Efficacy of active immunotherapies against cytokines and consequences of anti-TNF vaccination in infectious models

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est le rhumatisme inflammatoire le plus fréquent. Cette maladie s’accompagne d’une hyperplasie de la membrane synoviale qui entoure les articulations. La formation du pannus synovial est sous la dépendance de cytokines pro-inflammatoires et pro-angiogéniques. Les immunothérapies anti-TNF utilisées dans le traitement de la PR présentent des inconvénients (perte d’efficacité, risque infectieux), ce qui laisse la place pour le développement d’une stratégie vaccinale anti-TNF. Dans la première partie de mes travaux, nous avons développé des vaccins anti-VEGF afin d’étudier les liens entre angiogenèse et inflammation dans l’arthrite expérimentale au collagène (AEC). Dans la deuxième partie, nous avons développé un vaccin anti-TNF de souris afin d’évaluer les conséquences de la neutralisation du TNF-α par la vaccination dans des modèles infectieux. Le ciblage du VEGF avec un vaccin constitué de VEGF entier ou de peptides du VEGF couplés à la KLH, a permis une protection clinique et histologique dans l’AEC. Dans notre deuxième axe de recherche, nous avons développé un vaccin anti-TNF de souris (TNF-KLH). Ce vaccin est aussi efficace que l’etanercept dans l’AEC, mais n’augmente pas le risque infectieux dans un modèle d’infection à Mycobacterium tuberculosis. Dans le modèle d’infection à Listeria monocytogenes, TNF-KLH n’augmente pas la charge bactérienne et n’induit pas de mortalité, contrairement à l’etanercept. Mes travaux de thèse montrent que la stratégie vaccinale anti-cytokine est efficace dans l’arthrite, et que le ciblage du TNF par une telle stratégie ne semble pas altérer la réponse anti-infectieuse dans nos modèles.Rheumatoid arthritis (RA) is the most frequent inflammatory rheumatism. This disease is accompanied by hyperplasia of the synovial membrane surrounding the joint. Pannus formation is controlled by pro-inflammatory and pro-angiogenic cytokines. Anti-TNF immunotherapies used in the treatment of RA presents many drawbacks (loss of efficacy, infections), which leaves some place for the development of an anti-TNF immunization strategy. In the first part of my work, we developed an anti-VEGF vaccine to study the links between angiogenesis and inflammation in collagen-induced arthritis (CIA) model. In the second part, we developed a mouse anti-TNF vaccine to assess the consequences of the neutralization of TNF-α by vaccination in infectious models. Inhibition of VEGF with a vaccine consisting of whole VEGF or VEGF peptide coupled to KLH, showed a clinical and histological protection in the CIA model. In the second part of my work, we developed a mouse anti-TNF vaccine (TNF-KLH). This vaccine is as effective as etanercept in CIA, but does not increase the risk of infection in Mycobacterium tuberculosis model. In Listeria monocytogenes model, unlike etanercept, immunization with TNF-KLH does not increase the bacterial burden and mortality. My work contributed to the development of active anti-VEGF vaccine and our results show a partial protection with this strategy. Also, we demonstrate that targeting TNF by active immunotherapy does not alter the immune response in our models of infections

Etude de l’efficacité des stratégies d’immunothérapies actives anti-cytokine et évaluation des conséquences de la vaccination anti-TNF dans des modèles infectieux

Rheumatoid arthritis (RA) is the most frequent inflammatory rheumatism. This disease is accompanied by hyperplasia of the synovial membrane surrounding the joint. Pannus formation is controlled by pro-inflammatory and pro-angiogenic cytokines. Anti-TNF immunotherapies used in the treatment of RA presents many drawbacks (loss of efficacy, infections), which leaves some place for the development of an anti-TNF immunization strategy. In the first part of my work, we developed an anti-VEGF vaccine to study the links between angiogenesis and inflammation in collagen-induced arthritis (CIA) model. In the second part, we developed a mouse anti-TNF vaccine to assess the consequences of the neutralization of TNF-α by vaccination in infectious models. Inhibition of VEGF with a vaccine consisting of whole VEGF or VEGF peptide coupled to KLH, showed a clinical and histological protection in the CIA model. In the second part of my work, we developed a mouse anti-TNF vaccine (TNF-KLH). This vaccine is as effective as etanercept in CIA, but does not increase the risk of infection in Mycobacterium tuberculosis model. In Listeria monocytogenes model, unlike etanercept, immunization with TNF-KLH does not increase the bacterial burden and mortality. My work contributed to the development of active anti-VEGF vaccine and our results show a partial protection with this strategy. Also, we demonstrate that targeting TNF by active immunotherapy does not alter the immune response in our models of infections.La polyarthrite rhumatoïde (PR) est le rhumatisme inflammatoire le plus fréquent. Cette maladie s’accompagne d’une hyperplasie de la membrane synoviale qui entoure les articulations. La formation du pannus synovial est sous la dépendance de cytokines pro-inflammatoires et pro-angiogéniques. Les immunothérapies anti-TNF utilisées dans le traitement de la PR présentent des inconvénients (perte d’efficacité, risque infectieux), ce qui laisse la place pour le développement d’une stratégie vaccinale anti-TNF. Dans la première partie de mes travaux, nous avons développé des vaccins anti-VEGF afin d’étudier les liens entre angiogenèse et inflammation dans l’arthrite expérimentale au collagène (AEC). Dans la deuxième partie, nous avons développé un vaccin anti-TNF de souris afin d’évaluer les conséquences de la neutralisation du TNF-α par la vaccination dans des modèles infectieux. Le ciblage du VEGF avec un vaccin constitué de VEGF entier ou de peptides du VEGF couplés à la KLH, a permis une protection clinique et histologique dans l’AEC. Dans notre deuxième axe de recherche, nous avons développé un vaccin anti-TNF de souris (TNF-KLH). Ce vaccin est aussi efficace que l’etanercept dans l’AEC, mais n’augmente pas le risque infectieux dans un modèle d’infection à Mycobacterium tuberculosis. Dans le modèle d’infection à Listeria monocytogenes, TNF-KLH n’augmente pas la charge bactérienne et n’induit pas de mortalité, contrairement à l’etanercept. Mes travaux de thèse montrent que la stratégie vaccinale anti-cytokine est efficace dans l’arthrite, et que le ciblage du TNF par une telle stratégie ne semble pas altérer la réponse anti-infectieuse dans nos modèles

Tumor Necrosis Factor-Alpha Targeting Can Protect against Arthritis with Low Sensitization to Infection

Tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) blockade is an effective treatment for rheumatoid arthritis (RA) and other inflammatory diseases, but in patients, it is associated with reduced resistance to the infectious agents Mycobacterium tuberculosis and Listeria monocytogenes, among others. Our goal was to model infection and arthritis in mice and to compare etanercept, a currently used anti-TNF-α inhibitor, to an anti-TNF-α vaccine. We developed a murine surrogate of the TNF-α kinoid and produced an anti-murine TNF-α vaccine (TNFKi) composed of keyhole limpet hemocyanin conjugated to TNF-α, which resulted in anti-TNF-α antibody production in mice. We also used etanercept (a soluble receptor of TNF commonly used to treat RA) as a control of TNF neutralization. In a mouse model of collagen-induced arthritis, TNFKi protected against inflammation similar to etanercept. In a mouse model of acute L. monocytogenes infection, all TNFKi-treated mice showed cleared bacterial infection and survived, whereas etanercept-treated mice showed large liver granulomas and quickly died. Moreover, TNFKi mice infected with the virulent H37Rv M. tuberculosis showed resistance to infection, in contrast with etanercept-treated mice or controls. Depending on the TNF-α blockade strategy, treating arthritis with a TNF-α inhibitor could result in a different profile of infection suceptibility. Our TNFKi vaccine allowed for a better remaining host defense than did etanercept