Nouveau système de délivrance d'antigènes à base de nanoparticules lipidiques (Lipidots) pour formulation vaccinale

New system of antigen delivery based on lipid nanoparticles (Lipidots) for vaccine formulation

• Auteur / Autrice : Emilie Bayon
• Direction : Patrice Marche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie
• Date : Soutenance le 22/01/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....) - Institut pour l'avancée des biosciences (Grenoble)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de Biologie et Architectures Microfluidiques - laboratoire d’Immunologie Analytique des Pathologies Chroniques
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Toussaint
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Dalençon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Heurtault, Philippe Roingeard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunologie

Nanoparticules lipidiques

Mots clés libres

Nanoparticules lipidiques

Délivrance d'antigènes

Vaccins

Lipid nanoparticles

Antigen delivery

Vaccines

Résumé

Les vaccins représentent l’un des progrès majeurs de l’Histoire pour la santé publique, concrétisant notamment l’éradication de la variole en 1980. Les vaccins historiques, à base de pathogènes entiers atténués ou inactivés et donc très immunogènes ont été progressivement remplacés par des vaccins à sous-unités, beaucoup plus sûrs mais en contrepartie moins immunogènes. Des adjuvants tels que des vecteurs et des molécules immunostimulantes ont donc été incorporés dans les formulations vaccinales dans le but de générer des réponses immunitaires de grande amplitude. Cependant, les principaux adjuvants actuellement autorisés chez l’homme induisent exclusivement une réponse immunitaire humorale, à savoir la production d’anticorps permettant de neutraliser les pathogènes extracellulaires. Or, certains pathogènes comme le VIH requièrent une immunité cellulaire, indispensable à l’élimination du virus persistant dans les cellules infectées. Dans ce contexte, les adjuvants de vaccin sont en plein essor dans le but d’identifier de nouveaux candidats plus performants et sûrs. Nous décrivons ici la démarche suivie afin de proposer un vecteur lipidique nanoparticulaire (LNP), dont la stabilité, l’innocuité et la versatilité en font un outil idéal pour la délivrance d’antigènes. Nous avons dans un premier temps réalisé la preuve de concept sur la base de l’antigène modèle ovalbumine, dont la délivrance aux cellules immunitaires a permis d’augmenter significativement la réponse humorale in vivo chez la souris. D’autre part, l’induction d’une réponse cellulaire a été observée par la double délivrance de l’antigène et d’un immunostimulant. Plusieurs combinaisons et stratégies de vectorisations ont été évaluées, dans le but d’identifier la formulation la plus performante en vue d’une étude de protection anti-tumorale. Finalement, nous avons appliqué ces technologies au cas concret du VIH avec l’antigène de capside p24, ce qui s’est conclu par une étude d’immunogénicité chez le primate non-humain. L’ensemble de ces résultats met en lumière la versatilité des LNP et leur capacité à induire des réponses immunitaires de grande magnitude, à médiation humorale et cellulaire.

The development of vaccines was one of the major health advances of the last century, with the success of smallpox eradication in 1980. Historical vaccines, based on attenuated or killed pathogens thus strongly immunogenic were finally replaced by subunit candidates, much safer but also poorly immunogenic. Therefore, adjuvants such as vectors and immunostimulants were incorporated in vaccine formulations in order to generate immune responses of high magnitude. However, actual adjuvants authorized in human vaccines only trigger humoral immune responses, with the production of antibodies which neutralize extracellular pathogens. Yet, some pathogens such as HIV require the induction of a cell-mediated immunity, necessary to eliminate viral reservoirs in infected cells. In this context, new adjuvant systems are being developed in order to identify the most efficient and safe candidates. Here we describe the approach followed to prepare a stable, safe and versatile vector consisting in lipid nanoparticles (LNP), for the delivery of antigens. We first report the proof of concept of antigen delivery based on the model ovalbumin, leading to the significant enhancement of humoral responses in vivo in mice. Thereafter, we focused on the induction of cell-mediated immune responses through the vectorization of both antigens and immunostimulants. Several combinations and vectorization strategies were assessed in the aim to identify the best prototype for a study of protection against tumor challenge. Finally, we applied these systems to HIV and its capsid antigen p24, which allowed us to conduct an immunogenicity study on a non-human primate model. Altogether, these results highlight the versatility of LNP and their ability to induce potent humoral and cell-mediated immune responses.