La tuberculose est une maladie infectieuse chronique causée par Mycobacterium tuberculosis responsable de 10 millions de cas de maladie active et 1,4 million de décès en 2019. Le vaccin vivant atténué BCG dérivé de M. bovis par Calmette et Guérin il y a 100 ans, représente toujours le seul vaccin antituberculeux autorisé. Cependant, alors que la vaccination des jeunes enfants par le BCG les protège efficacement, elle ne prévient pas la tuberculose pulmonaire à l’âge adulte. Le développement d’un vaccin plus puissant est donc urgemment nécessaire pour contrôler l’épidémie mondiale.
En comparant le BCG à M. bovis et M. tuberculosis, nous avons montré que la région génomique de différence 1 (RD1) est absente de toutes les souches de BCG mais qu’elle est conservée dans tous les isolats virulents de M. bovis et MTB. Les protéines codées par le segment RD1 sont impliquées dans plusieurs processus biologiques et interactions hôte-pathogène importants. Elles comprennent les antigènes immunodominants ESAT-6 et CFP-10, qui concourent à la capacité de MTB à s’échapper du phagosome en rompant la membrane phagosomale du phagocyte hôte, ainsi que les composants structurels du système de sécrétion ESAT-6 (ESX)-1 qui participent à la sécrétion de ces deux antigènes. Nous avons construit des souches de BCG recombinantes capables d’accéder au cytosol comme MTB en clonant le système de sécrétion ESX-1 de MTB ou M. marinum dans le génome du BCG. L’insertion du locus esx-1 de M. marinum dans le BCG (BCG:ESX-1Mmar) a conféré une protection plus forte par rapport au BCG chez la souris, avec une immunogénicité et une efficacité similaires au BCG:ESX-1Mtb mais avec une virulence plus faible. L’expression d’ESX-1 a entraîné une signalisation cytosolique suivant l’axe cGas/STING/TBK1/IRF-3/interféron de type I et une activité accrue de l’inflammasome AIM2 et NLRP3, ainsi que l’augmentation de la fréquence des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques des mycobactéries.
Le BCG est connu pour ses effets protecteurs non-spécifiques qui reposent sur l’immunité entraînée, également appelée mémoire immunitaire innée. Les monocytes et les neutrophiles entraînés présentent une réactivité accrue, y compris des fonctions anti-mycobactériennes améliorées, qui participent aux effets protecteurs du BCG.
Nous évaluerons si le BCG:ESX-1Mmar peut reprogrammer fonctionnellement et durablement les cellules myéloïdes innées, de manière similaire ou différente du BCG, sachant que l’IFN-g et l’IL-1b produits en réponse au BCG et au b-glucan (un autre stimulus d’immunité entrainée canonique), respectivement, favorisent l’immunité entraînée, alors que les IFN de type I induits par MTB au contraire l’empêchent, et que BCG :ESX-1Mmar provoque la sécrétion d’IFN-b par les monocytes in vitro, contrairement au BCG mais à un niveau inférieur par rapport au MTB, et d’IL-1b de manière similaire au MTB mais à un niveau supérieur au BCG.
Nous comparerons BCG:ESX-1Mmar et BCG pour leur capacité à entraîner des monocytes in vitro et à induire une mémoire immunitaire dans le compartiment myéloïde inné in vivo en immunisant des macaques (n=5/groupe). L’hypothèse d’une contribution de l’inflammation systémique précoce et/ou de la présence du vaccin dans la moelle osseuse, qui devraient différer entre BCG:ESX-1Mmar et BCG, à la reprogrammation de la myélopoïèse et à la modification à long terme des monocytes et neutrophiles sanguins sera testée avec une analyse de corrélation multivariée, et in vitro en utilisant un modèle cellulaire basé sur la différenciation de progéniteurs hématopoïétiques en présence de plasma d’animaux immunisés et/ou de monocytes infectés in vitro autologues.
Ce travail collaboratif implique deux équipes aux expertises complémentaires dans le domaine des interactions de MTB avec les cellules immunitaires de l’hôte, de l’immunologie des vaccins, y compris l’immunité entraînée, et des modèles primates non humains. Il devrait accélérer le développement du BCG:ESX-1Mmar en tant que vaccin en élucidant davantage ses modes d’action. Il devrait aussi contribuer à mieux comprendre les mécanismes d’induction de l’immunité entraînée en utilisant BCG:ESX-1Mmar comme outil.