Evaluation chez le macaque cynomolgus challengé par le SHIV-SF162-p3 de l’efficacité vaccinale de la combinaison vecteur rougeole-SHIV/vaccin peptidique ciblant 3 fonctions rétrovirales – ARTT-HIVAC

Au cours d’une première étude NHP, le virus de la rougeole MV-Gag/Env codant les protéines Gag de SIV et Env de HIV-1 (protéine d’enveloppe entière gp120-gp41,) a été administré. La présente étude utilise un nouveau virus de la rougeole codant les protéines Gag de SIV et la sous-unité gp41 de la protéine d’enveloppe de HIV-1 (MV-Gag/gp41). Lors de ces deux études, le même virus de la rougeole codant la protéine Nef SIV a été utilisé.

Au cours de travaux préliminaires réalisés chez la souris, les immunités humorales et cellulaires induites par MV-Gag/gp41 ont été comparées à celles de MV-Gag/Env. De plus, les réponses immunes du virus MV-Gag/gp41 ont été évaluées en présence ou non d’un boost avec 2 fragments protéiques de la sous-unité gp41 adjuvantés avec de l’Alum (fragments qui correspondent aux domaines « Heptad Repeat 1/2 » HR1 et HR2 de la gp41).

Au cours l’étude réalisée chez les NHP, des macaques cynomolgus femelles ont été réparties en deux groupes « vaccin » et « contrôle ». Les animaux du groupe « vaccin » ont été soumis au protocole suivant :

-phase 1 : vaccination avec les virus MV-Gag/gp41 et MV-Nef,

-phase 2 : administrations de domaines de 50-70 acide-aminés des protéines gp41 et Nef en présence d’Alum par voie intramusculaire puis par voie intranasale (voie mucosale). Utilisation des sous-domaines HR1 et HR2 de la gp41 comprenant 3 régions ciblées : 1) le domaine immunosuppresseur, 2) la région « 3 S » et 3) la région MPER « Membrane-Proximal External Region ») ; et d’un sous-domaine structuré de la protéine SIV Nef de 67 acide-aminés.

-phase 3 : pré-challenge viral, rappel des vaccinations MV recombinants et boosts protéiques.

Les animaux du groupe contrôle ont reçu la souche virale schwarz non-modifiée (phase 1), l’adjuvant Alum seul (phase 2) et enfin le virus non-modifié + l’Alum (phase 3).

Les anticorps dirigés contre MV, Nef et gp41 ont été mesurés par ELISA 15 jours post-immunisation.

Les réponses cellulaires contre MV, Gag, Nef et gp41 ont été mesurées 7 jours post-immunisation par ELISPOT.

Des marquages intra-cellulaires de lymphocytes T ont été réalisés en cytométrie post-phase 1, post-phase 3 et post-challenge viral.

A l’issue de la phase d’immunisation, les animaux des 2 groupes ont reçu par voie intravaginale 0.5 AID50 («Animal Infectious Dose 50% ») de virus SHIV162p3, virus clade B tier-2 difficile à neutraliser, une fois par semaine pendant 10 semaines (i.e. challenges répétés à faible dose). Les challenges viraux ont été stoppés après 2 détections successives dans le sang de l’ARN lentiviral par qRT-PCR.

Au cours de la première étude NHP, 0.5 AID50 de SHIV16p3 avaient été administrés par voie rectale dans des singes mâles.

Suite à la vaccination des NHP avec MV-Gag/gp41 et MV-Nef (phase 1), et de façon comparable aux résultats de la première étude NHP, des réponses humorales et cellulaires modérées ont été observées. Les réponses immunitaires anti-gp41 et anti-Nef ont été significativement renforcées par l'administration intramusculaire de rappels protéiques en présence d'Alum (phase 2). L'administration intranasale de rappels protéiques n'a pas induit d'anticorps IgA ou IgG au niveau des muqueuses (phase 2). Globalement, l'immunisation MV-Gag/gp41 et MV-Nef combinée à des rappels de protéines gp41 et Nef n'a pas induit d'anticorps capables de neutraliser l'entrée virale (phases 1-3), comme vérifié dans des tests in vitro contre des virus HIV-1 tier-1, qui sont très sensibles à la neutralisation (travaux réalisés dans le laboratoire de C. Moog).

6 semaines après la dernière vaccination (phase 3), les NHP ont été soumis à une épreuve virale par voie vaginale avec 0.5 AID50 du virus tier-2 SHIV162p3 (infec-tion de 25% des animaux par exposition).

Globalement, les animaux des groupes « contrôle » et « vaccin » ont été infectés à un rythme conforme à la dose de SHIV162p3 utilisée. Sur les 8 singes du groupe « vaccin », 1 animal n’a pas été infecté en dépit de 10 expositions au virus, 2 ani-maux ont présenté une charge virale sanguine de 10^2 virus par ml rapidement indétectable. A l’inverse, dans le groupe « contrôle », 8 animaux sur 8 ont présenté une charge virale >10^4 virus/ml.

Cette étude confirme les résultats obtenus au cours de la première étude NHP, à savoir l’induction d’une immunité capable de réduire significativement la charge virale plasmatique (aire sous la courbe, vaccin vs. contrôle, p= 0,0104, Mann-Whitney). En outre, l’étude des virus intégrés suite à l’infection dans les ganglions lymphatiques n’indique pas de trace de provirus chez 3 singes sur 8 dans le groupe « vaccin » (3/8 soit 37,5% de protection totale). 1 singe issu de ce groupe présente une charge provirale de 8 provirus/1 million de cellules. Dans le groupe contrôle, tous les animaux présentent des provirus dans les ganglions lymphatiques (8/8, pas de protection). Les autres réservoirs étudiés -PBMC et rate- ont confirmé les résultats obtenus pour les ganglions lymphatiques. Au cours de la première étude NHP, parmi les animaux du groupe « vaccin », 3 sur 16 présentaient des charges provirales indétectables dans les ganglion lymphatiques (3/16, 18,75% de protec-tion), contre 0/8 dans le groupe contrôle. Ce résultat de protection vaccinale consti-tue une étape déterminante dans le développement d’un vaccin contre le VIH-1 vectorisé par le virus de la rougeole. Il doit cependant être pondéré en raison du nombre réduit d’animaux utilisés dans le groupe vaccin (8 NHP) qui ne permet pas de définir avec précision le pourcentage d’animaux protégés de l’infection.

Le protocole vaccinal de cette étude comprend l’administration du virus de la rougeole comme vecteur de gp41 HIV et Gag/Nef SIV (MV-SHIV) suivie de l’injection de peptides gp41 et Nef adjuvantés (boosts peptidiques). Les résultats de cette étude renforcent ceux obtenus au cours de la première étude NHP, basée uniquement sur l’administration du virus de la rougeole comme vecteur des antigènes Env entière de HIV et Gag-Nef de SIV (Nzounza et al., NPJ Vaccines, 2021). La première étude NHP a été réalisée par plusieurs partenaires impliqué dans la présente étude, à savoir l’UMR9196, l’institut Pasteur, l’IDMIT et la société Viroxis SAS.

La présente étude montre que la vaccination MV-SHIV suivie des boosts peptidiques induit (i) une protection à l’infection chez 37,5% des animaux (3/8 sans trace de provirus dans les cellules réservoirs en dépit d’une virémie plasmatique mesurable chez 2 d’entre eux, virémie transitoire et intégralement contrôlée), (ii) une diminution de la virémie plasmatique, 6/8 présentent des virémies <10^4 virus par ml contre 0/8 dans le groupe contrôle.

Lors de la première étude NHP, des résultats comparables avaient été obtenus : (i) protection à l’infection chez 3 animaux sur 16 (18,75%, absence d’infection de cellules réservoirs) et infection des cellules réservoirs à la limite du seuil de détection chez 5/16 (10 copies provirales pour 10^6 cellules), (ii) un contrôle de la virémie plasmatique 12/16 (75%) présentent des virémies <10^4 virus par ml contre 1/8 dans le groupe contrôle (12,5%).

Une perspective directe de cette étude consistera à rechercher avec la société Viroxis -partenaire industriel de cette étude- des nouveaux financements afin de mesurer les effets de cette approche vaccinale contre le SIV chez des primates non-humains -dans un contexte de vaccination prophylactique et thérapeutique. En cas d’effet significatif de cette stratégie vaccinale sur la protection à l'infection, le contrôle de la virémie plasmatique, et la survenue d’une immunodéficience acquise, un essai clinique chez un nombre réduit de patients HIV-séropositifs sera envisagé.

Les échecs répétés des essais cliniques des précédents candidats vaccins contre le virus HIV-1 au même titre que l’effet modéré de l’essai vaccinal RV144 ont souligné la nécessité de nouveaux vecteurs vaccinaux avec des nouvelles fonctions immunes ainsi que des stratégies « prime-boosts » combinant des vaccins pré-existants. Une stratégie basée sur l’utilisation du vecteur viral de la rougeole combiné à des boost-protéiques pourrait remplir ces conditions. En effet, nous avons démontré dans une étude initiale qu’un vecteur rougeole exprimant Gag, Env et Nef (measles virus-simian-human immunodeficiency virus, MV-SHIV) induisait le contrôle de la virémie du SHIV162p3. Ce contrôle se traduisait par la réduction de la virémie au pic de près de deux logs, ainsi que par une forte diminution de la charge virale en une semaine (p=0.0001, Wilcoxon test). De plus, les singes vaccinés maintiennent leurs taux de lymphocytes à un niveau > 1000 cellules/µl à la suite des challenges (contrairement aux singes placebos tous en dessous de ce seuil). Ce contrôle de la virémie plasmatique se traduit par une réduction marquée de la taille des réservoirs dans les PBMCs, la rate, les ganglions lymphatiques axillaires et inguinaux et le rectum (comme démontré par un niveau de provirus intégré = 10 copies d’ADN par millions de cellules). De façon intéressante, le contrôle du virus de challenge est corrélé avec la réponse immune cellulaire anti-Gag. Cependant, le vaccin MV-SHIV seul n’est pas capable de retarder l’acquisition du SHIVSF162p3 après des challenges intra-rectaux répétés, ce qui est crucial pour un vaccin contre un virus intégratif comme le HIV. Cela pourrait être dû à l’absence d’anticorps plasmatiques neutralisants de type IgG (contre le SHIVSF162p3 tier-2) et d’IgA mucosaux (au niveau des secrétions rectales) connus pour être associés à une protection complète à l’infection, ou minimalement a un retard d’acquisition du virus. C’est pourquoi, nous proposons dans cette étude de combiner le vaccin MV-SHIV avec des boosts protéiques constitués de la région externe de la sous-unité gp41 de la protéine d’enveloppe de HIV. Ce polypeptide gp41 comprendra 3 domaines fonctionnels très conservés : le domaine immunosuppresseur (ISD) (qui est la cible d’anticorps de type IgA retrouvés dans les personnes « Exposées Non-infectées », EN), le motif « 3S » (qui induit des anticorps inhibiteurs de la lyse cellulaire NK-dépendante) et la région MPER (membrane-proximal external region, reconnue par des anticorps retrouvés chez les patients « EN » et qui possèdent une activité de neutralisation et de blocage de la transcytose virale). Des polypeptides gp41 synthétisés chimiquement en présence ou non de nanoparticules de type PGLA et/ou d’adjuvants (agonistes de TLR4 et TLR7/8) et/ou d’un vecteur MV exprimant la gp41 seront évalués dans un premier temps chez la souris afin de choisir la meilleure stratégie vaccinale (à même d’induire un niveau haut et soutenu d’anticorps circulants et mucosaux anti-gp41). Par la suite, des macaques cynomolgus seront vaccinés avec le vecteur MV-SHIV et boostés par la formulation définie chez la souris, puis challengés intra-vaginalement par le virus SHIVSF162p3. Notre objectif est de produire la preuve de concept de l’efficacité de ce nouveau vaccin/combinaison vaccinale dans la perspective d’un essai clinique de phase I chez l’Homme. A terme ce projet vise à évaluer chez des patients ce candidat vaccin dans des approches prophylactique et thérapeutique.