Développement de méthodes de biologie synthétique appliquées à la génération de vaccins glycoconjugués contrôlés et à la modification des capacités de reconnaissance de protéines

Development of synthetic biology techniques applied to generate defined glycoconjugate vaccines and to broaden the recognition properties of proteins

• Auteur / Autrice : Typhaine Violo
• Direction : Cyrille Grandjean, Émilie Camberlein, Jacques Lebreton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 03/03/2020
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de Fonctionnalité et Ingénierie des Protéines (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Truan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Barbara Mouratou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Truan, Laurence Mulard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides aminés

Pneumocoque

Lectines

Vaccins glycoconjugués

Mots clés libres

...

Résumé

Au cours de cette thèse, nous avons mis en place une technologie d'incorporation d'acides aminés non naturels de manière site-spécifique au sein du laboratoire et l’avons appliqué à deux problématiques. Les vaccins glycoconjugués actuels ne couvrent que 13 des 97 sérotypes de Streptococcus pneumoniae. L'utilisation d'une protéine porteuse immunogène permet d'élargir la couverture sérotypique en couplant l'utilisation d'antigènes polysaccharidiques avec des antigènes protéiques. Cependant, les méthodes de conjugaison actuelles ne permettent pas l'étude de l'association optimale entre ces deux antigènes. Dans une première partie, nous avons généré différents vaccins glycoconjugués homogènes en incorporant la Propargyl-Lysine dans la protéine porteuse du pneumoncoque (mPsaA) afin de maîtriser la position ainsi que le nombre des haptens. Les lectines reconnaissent leur ligand saccharidique avec une très bonne spécificité mais avec une affinité généralement faible. Dans une seconde partie de la thèse, nous nous sommes intéressés à l'incorporation d'acides aminés non naturels permettant de former des liaisons covalentes avec les sucres et ainsi augmenter les forces d’interaction entre des lectines et leurs ligands. Nous avons tenté d'incorporer un premier acide aminé non naturel original sans succès. Mais deux autres ont pu être incorporés, dont l'un d'eux au sein de 2 cibles protéiques, en quantité suffisante pour réaliser des tests d'affinité. Cette thèse a donc permis la mise en place d’un nouvel axe technologique au sein du laboratoire et d’en explorer des applications potentielles.

In this thesis, we set up the technology of non natural amino acids site-specific incorporation in the laboratory and we applied it to two projects. Current glycoconjugate vaccines cover 13 out of 97 serotypes from Streptococcus pneumoniae. Using an immunogenic carrier protein could allow to boarden this efficiency by coupling carbohydrate antigens with protein antigens. However, currently used conjugation methods do not allow to study the optimal association between these two antigens. In a first part of the thesis, we generated different homogenous glycoconjugate vaccines using Propargyl-Lysine incorporation into a pneumococcal carrier protein (mPsaA) to master hapten positions on the protein as well as their number. Lectins recognize their carbohydrate ligand with a high specificity but usually with a low affinity. In a second part of the thesis, we focused on the incorporation of unnatural amino acids which can form covalent link with carbohydrates to increase the interaction forces between the lectins and their ligands. We first tried to incorporate an original amino acid without success. However, two others were incorporated, with one of them in two target proteins, with sufficient yield to perform affinity measurements. To conclude, during this thesis we have implemented a new technology in the laboratory which allows exploring its potential applications.