La vaccination est un moyen de prévention très efficace contre les infections. La majorité des vaccins sont administrés par voie sous-cutanée ou intra-musculaire avec des adjuvants et stimulent ainsi des réponses immunitaires adaptatives systémiques. Les muqueuses représentent une porte d’entrée majeure pour de nombreux pathogènes ayant un impact en Santé Publique. Cependant, peu de vaccins sont délivrés par les muqueuses en raison du manque d’adjuvants adaptés à ces voies. Ainsi le développement d'adjuvants muqueux permettrait la stimulation de réponses immunitaires locales et une protection efficace avant la dissémination des pathogènes. Les agonistes des Toll-Like-Receptors (TLR) sont développés comme adjuvants vaccinaux car ils stimulent l’immunité innée et adaptative. Au laboratoire, la flagelline de Salmonella enterica qui est un puissant agoniste de TLR5 est utilisée comme modèle afin de disséquer les mécanismes d’action des adjuvants muqueux. En effet, l'administration intranasale de vaccins adjuvantés par la flagelline se caractérise par une réponse T CD4+ de type Th1/Th2, une réponse en anticorps sécrétoires dans le compartiment respiratoire et une réponse systémique contre les antigènes vaccinaux. Seule l’activation de TLR5 dans le compartiment épithélial est nécessaire à l’activité adjuvante.Dans un premier temps, l'analyse transcriptionnelle du tissu pulmonaire a permis d'identifier une signature épithéliale spécifique du recrutement de cellules immunitaires, en particulier de monocytes et de neutrophiles ainsi que de l'activation fonctionnelle des cellules dendritiques. L'analyse de la dynamique cellulaire au niveau du tractus respiratoire et des ganglions drainants a ensuite été réalisée en réponse à l’administration intranasale de vaccin adjuvanté. Bien que les monocytes inflammatoires et les neutrophiles infiltrent massivement les poumons et capturent les antigènes, ils ne jouent pas de rôle majeur dans l’activation de la réponse immunitaire. Au contraire les cellules dendritiques conventionnelles CD11b+ capturent, migrent et présentent efficacement l’antigène aux lymphocytes T CD4+. A l'instar de l’effet adjuvant, l’activation de ces cellules dendritiques par la flagelline n'est pas directe mais requiert une expression de TLR5 dans les cellules structurales incluant les cellules épithéliales de la muqueuse. De plus, nos travaux suggèrent que les interleukines de la famille IL-1 ne sont pas à l'origine de la transactivation des cellules dendritiques.En conclusion, ce travail de thèse ouvre des perspectives intéressantes quant au développement d’adjuvants muqueux. / Many pathogens of public health concern (including the influenza and respiratory syncytial viruses, and bacteria such as Streptococcus pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa) enter the body via the respiratory tract in general and the lung mucosa in particular. Mucosal vaccines induce a local adaptive immune response (i.e. secretory antibodies and specific T cells) and constitute a unique means of directly preventing these infections. Most vaccines are delivered systemically and use systemic adjuvants. Although the few commercially available mucosal vaccines are generally effective, mucosal adjuvant candidates have not demonstrated sufficient levels of potency and safety. TLR signaling is instrumental for the induction of innate immunity and the concomitant ignition of adaptive immune responses. Thus TLR agonists are largely used as vaccine adjuvants. In the lab we use flagellin from Salmonella enterica (a potent TLR5 agonist) as a model to better understand the mode of action of mucosal adjuvants. The intranasal adjuvant effect of flagellin is characterized by an antigen-specific Th1/Th2 cell response, and a strong mucosal and systemic antibody response. However this adaptive immune response mainly depends on TLR5-mediated epithelial signaling.We used molecular profiling to show that cytokine/chemokine and dendritic cell maturation pathways are surrogate signatures for flagellin activation in the lung. Neutrophils and inflammatory monocytes were massively recruited to the lungs but were not essential for the adjuvant activity. In contrast, flagellin signaling did not induce a significant recruitment of conventional dendritic cells but enhanced their maturation and migration to the lymph nodes. In particular, CD11b+ migratory dendritic cells were essential for induction of a CD4+ T-cell response. Importantly, the functional activation of dendritic cells was independent of direct signaling via TLR5, suggesting the role of inflammatory cytokines produced by the activated epithelium. However or data suggest that IL-1 and IL-36 interleukins are not responsible for transactivation of dendritic cell. In conclusion, this thesis project opens up new perspectives for the development of mucosal adjuvants.

La vaccination est l’une des interventions humaines ayant le plus contribué à la diminution de la mortalité reliée aux maladies infectieuses. Les succès enregistrés par les vaccins traditionnels, composés de pathogènes atténués ou inactivés, ont été obtenus principalement grâce à la stimulation d’anticorps neutralisants. Or, ce corrélat de protection immunologique ne convient plus aux nouveaux pathogènes émergeants tels que le virus de l’hépatite C ou le virus de l’immunodéficience humaine, qui requiert également la stimulation d’une réponse de type cellulaire forte. Une solution intéressante à ce problème est l'ajout d'un adjuvant au vaccin, une méthode reconnue pour augmenter l'ampleur et la diversité de la réponse immunitaire contre le vaccin. Cependant, peu d’adjuvants sont reconnus pour leur capacité à générer des réponses cellulaires et aucun n’est disponible en vaccination humaine en Amérique du nord. A cet effet, les pseudo-particules virales (PPVs) du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV) ont précédemment démontré un certain potentiel adjuvant au niveau de la réponse cellulaire. L’objectif de ma thèse de doctorat a donc été d’étudier le potentiel adjuvant des PPVs du PapMV sur des vaccins commerciaux, ainsi que sur des cibles protéiques complètes. Dans un premier temps, nous avons évalué l’effet adjuvant des PPVs de PapMV sur le vaccin inactivé utilisé pour lutter contre le virus influenza. Ensuite, nous avons évalué l’effet de cet adjuvant, ainsi que d’une version de haute avidité, sur la nucléoprotéine (NP) du virus influenza, une cible intéressante dans le développement d’un vaccin universel contre cet important pathogène. Finalement, nous avons évalué la possibilité de développer un vaccin candidat contre le virus de l’hépatite C (VHC) basé uniquement en tout ou en partie sur la protéine de coque du VHC, protéine la plus conservée du virus, en combinaison avec notre adjuvant. Globalement, l’adjuvant s’est avéré efficace à augmenter l’immunogénicité de l’ensemble des cibles vaccinales utilisées et a même contribué à augmenter l’effet protecteur généré par le vaccin inactivé et la protéine NP contre le virus de l’influenza. Son utilité pour le développement d’un vaccin protecteur contre l’hépatite C, comprenant uniquement la protéine de coque, reste à déterminer. / Vaccination is one of the human interventions that having the most contributed to the decrease of mortality attributed to infectious diseases. The successes recorded by the traditional vaccines, composed of attenuated or inactivated pathogens, were principally obtained by the induction of neutralizing antibodies. Now, this correlate of immunologic protection is no longer suitable for new emergent pathogens such as the hepatitis C virus or the human immunodeficiency virus that equally require the stimulation of a strong T-cell response. An interesting solution to this problem is the addition of adjuvants to vaccines, a method known to increase the breadth and diversity of the immune response against the vaccine. However, few adjuvants are known for their ability to generate cellular responses and no adjuvant of this type is available for human vaccination in North America. To this end, the virus-like particles (VLP) of Papaya mosaic virus (PapMV) have previously demonstrated potential adjuvant effect towards the cellular responses. The objective of my Ph.D. thesis was to study the adjuvant potential of the PapMV VLPs on commercial vaccines and on complete protein targets. First, we evaluated the effect of PapMV VLPs adjuvant on the inactivated vaccine used to fight the influenza virus. Secondly, we evaluated the adjuvant effect of this adjuvant, and the high avidity version, on the nucleoprotein (NP) of influenza virus, a promising target to develop a universal vaccine against this important pathogen. Finally, we evaluated the possibility of developing a candidate vaccine against the hepatitis C virus (HCV) based in whole or in part on the core protein of HCV, the most conserved protein of the virus, in combination with our adjuvant. Overall, the adjuvant was effective of increasing the immunogenicity of all vaccine targets used and even helped to increase the protective effect generated by the inactivated influenza vaccine and the NP protein. Its usefulness for the development of a protective vaccine against hepatitis C based solely on the core protein, remains to be determined.