Development of a multi-antigenic MVA therapeutic vaccine against Tuberculosis and analysis of tuberculous antibiotics influence on its immunogenicity

La tuberculose (TB), maladie pulmonaire causée par le Mycobacterium tuberculosis (Mtb), reste la première cause de mortalité par un agent infectieux. La TB est responsable de près de 1,7 million de morts et de 10,4 millions de nouveaux cas par an dans le monde. L’émergence et la propagation de souches bactériennes multi-résistantes aux antibiotiques (MDR) représentent une menace majeure grandissante et reflètent l’efficacité partielle des thérapies actuelles. Le traitement des patients atteints de TB-MDR est constitué actuellement de combinaisons d’antibiotiques, souvent toxiques, administrés pendant une longue durée, avec une efficacité limitée. Il existe donc un besoin urgent de développer de nouveaux traitements antituberculeux. L’immunothérapie, dont l’objectif est d’améliorer la réponse immunitaire de l’hôte contre le Mtb, représente une approche complémentaire intéressante dans le but de diminuer la durée et d’augmenter l’efficacité des traitements actuels de la TB-MDR. Le premier objectif de cette thèse a été de caractériser un nouveau vaccin thérapeutique, basé sur le virus de la vaccine modifié d’Ankara (Modified Vaccinia virus Ankara, MVA), le MVATG18598, qui exprime dix antigènes représentatifs des trois phases de l’infection par Mtb. En utilisant différentes lignées de souris, nous avons montré que la vaccination par MVATG18598 entraîne l'induction de réponses spécifiques cellulaires et humorales. Les cellules T produisent plusieurs cytokines de type Th1 et présentent une activité cytolytique. Dans des modèles murins d’efficacité, le MVATG18598, associé à un traitement antibiotique, réduit significativement la charge bactérienne dans les animaux infectés ainsi que le taux de rechute de la maladie après l’arrêt du traitement. Le deuxième objectif de cette thèse a été d'analyser l'impact des antituberculeux sur l'immunogénicité du vaccin MVATG18598. Nous avons montré que les antibiotiques de première ligne, et principalement l’isoniazide, diminuent la réponse immunitaire Th1 induite par le MVATG18598. De plus, nous avons démontré que la réponse humorale induite par le candidat vaccin est modifiée et s’oriente vers une augmentation du rapport IgG1/IgG2a en présence d’antibiotiques. En conclusion, nous montrons qu'un vaccin immunothérapeutique, tel que le MVATG18598, a la capacité de contribuer au contrôle de la tuberculose en augmentant l'efficacité des traitements antituberculeux. De plus, nos résultats indiquent que les antibiotiques modulent la réponse immunitaire induite par le vaccin, données devant être prises en compte lors du développement des futures stratégies immunothérapeutiquesTuberculosis (TB), a lung disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb), remains the leading cause of death worldwide from an infectious disease. TB is responsible for an estimated 1,7 million of deaths and 10,4 million new cases annually. The emergence and spreading of multidrug resistance (MDR) Mtb strains represent a major global threat and reflect limitation of current treatments. Patients with MDR-TB are currently treated with multiple drug regimens, often toxic, given for long durations, with a limited efficacy. Therefore, developing novel TB therapies is urgently needed. Immunotherapy aiming at triggering specific immune response against Mtb represents an attractive approach to shorten the duration and increase the efficacy of current MDR-TB treatment. The first aim of this PhD project was to characterize a novel therapeutic vaccine, based on the Modified Vaccinia virus Ankara (MVA), MVATG18598, expressing ten antigens representative of the three phases of Mtb infection. Using different strains of mouse, we showed that MVATG18598 vaccination is able to trigger Mtb antigens-specific humoral and cellular responses. Both CD4 and CD8 T cells display the capacity to produce multiple Th1-cytokines together with cytolytic activity. In post-exposure mouse models, MVATG18598 combined with an antibiotic regimen decreases significantly the bacterial burden in lungs of infected mice as well as the disease relapse rate after treatment completion. The second aim of this project was to analyze the impact of TB antibiotics on the immunogenicity of the MVATG18598 vaccine. We showed that first-line antibiotic regimen, mostly isoniazid, decreases antigen-specific Th1 immune response triggered by MVATG18598 vaccination in mice. Moreover, we demonstrated that Mtb-specific antibody response induced by the vaccine candidate is modified and shifted towards an increase of IgG1/IgG2a ratio in presence of drugs. Altogether, these results illustrate that immunotherapeutic vaccine such as MVATG18598 has the capacity to contribute to the control of TB by improving efficiency of anti-TB drugs treatment. In addition, our results indicate that antibiotics are able to modulate vaccine-induced immune response, a feature to consider for the future development of immunotherapie