Interaction of vaccine vectors derived from human adenovirus serotype 5 with different functional subsets of dendritic cells

• Auteur / Autrice : Muhammad Suleman
• Direction : Jennifer Richardson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie. Virologie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vaccination

Récepteurs viraux

Muqueuse intestinale

Animaux

Cellules dendritiques

Adénoviridés

Résumé

Les vecteurs vaccinaux dérivés de l'adénovirus humain de sérotype 5 (Ad5) induisent de fortes réponses immunitaires (RI) dirigées contre l'antigène codé par le transgène dans diverses espèces de mammifères. Les RI induites présentent une forte orientation T helper (Th) 1, et les vecteurs à base d'AdS sont reconnus comme une vecteur vaccinale prometteuse pour l'induction des réponses des lymphocytes T CD8+. Cependant, les interactions entre ces vecteurs et des cellules présentatrices d'antigène professionnelles (CFA) qui déclenchent les RI adaptatives demeurent peu connues. Les cellules dendritiques (CD) sont des CFA professionnelles dotées de la capacité d'activer des lymphocytes T naïfs, et sont donc à l'origine des RI adaptatives. Les CD sont capables de distinguer différentes catégories d'agents pathogènes, et d'induire des RI qui sont proportionnelles au niveau du risque perçu et appropriées à l'agent pathogène en cause pour en ce qui concerne la nature des effecteurs du système immunitaire déployés. Cette plasticité est liée à l'existence de sous-populations distinctes de CD, et en particulier les CD CD8α+ ou CD8α‾, qui sont spécialisées dans la présentation d'antigène exogène par les voies classes I et II, respectivement. À l'heure actuelle, cependant, la contribution relative de différentes sous-populations de CD à l'origine des RI adaptatives par les vaccins à base d'AdS est inconnue. Cette information est nécessaire pour optimiser les interactions entre les vaccins Ad5 et les sous-populations de CD, afin d'amplifier les RI et même d'induire de manière sélective les RI les plus à même de protéger contre l'agent pathogène cible. À cette fin, nous avons exploré comment les vecteurs dérivés de l'AdS interagissent avec les CD spléniques murines. Premièrement, nous avons étudié les interactions entre des vecteurs dérivés de l'AdS et les CD CD8α+ ou CD8α‾. Bien que dans les expériences menées ex vivo et in vivo les CD CD8α+ and CD8a‾ aient capté un vecteur dérivé de l'AdS avec la même efficacité, l'expression du transgène et la présentation d'un antigène codé par le transgène par les molécules du CMH classe I ont été plus efficaces dans les CD CD8α+. En outre, après transduction in vivo et ex vivo avec un vaccin dérivé d'AdS, les lymphocytes T CD8+ spécifiques d'antigène ont été activés plus efficacement par les CD CD8a+ que par les CD CD8α‾. Deuxièmement, nous avons étudié comment l'AdS est capté par les CD muqueuse in situ, après l'inoculation de l'AdS dans des anses intestinales. Les données préliminaires ont indiqué que l'AdS est efficacement transporté vers le tissu sub-épithélial à travers des cellules spécialisées (cellules M) présentes dans l'épithélium associé aux follicules et capté par les CD muqueuses du tissu lymphoïde associé au tube digestif. Les complexes composés de l'AdS et les IgA secrétaires (SIgA) seront préparés pour évaluer le potentiel des SIgA à améliorer la stabilité des vecteurs dérivés de l'Ad5 dans le milieu intestinal et leur franchissement de la barrière muqueuse. Enfin, dans le but d'améliorer le tropisme des vecteurs vaccinaux, des vecteurs biotinylés de manière chimique ou métabolique ont été couplés via la neutravidine soit aux anticorps biotinylés dirigés contre les récepteurs d'endocytotiques présents à la surface des CD soit aux ligands biotinylés de ces mêmes récepteurs. Les expériences menées à l'aide des CD dérivées de la moelle osseuse de souris ont démontré que le reciblage peut améliorer l'attachement, l'expression du transgène et la présentation de l'antigène codé par le transgène par les molécules du CMH de classe I Cette stratégie pourrait être exploitée afin d'améliorer la présentation de l'antigène codé par le transgène par certaines sous-populations de CD, de manière à amplifier le RI ou à induire des RI d'une qualité la plus à même de protéger contre l'agent pathogène ciblé.

Vaccine vectors derived from human adenovirus sérotype 5 (Ad5) elicit robust immune responses (IR) directed against the antigen encoded by the transgene in diverse mammalian species. The induced IR exhibits a pronounced T helper (Th) 1 orientation, and Ad5-based vectors are recognized as a leading vaccine platform for induction of CD8+ T lymphocyte responses. Much, however, remains to be learned as regards how these vectors interact with professional antigen presenting cells (APC) to induce adaptive IR. Dendritic cells (DC) are professional APC endowed with the ability to prime naïve T lymphocytes, and are thus seminal in adaptive IR. DC are able to distinguish different classes of pathogens, and induce IR that are proportional to the perceived risk and appropriate, as regards the nature of the immune effectors deployed, for the pathogen in question. This plasticity is related to the existence of distinct DC subsets, such as theCD8α+ and CD8α‾ DC subsets that are specialised in presentation of exogenous antigen by class I and class II pathways, respectively. At present, however, the relative contribution of different DC subsets to the initiation of adaptive IR by Ad5-based vaccines is unknown. This information is needed to optimise interactions between Ad5-based vaccines and DC subsets, so as to amplify immune responses and even selectively elicit pathogen-appropriate IR. To this end, we have explored how Ad5-based vectors interact with murine splenic DC. First, we have investigated the interaction of Ad5-based vectors with CD8α+ or CD8α‾ DC subsets. Although in both ex vivo and in vivo experiment CD8α+ and CD8α‾ PC subsets captured an Ad5-based vector to a similar extent, transgene expression and subsequent MHC class I display of a transgene-encoded antigen were more efficient in CD8a+ DC. Moreover, following in vivo an ex vivo transduction with an Ad5-based vaccine, antigen-specific CD8+ T lymphocytes were more effïciently activated by CD8a+ DC than by CD8a" DC. Second, we have studied how Ad5 is captured by mucosal DC in situ, after intestinal loop inoculation of Ad5. Preliminary data have indicated that Ad5 is effïciently translocated to the subepithelial tissue via specialized M cells present in follicle-associated epithelium and captured by mucosal DC in gut-associated lymphoid tissue. Conjugates of Ad5 with secretory IgA are to be tested to improve stability of Ad5 in the intestinal milieu an enhance breaching of the mucosal barrier. Last, in an attempt to improve the tropism of vaccine vectors, chemically or metabolically biotinylated Ad have been coupled via neutravidin to either biotinylated antibodies or natural ligand directed against endocytotic receptors present at the surface of DC. Trial experiments that have been performed using murine bone marrow DC have shown that retargeting can improve attachment, transgene expression and MHC class presentation of transgene-encoded antigen. This strategy could be exploited to improve delivery of transgene-encoded antigen to selected DC subsets, so as to amplify IR or elicit pathogen-appropriate IR.