Porous maltodextrin nanoparticles for the intranasal delivery of vaccines

par Beatrice Bernocchi

Thèse de doctorat en Physiologie

Sous la direction de Didier Betbeder.

Soutenue le 18-07-2016

à Lille 2 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Lille Inflammation Research International Center (Lille) (laboratoire) et de Inflammation: mécanismes et régulation et interactions avec la nutrition et les candidoses (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Nanoparticules de maltodextrine pour l’administration intranasale des vaccins


  • Résumé

    Au cours des dernières décennies, la technologie des nanoparticules pour la délivrance des vaccins au niveau de muqueuses a reçu un intérêt croissant. L’administration intranasale possède de grands avantages pour la stimulation du système immunitaire, telles que la stimulation d’une immunité protectrice locale et systémique. Cependant des systèmes de délivrance et des adjuvants sont souvent nécessaires pour déclencher efficacement la réponse immunitaire. Nous avons appliqué la technologie des nanoparticules en tant que système de délivrance d'un vaccin universel nasal contre la grippe dans un projet européen FP7 appelé UniVacFlu. Nous avons formulé un antigène adjuvé CTA1-3M2e-DD avec les NPL. Cet antigène est composé de la sous-unité A1 de la toxine du choléra et d’un épitope conservé du virus de la grippe A (M2e), ainsi que du dimère de l’analogue synthétique de la protéine A de Staphylococcus aureus (DD). Les nanoparticules utilisées sont poreuses et constituées de maltodextrines réticulées ayant un coeur lipidique (NPL). L’association de cet antigène avec les NPL est quantitative et la formulation est stable pendant au moins six mois à 4°C. Les NPL permettent également de délivrer d’une manière accrue cet antigène dans les cellules épithéliales des voies respiratoires et les macrophages. Actuellement ces formulations sont évaluées chez la souris par le consortium UniVacFlu.L'un des principaux problèmes des vaccins nasal est la toxicité qui peut être provoquée par le passage nez-cerveau de l'un de ses composants. Le but de ce travail est d'évaluer le potentiel des NPL, en tant que vecteurs pour la délivrance des vaccins nasal. Ainsi, nous avons étudié le chargement d’un antigène dans les NPL et sa délivrance dans les cellules épithéliales des voies respiratoires. Notre étude révèle que les NPL interagissent fortement avec les muqueuses et délivrent d’une manière accrue les antigènes dans les cellules. Nous avons également montré l'absence de transcytose et de passage paracellulaire des NPL ou des antigènes délivrés dans un modèle de barrière épithéliale in vitro. Les résultats in vivo confirment l'absence de passage nez-cerveau des NPL et montrent qu’elles prolongent fortement le temps de résidence nasale des antigènes qui sont ensuite éliminés par le tractus gastro-intestinal.Ces résultats mettent en évidence l'intérêt des NPL comme vecteurs pour la prochaine génération de médicaments et de vaccins.


  • Résumé

    Nanoparticles technology for mucosal delivery of vaccines received a growing interest in the last decades. Intranasal administration owns great advantages for immune system stimulation, such as local and systemic protection against infectious diseases. However delivery systems and adjuvants are often required to efficiently trigger mucosal and systemic immune responses. In this thesis, nanoparticles (NP) have been evaluated as delivery system for a nasal universal influenza vaccine in a People Program of the European Union Seventh Framework Program FP7 called UniVacFlu. The aim of the UniVacFlu network is to develop a universal influenza vaccine administered through the mucosal route. We used porous maltodextrin nanoparticles with a lipidic core (NPL). We loaded an adjuvanted antigen named CTA1-3M2e-DD in the NPL. CTA1-3M2e-DD is composed of the A1 subunit of the cholera toxin and a conserved epitope of influenza A virus (M2e), while DD, dimer of the synthetic analogue of the Staphyloccous aureus protein A, targets B cells. Interestingly the antigen loading in NPL was quantitative for the antigen: NPL 1:5 mass ratio and the formulation was stable for at least six months at 4°C. We assessed the successful delivery of the antigen by NPL in airway epithelial cells and macrophages. These formulations are currently evaluated by the UniVacFlu consortium in mice.One of the main issues of intranasal vaccines is the toxicity that can be elicited by the nose-brain passage of one of their components. We investigated the loading of antigens in NPL and their delivery in airway mucosa. We observed a high endocytosis of NPL and an increased protein delivery into the cells. On a transwell model of the airway mucosa we assessed the absence of transcytosis and paracellular passage of the NPL. In vivo results confirmed the lack of nose-brain passage of the NPL, as NPL were found not to cross the mucosa. Interestingly, we observed an increased nasal residence time of the protein targeted by NPL. The particles after having delivered their payload are totally eliminated through the gastrointestinal tract, making these nanoparticles good candidates for mucosal delivery system. These results highlight the interest of NPL as vectors for mucosal delivery of drugs.


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  • Détails : 1 vol. (201 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 182-201

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  • Cote : 50.379-2016-10
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