Cours

Immunomodulation et vaccination thérapeutiques II

Fanny Monneaux

UPR 9021 CNRS StrasbourgF.Monneaux@ibmc.u-strasbg.fr

Le dilemme d’une réponse immunitaire efficace

Distinguer le « soi » du « non soi »Distinguer le « soi » du « non soi »

Tolérance au soi

Précurseur des cellules T

SELECTION POSITIVE Thymocyte 4Thymocyte 3

(autoréactif)Thymocyte 2(autoréactif)

Thymocyte 1

SELECTION NEGATIVE

Ignorance immunologique

Anergie

Délétion

L h t TCellules T régulatrices

Lymphocyte T autoréactif

Lymphocyte T effecteur CD4+ ou CD8+

Lymphocyte autoréactifLymphocyte autoréactiftolérant

De la physiologie à la pathologie

Lymphocyte autoréactifSystème neuro-endocrinientolérant

EnvironnementI f ti ll ti édi t

Gènes

Infections, pollutions, médicaments

Lymphocyte autoréactifpathogène

Glandes endocrinesDiabète insulino-dépendant

Peaupemphigus

Organe hématopoïétique

MAI

Organe hématopoïétiqueanémie hémolytique

Reinssyndrome de Good Pasture

Œil et SNClé lMAI sclérose en plaques

Tube digestif et foiecrohn

Articulations, peau, reinspolyarthrite rhumatoïdelupusconnectivites

Les maladies autoimmunes

Diabète autoimmun de type I:destruction des cellules β du pancréas (insuline)

Polyarthrite rhumatoïde600 000 pers. en F., 2M en Europe

β p ( )200 000 patients en France

Sclérose en plaques: destruction de la myéline du SNC, 50 000 patients en France

Lupus érythémateux disséminé50 000 patients en France, 5M (monde)

Le lupus érythémateux disséminé (LED)causes et conséquencescauses et conséquences

Origine multigénique

E è t ReinsEvènements environnementaux LED -autoanticorps

-réponse T autoimmuneAtteintes

multisystémiques

ReinsSNCPeauarticulations

Dysfonctionnement immunologique

Quelques chiffres: 30 000 patients en France (1/2000), 1.4 M Américains Q q 30 000 patients en France (1/2000), 1.4 M Américains 9/10 sont des femmes (1/700)Taux de mortalité à 10 ans: 15%

Pl d 100 t A l lé l i lé li éPlus de 100 autoAg : complexes supramoléculaires: nucléosome, splicéosome

Quelques exemples de manifestations cliniques

Mains de Jaccoud : déviation cubitale des doigts ; pouce en ZMains de Jaccoud : déviation cubitale des doigts ; pouce en Z.

Lupus aigu cutané visage et décolleté.p g g

Glomérulonéphrite lupique (immunofluorescence directe) : dépôts diffus d'IgG et de C1q dans le glomérule, les vaisseaux et les tubeset les tubes.

Anormalités typiques du système immunitaire dans le lupus

-T lymphocytes (Th, CTL, NK cells, Treg)

-B cell hyperactivation

-Antigen-presenting cells (B cells, DCs, macrophages, endothelial g p g ( , , p g ,

cells…)

T ffi ki (B ll T ll )-Trafficking (B cells, T cells)

-Lymphokines (e.g. IL-2, IFN-γ, IL-6, IL-10, TNF)

-Costimulation molecules (e.g. B7-CD28, CD40-CD40L)

Spécificités antigéniques et prévalences des principaux autoAc associés au LEDprincipaux autoAc associés au LED

• AutoAc dirigés contre le nucléosome, ses constituants et les protéines associées: ADNdb (40-90%), ADNsb (50-87%), histones H1, H2A, H2B, H3, H4 (30-80%), nucléosomes (72%), PARP (35%), Ku, protéines de 70kD et 80kD (5-10%), PCNA/cycline, activateur de l’ADN δ polymérase (< 5%)

• Autoanticorps dirigés contre le splicéosome:Protéines hnRNP A1, A2/B1, B2 (20-40%), protéines SmB/B’, D, E, F, G (5-30 %),

Nucléosome:Structure cristallograpique

à 2.8 Å(Luger et al, 1997)protéines SmB/B , D, E, F, G (5 30 %),

protéines 70K, A et C de U1 snRNP (20-35%), U1RNA (10-20%)

(Luger et al, 1997)

70KRNA U1

• Autoanticorps dirigés contre la particule Ro : Protéines Ro60 & Ro52 (30-50 %), La/SSB (18-26%),

ARN hY (ND)

A

B/B'ARN hY (ND)

A t ti di i é t l ib

C

B/B

D

• Autoanticorps dirigés contre le ribosome:Protéines ribosomales P0, P1, P2 (10-20%) E,F,G

Splicéosome:Modèle de la particule U1snRNP

Spontaneous disease models of lupusSome strains of mice spontaneously develop lupus-like disorders Like patients with SLE, these mice present a diversity of disease patterns

• (NZBxNZW)F1 mice (H-2d/z)The disease in NZB mice (½ life 18 mo, both sexes) is characterized mostly by a type of haemolytic anaemia that is Coombs positive y p(anti-red cell Abs), and this can be associated with variable production of ANAs, GN and lymphomasy p

Cross female NZB (H-2d) x male NZW (H-2z)( ) ( )

½ life 7-8 mo (females), anti-DNA Abs, ANA, severe renal disease, generalized lymphocyte d f idysfunction

• MRL-lpr/lpr mice (H-2k)

lpr mutation (Fas gene mutation non functional receptor) ½ lif 4 5 (f l & l )

p p ( )

½ life 4-5 mo (females & males)lymphoproliferative syndrome, progressive accumulation of CD4-/CD8- T cells, IC mediated nephritis rheumatoid arthritis vasculitisIC-mediated nephritis, rheumatoid arthritis, vasculitis ANA, RF

• (SWR xNZB) F1 or SNF1 (H-2q/b)

½ life 4-8mo (females)Severe GN, anti-DNA, anti-nucleosome Abs

• (SWR xNZB) F1 or SNF1 (H 2 )

Intérêt de ces modèles

Etude des effets

- de certaines sous-populations cellulaires (B/T qualitatif quantitatif)- de certaines sous-populations cellulaires (B/T, qualitatif, quantitatif)

-de certains gènes de susceptibilité (MHC ou non-MHC)

de certaines fonctions liées à l’apoptose o à l’élimination des débris cell laires-de certaines fonctions liées à l’apoptose ou à l’élimination des débris cellulaires

-du rôle de l’autoantigène

d f i f d d édi i i-de facteurs environnementaux sur un fond de prédisposition

-de divers traitements

Le LED: quels traitements?

Souvent administrés à fortes doses dans les ImmunosupresseursImmunomodulation

Souvent administrés à fortes doses dans les phases d’exacerbation de la maladie

Traitements agressifsAffectent l’ensemble des cellules du

système immunitairesystème immunitaire

Effets secondaires néfastesInfection

Adaptées au type et à la gravité de la maladie:

aspirine (2 3 g/j) et anti inflammatoires non stéroïdiens (AINS) non pyrazolés:-aspirine (2-3 g/j) et anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) non pyrazolés:

-antimalariques (ex Plaquénil®): inhibe activation TLR, down regulation IFN-α et présentation antigénique.

-méthotrexate (antifolique) surtout dans les néphropathies prolifératives: inhibition de la synthèse ADN et ARN

-corticothérapie: prednisone (ex Cortancyl®/oral, Solumedrol®/iv): inhibe réponses B et T, inhibe activité NFkB

-immunosuppresseurs: cyclophosphamide (Endoxan®) et azathioprine (Imurel®)*

→ contrôle des effets secondaires individuels !

*Prédisposerait à certains cancers et au décès des patients lupiques (Isenberg, 2004)

Traitements du LED: nouvelles pistes

IL-6IL-15

IL-18IL-1

TNF

IL-10BLyS

IFN-α

CD40CD40L CD40L

CD20CD22 CD40

DCTB7CD28CTLA4

BCD20

BAFFR

B7

BLyS/BAFF

IFN

MΦFcR

TNFTNF

IL-6IL-15

IL-18IL-1

TNF

IL-10BLyS

IFN-α

CD40CD40L CD40L

CD20CD22 CD40

DCTB7CD28CTLA4

BCD20

BAFFR

B7

BLyS/BAFF

IFN

MΦFcR

TNFTNF

Cibler les lymphocytes B

-CD20: rituximab (Roche), not successful in generalized lupus or nephritis specificdesigned studies.CD22 t b (Pfi ) h II d i d f t t d h d-CD22: epratuzumab (Pfizer): a phase II dose ranging and safety study showed

significant improvements in Bilag score. Phase III in late 2010.-BLyS, APRIL and their receptor

*Atacicept (soluble receptor that binds BlyS and APRIL), Merck-Serono, Phase III.*Belimumab (neutralizing anti-BlyS mAb), Human genone science: phase II and IIImet end-points (improvement SLEDAI) over 3000 patients: FDA approval- Benlysta

Cibl t i l h t B LJP394/Ed tid

p ( p ) p pp y

Cibler certains lymphocytes B: LJP394/Edratide

LJP394: Stratégies d’immunorégulation des cellules B autoréactives dans le LED par une construction mimant l’Agautoréactives dans le LED par une construction mimant l Ag

LJP 394 ou RiquentTM (La Jolla pharmaceuticals): plate-forme nonLJP 394 ou RiquentTM (La Jolla pharmaceuticals): plate-forme nonimmunogène de triéthylène glycol sur lequel 4 oligonucléotides (20-mer) dbsont liés de manière covalente (Mr 54 kDa). Cible les Ig de surface des LB-anti-ADN.

immunogène de triéthylène glycol sur lequel 4 oligonucléotides (20-mer) dbsont liés de manière covalente (Mr 54 kDa). Cible les Ig de surface des LB-anti-ADN.

Anti-ADN natifAnti-ADN natif

LBautoréactif

LBautoréactif activité LBactivité LBautoréactifautoréactif

Oligonucléotides(ADN)

Oligonucléotides(ADN)

Fixation sur les Ac membranaires, bras prévus pour ponter ces Ac membranaires, induction d’anergie ou d’apoptose des LB autoréactifs

E d i i i lEtudes initiales:

-chute rapide des taux d’Ac anti-DNAéd ti d 58% d t d’A ti ADN è 8 i d t it t ( 58 ti t-réduction de 58% des taux d’Ac anti ADN après 8 semaines de traitement (n=58 patients

anti-DNA positifs, vs placebo)-bonne tolérance

Ensuite:

i d h fi i d i l / / h dEssai de phase III fini depuis le 17/12/02; autres phases III décevantesMolécule étudiée depuis le début des années ‘90 dans au moins 15 essais cliniques sur > 800 patients lupiques sur au moins 10 ans.

Aucun effet adverse, prise 100 mg/semaine/i.v. pendant 46 sem, ↓ anti-ADNdb, plus faible incidence des épisodes rénaux de 20-25% (réduction du risque de rechute de la néphropathie) mais pas d’efficacité Arrêt de ces études en 2009néphropathie) mais pas d efficacité. Arrêt de ces études en 2009.

Stratégies d’immunorégulation dans le LED en ciblant les CDR des Ac

FR : « framework » ou séquence de base, résidus invariants

CDR : région hypervariable déterminant la complémentarité avec l’antigène

q ,

Ed id id hé i (19 ) d CDR1 à d A i ADN “ h è ”-Edratide: peptide synthétique (19 aa) du CDR1 commun à des Ac anti-ADN “pathogènes”

* i bl d d i l i d i d β*serait capable de réduire la réponse T en induisant du TGF-β(induction de Tregs)*prolonge la survie des souris lupiques en améliorantl’atteinte rénale

-2 phases I: très bonne tolérance-Phase II (Teva, essai PRELUDE), double aveugle vsplacebo, 340 patients ayant reçu le peptide en s.c. toutes lessemaines (26): résultats décevants

IL-6IL-15

IL-18IL-1

TNF

IL-10BLyS

IFN-α

CD40CD40L CD40L

CD20CD22 CD40

DCTB7CD28CTLA4

BCD20

BAFFR

B7

BLyS/BAFF

IFN

MΦFcR

TNFTNF

Cibler les lymphocytes T/ costimulation

-CD40-CD40L: taux sériques élevés de CD40L corrélés aux taux d’ac anti-ADN

d i ( / ) d i i ddeux Ac anti-CD40L (BG9588 et IDEC131/ Antova), arrêt des essais suite à des

complications thromboemboliques. Expression de CD40L à la surface des

plaquettes activées

-CTLA-4: Abatacept (protéine de fusion formée du CTLA-4 et du fragment Fc

d’une IgG1/Bristol-Myers-Squibb). Inhibe l’intéraction activatrice B7-CD28.

Essai de phase II/III chez des patients avec un lupus rénal en cours.

-ICOS: Augmentation de l’expression ICOS sur T de patients. ICOS: molécule

costimulatrice, aussi impliquée dans la formation de B mémoire et dep q

plasmocytes. AMG557 (Ac anti-B7RP1 humanisé, Amgen), actuellement en

phase I.phase I.Cibler les lymphocytes T autoréactifs

Sur quelles cibles intervenir??

MHC class IIMHC class II Specific AutoAbs Specific AutoAbs productionproduction

TCRTCR

productionproductionAutoantigenAutoantigen

Plasmocyte

APC

Plasmocyte

Proliferation Proliferation

CD4CD4 Activation Activation

B

Epitope BCD40LCD40L CD40CD40 BCRBCR

Epitope BEpitope T

Stratégies pour le développement de traitements spécifiquesEx: le lupus

Pre-autoimmune mice

p

Dose?

B

300

400

500mAU 9.45

5

Dose?Route?Frequency?

orTh

5 10 15 Min

0

100

200

Mice with an established lupusAPC

Recognized by CD4+ T cells

Peptides from the VH domain of anti-

Eluted from MHC class II molecules

Peptide synthesis (high purity) Administration to animals

CD4 T cells DNA Abs

Identification of sequences able to modulate the autoimmune response

class II molecules

(high purity)p

Le splicéosomeautoantigène majeur du LEDautoantigène majeur du LED

U1 RNP ti lU1-snRNP particle

U1-70K protein

448159 73p30

104 183RNP 80

241 303Arg/Ser

348 389Arg/Ser

RS RS RS RS RS RS

144

151151

Synthèse de 20 peptides chevauchants

Cas du peptide phosphorylé P140

- Groups of 9 pre-lupus MRL/lpr mice - injection iv/ peptide in saline- injection iv/ peptide in saline- 4 administrations at wks 4, 6, 8, 12- 100µg/injection- Phosphorylated peptide 131-151 U1-70KPhosphorylated peptide 131 151 U1 70K

Viability

60

80

100

20

40 p=0.006

P t i i 25% 75%

0

0 20 40 60 80

weeksProteinuria: 25% vs 75%Anti-dsDNA: 29% vs 75% (24wks)

In patients, P140 induces IL-10 secretion by Th cells but no proliferation

hout

pep

tide

14

1645 SLE patients, n=16 Control, n=14

e / [

IL-1

0] w

ith

10

12

14

P140

50% (8/16) p=0.009 7% (1/14)

0] w

ith p

eptid

e

4

6

8ScP

Rat

io [I

L-10

0

2

BO

G SIE

MA

H

BEC TU

A

BO

U

BO

N

BA

L

BA

Y HIP

LOR

WA

C

HER

PEU BR

I

HA

R

RIC

MIM

AD

O

TES

POR

SAL

MIL

SPÏ

AR

D

CH

A

SAD

CLA

BO

T

LEF

B M B B B B B L W H P H M A P A C S B

- IFN-γ & IL-4 negative - blocked by anti-class II DP/DR/DQ

! Peptide non phosphorylé, au contraire,- n’a aucun effet protecteur chez la souris- n’empêche pas la prolifération des cellules T humaines

Phase IIa clinical trial

30

- 3 s.c. administrations (days 1, 15, 29)200 or 1000µg / injection

Anti-dsDNA Ab

10

20

30

200 µg1000 µg

- 200 or 1000µg / injection - 10 SLE patients / group

-10

0

10

dsD

NA

ge

aver

age

(%)

Group 2 (1000µg)

-30

-20An

ti-d

rela

tive

ch

ang

-24%

Group 1 (200µg)

-50

-40

Day 1 Day 8 Day 15 Day 29 Day 43 Day 57 Days: 1 8 15 29 43 57

SLEDAI

Group 1: 7.8 7.2 5.6 6.4 4.8 4.8 (- 40%)Group 2: 9.0 9.0 8.2 7.6 7.4 7.0 (- 19%)

Phase IIb clinical trial

S. America & E. Europe

Phase IIb clinical trial

- s c administrations125 lupus patients

s.c. administrations- two doses + placebo (3 arms)- 12-week treatment period

(total study duration 24 weeks)-double-blind randomized-double-blind, randomized

Interim results:The primary efficacy measure was a 'SLEDAI response' defined as a decrease of at least 4 points in the SLEDAI scoredefined as a decrease of at least 4 points in the SLEDAI score.The 200µg dose of Lupuzor™ administered every four weeks was statistically significantly superior to placebo (p = 0.015).

APC D l tiMécanisme d’action?

Antagonism:

APC Th Deletion

Competition No T cell expansion.

Anergy

APC Th

Antagonism:

APC Th Anergy

Anergy

T cell expansion butPartial agonism (APL): T reg

-

+

APC Thp

modulation of signaling events. APC Th

► Interagit-il avec un autre récepteur qui influence une cascade d'activation intracellulaire?intracellulaire? ►Agit-il sur certaines sous-populations régulatrices/cytotoxiques(Treg, Tr1, NKT, NK, ….) ?

Le peptide P140 inhibe la réponse T CD4 vis-à-vis d’autres peptides du splicéosome

p=0.002p=0.002

8

10p=0.006

p=0.02

4

6p=0.0004 p=0.0005

MRL/lpr 12 weeksP140 183-202

2

35-54 47-59 35-55 45-57 97-119PBS-treated

P140-treated

70K 70K U1A U1A A2 A297 119SmD1

….mais ce n’est pas un immunosuppresseur !

P140i.v.

P140i.v.

P140i.v.

P140i.v. Virus sang Sang

6 8 10 12 14 16 18 20 224

Age (semaines)Age (semaines)

95

Poids18000

Ac anti-virus Prolifération / épitope T CD4

80

85

90

Titre 10000

14000

30

40PBSP140

60

65

70

75 T

2000

6000

10

20

0 5 10 15 20 25 30

Jours post-infectionNon

traitéestraitées

0 5 10

Peptide HA (µg/puits)

Les souris MRL/lpr traitées résistent normalement à une infection par le virus de la grippe !

IL-6IL-15

IL-18IL-1

TNF

IL-10BLyS

IFN-α

CD40CD40L CD40L

CD20CD22 CD40

DCTB7CD28CTLA4

BCD20

BAFFR

B7

BLyS/BAFF

IFN

MΦFcR

TNFTNF

Un grand nombre de cytokines sont dérégulées chez les patients

TNF-α:

Les taux de TNF-α sont augmentés chez les patients. Augmentation associée à l’activité de la maladie

Utilisation de l’infliximab: amélioration de la synovite

augmentation des taux d’Ac anti-DNA

IFN-α:IFN-α:Taux sériques corrélés à l’activité de la maladie + lupus induits par IFN-α

Phase I: Acm humain (MEDI-545): n=45, administration i.v., étude de doses (0.3 à 30 mg/kg)

Data suggèrent une amélioration de la maladie. Phase II en recrutement.

IL1:Les taux d’IL1 sont augmentés chez les patients. Augmentation associée à l’activité de la maladie

2 études phase I (4 et 3 patients) utilisant l’Anakinra (anti-IL1Rα): résultats mitigés

IL10:Taux d’IL10 sont augmentés chez les patients . Augmentation associée à l’activité de la maladie

Evaluation d’un Ac murin dans une étude ouverte chez 6 patients (lupus actif corticodépendant)

éd ti d lé i t é t d if t ti ti l iréductions des lésions cutanées et des manifestations articulaires

amélioration du SLEDAI

réduction de la corticothérapiep

cytokine anti-inflammatoire, trop d’effets opposés: pas de développement futur

résultats prometteurs ciblant l’IL12, IL-17, IL-18, IL-21 et IL-23

IL6:Taux élevés, au cours du lupus actif, notamment neuropsychiatrique

Evaluation d’un Acm anti-IL6R (tocilizumab), phase I: n=16, iv, 12 semaines, 3 doses (2, 4 ou 8mg/kg)

Bien toléré

diminution activité de la maladie (7/15)

diminution fréquence plasmocytes

Cibler les composants intracellulaires

Syk: Tyrosine kinase impliquée dans la transduction du signal. Sur-exprimée dans

les cellules T de patients lupiques.

-inhibition (R788-Fostamatinib/Rigel pharmaceuticals Inc) inhibe la

progression de la néphrite chez les souris BW, empêche le développement

de la dermatite chez la souris MRL/lpr.

-résultat phase II chez des patients PR (n=189) très encourageants.

mTOR: régulateur de la croissance cellulaire et de la prolifération.

-inhibition par Rapamycin (aussi appelée sirolimus, rapamune).

-prévient le développement du lupus chez les souris BW et MRL/lpr

-résultats préliminaires sur 9 patients lupiques réfractaires aux

traitements conventionnels: bonne tolérance et efficacité

-Phase II conduite par Wyeth Pharmaceuticals en cours

Objectifs: prise en charge mieux adaptée du lupus Objec s: p se e c ge eu d p ée du upus

plusieurs essais cliniques, des succès et des échecs, plusieurs nouvelles approches originales

Meilleure compréhension du lupus nécessaire pour ledéveloppement de nouvelles drogues:

-stimili initiateurs de la réponse autoimmunestimili initiateurs de la réponse autoimmune-cascade d’événements impliqués dans les poussées

Maximiser les effets thérapeutiques-diviser les patients en fonction des

ibili é é é i d é isusceptibilités génétiques, des mécanismespathogènes, des phases de la maladie