus area for improving vaccines (Pastor et al., 2022). We have reported that the delivery of HIV antigens through these receptors, even in minute amounts, induces strong and sustained T- and B-cell responses in vitro and in vivo in animal models, including non-human primates (NHPs) and humanized mice reconstituted with human hematopoietic stem cells (hu-mice) (Pastor et al., 2022). Among these candidate vaccines, we have developed an anti-human CD40 antibody (recombinant human IgG4) either fused to a string of HIV-1 T-cell epitopes (derived from Gag, Pol and Nef) or Env that elicits in preclinical models strong and polyfunctional T-cell responses and Env Fc-binding Ab responses of high magnitude and breadth, respectively (Cheng et al., 2018;Godot et al., 2020). The CD40.Env vaccine is currently under evaluation in a Phase I/II clinical trial in healthy volunteers (France, Switzerland, NCT04842682) and gave raised to sustained T and B responses in vaccinees(Levy et al., CROI, Seattle, 2023). Despite these very encouraging results, we aim to investigate new DC-targeting strategies, enrich our vaccine portfolio, and target the LOX-1 scavenger receptor. Dendritic cells(DCs), B cells, and macrophages express LOX-1 (Delneste et al., 2002; Li et al., 2012). LOX-1 recognizes both endogenous and exogenous ligands, including modified lipoproteins such as oxidized-LDL (ox-LDL), as well as apoptotic cells, activated platelets and certain bacteria (Huysamen and Brown, 2009; Kakutani et al.,2000; Oka et al., 1998; Parlato et al., 2010; Shimaoka et al., 2001). We reported in vitro and in animal models of influenza infection that signaling through the LOX-1 receptor gives the ability to dendritic cells to drive the differentiation of B cells into mucosal CCR10+ plasma cells secreting neutralizing antibodies (Joo HM.Immunity 2014). This unique ability of LOX-1 makes it stand out from other lectin-like receptors. In addition,antigen delivered to mouse DCs via LOX-1 using antigen conjugated to anti-mouse LOX-1 elicited antigen-specific CD8+ T cell responses (Delneste et al., 2002; Li et al., 2012). We thus aim at generating a new aLOX-1-HIV-1 vaccine to drive the differentiation of T cell responses and long-lasting mucosal Env-specific neutralizing Ab responses. To achieve this goal, we define five specific tasks which potential outcome is to identify the pathways/mechanisms of innate and adaptive immunity associated with long-lasting mucosal immunity through an omics approach including: 1) phenotypic, signaling and immune profiling hours and days following vaccinations; 2) kinetics of antigen-specific antibody (Ab) response (binding, neutralizing,breadth, functionality); 3) kinetics and characterization of antigen-specific B (bulk, single cell, maturation) and T cell responses (activation, functionality, specificity); 4) persistence of Ab responses, and memory B and T cell responses over time up to 1 year after vaccination.