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Caractérisation du mécanisme d’action de PapMV et évaluation de son potentiel dans la lutte contre les infections et le cancer

Lebel, Marie-Ève (2016). Caractérisation du mécanisme d’action de PapMV et évaluation de son potentiel dans la lutte contre les infections et le cancer Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en immunologie et virologie, 225 p.

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Résumé

Le développement de vaccins sécuritaires capables de générer une réponse immunitaire cellulaire, essentielle pour protéger contre la plupart des infections persistantes et des cancers, est encore aujourd’hui un défi. Une des méthodes utilisées pour augmenter l’efficacité de ces vaccins est de les combiner avec un adjuvant. Cependant, encore peu d’adjuvants sont autorisés pour l’utilisation chez l’humain et ceux qui le sont ont un mécanisme d’action parfois mal défini et engendrent principalement une réponse immunitaire de type humoral. Ainsi, l’élaboration de nouveaux adjuvants et de nouvelles méthodes de vaccination ainsi que la compréhension de leur mécanisme d’action est cruciale pour réussir à prévenir ou traiter plusieurs maladies infectieuses ou encore le cancer. Parmi les nouveaux adjuvants et systèmes de vaccination en développement, un intérêt grandissant a récemment été observé pour les pseudoparticules virales (VLP) et les molécules immunomodulatrices comme les ligands de récepteur de motifs moléculaires associés aux pathogènes (PRR). Notre équipe a démontré précédemment que les pseudoparticules du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV), composées des protéines de capside d’un virus de plante et d’un acide ribonucléique simple brin (ARNsb) non codant, sont hautement immunogéniques chez la souris. De plus, PapMV peut être utilisé comme plateforme vaccinale, en fusionnant à sa surface des épitopes d’un agent pathogène, ou comme adjuvant, en l’ajoutant à un vaccin existant. Dans ces contextes, une augmentation de la réponse immunitaire humorale spécifique aux antigènes vaccinaux a été obtenue. Dans cette étude, nous avons caractérisé le mécanisme d’action de PapMV et évaluer son potentiel dans la lutte contre les infections et le cancer.

En utilisant un modèle d’immunisation chez la souris, nous avons démontré que le PapMV activait les cellules du système immunitaire via la liaison du récepteur de type Toll 7 (TLR7) par son ARNsb et la production d’interféron de type I (IFN-I) par les cellules dendritiques plasmacytoïdes. De plus, lorsque PapMV est ajouté comme adjuvant dans un modèle d’immunisation avec des cellules dendritiques dérivées de la moelle osseuse (BMDC) présentant le peptide de l’ovalbumine (OVA), cela permet d’augmenter le nombre de lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires spécifiques, ce qui résulte en une meilleure protection contre une infection par Listeria monocytogenes exprimant OVA. Puis, nous avons évalué le potentiel de PapMV à améliorer l’immunothérapie du cancer dans un modèle de mélanome murin. Nous avons observé que l’administration de PapMV dans la tumeur modifie le microenvironnement tumoral, ce qui permet de réduire la croissance des tumeurs et d’augmenter la survie des souris. De plus, lorsque PapMV est combiné à d’autres traitements d’immunothérapie, il augmente leur potentiel thérapeutique. Enfin, bien que le système du complément semble impliqué dans la reconnaissance et la phagocytose du PapMV, l’absence de la protéine C3 du complément, amplifie le pouvoir adjuvant de PapMV en haussant la production d’IFN-α.

En conclusion, PapMV est un nouveau ligand de TLR7 avec de fortes propriétés immunomodulatrices qui pourraient être exploitées dans le développement de stratégies de vaccinations ou d’immunothérapies améliorées contre les maladies infectieuses et le cancer.

Abstract

The development of safe vaccines capable of generating potent cellular immune responses, essential to protect against most chronic infections and cancer, is still a challenge. In order to increase their efficacy, adjuvants can be added to vaccines. However, very few adjuvants are currently authorized for human use and these mainly stimulate a humoral response and have a poorly defined mechanism of action. Therefore, the development of new adjuvants and vaccination strategies and understanding of their mechanism of action is of paramount importance to successfully fight against many life-threatening infectious diseases and cancer. Among the novel adjuvants and immunization systems in development, there is a growing interest for virus-like particles and immunomodulatory molecules such as pattern recognition receptors ligands. Our team demonstrated that papaya mosaic virus-like particles (PapMV), composed of the coat protein of a plant virus and a non-coding ssRNA, are highly immunogenic in mice. Moreover, PapMV can be used either as a vaccine delivery platform, through fusion of various epitopes to the coat protein, or as adjuvant, by adding it to existing vaccines. In these contexts, an increased humoral immune response specific to vaccine antigens was observed. In this study we characterized the mechanisms of action of PapMV and evaluate its potential in the fight against infectious diseases and cancer.

Using immunization studies in mice, we demonstrate that PapMV activates immune cells through the binding of Toll-like receptor 7 (TLR7) by its ssRNA and type I interferon (IFN-I) production by plasmacytoid dendritic cells. In addition, when PapMV is used as an adjuvant in a bone marrow derived dendritic cell-vaccination setting, an increased number of specific effector and memory CD8+ T cells is obtained, thus resulting in a better protection against an intracellular bacterial infection by Listeria monocytogenes. Then, we evaluated the potential of PapMV to improve cancer immunotherapy in a murine melanoma model. Administration of PapMV in the tumor alters the tumor microenvironnement, reduces tumor growth and increases mice survival. In addition, when PapMV is combined with other immunotherapy treatments, it increases their therapeutic potential. Finally, although the complement system seems to be involved in the recognition and phagocytosis of PapMV, the absence of complement component C3, increases the adjuvant properties of PapMV throught an increased production of IFN-α.

In conclusion, PapMV represents a novel TLR7 agonist with strong immunostimulatory properties that could be useful for the development of improved vaccination strategies against infectious diseases and cancer.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Lamarre, Alain
Mots-clés libres: vaccination, immunothérapie, adjuvant, pseudoparticules virales; virus de la mosaïque de la papaye; système du complément; interféron alpha; TLR7; réponse immunitaire cellulaire; immunotherapy, adjuvant; virus-like particles; papaya mosaic virus, complement system; alpha interferon; cellular immune response
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 29 mars 2017 19:30
Dernière modification: 29 mars 2017 19:30
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/5109

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