Les SIgA possèdent la capacité de pouvoir adhérer spécifiquement à la membrane apicale des cellules M présentes au niveau des muqueuses monostratifiées. La capacité des cellules M à transporter les SIgA de la lumière intestinale jusqu'au GALT par un mécanisme de transcytose inverse a également été décrite. J'ai donc souhaité évaluer la capacité des SIgA à transporter efficacement un antigène vaccinal, à travers la barrière épithéliale par l'intermédiaire des cellules M vers les DCs présentes dans le MALT. Le mécanisme exact et notamment la structure moléculaire du récepteur permettant la transcytose inverse des IgA n'a pas été identifiée. Il m’a donc paru intéressant d'améliorer la compréhension des mécanismes physiologiques impliqués dans le transport d'une SIgA de la lumière intestinale jusqu’aux cellules immunitaires sous-muqueuses. Cette étude a permis de démontrer le rôle majeur de deux nouveaux récepteurs présents à la surface des cellules M, la dectine-1 et le siglec-5, dans l'activité physiologique rétrograde des SIgA. Cette étude a permis d'identifier les domaines des SIgA impliqués dans ce mécanisme. J'ai ensuite utilisé les SIgA comme vecteur vaccinal permettant le ciblage des cellules M. Les applications de cette approche à la vaccination par voie orale et nasale sont décrites dans la publication 4 en cours de rédaction. Durant ma thèse, j'ai pu démontrer que la transcytose inverse des SIgA est un mécanisme physiologique dépendant par exemple de récepteurs aux sucres. J'ai pu également démontrer que leur utilisation dans des approches de vaccination muqueuse peuvent être une voie très prometteuse notamment contre le VIH ou d'autres pathogènes muqueux / Secretory IgA (SIgA) are the main effectors of the mucosal immune response. More, SIgA have the capacity to adhere to the apical membrane of M cells present in the intestinal and nasal mucosa. After binding to M cells, SIgA are transported from the intestinal lumen to the GALT by a reverse transcytosis mechanism. In this work, I have assessed the capacity of SIgA to effectively deliver a vaccine antigen through the epithelial barrier via M cells to sub-mucosal dendritic cells (DCs). Precise mechanisms and the IgA-specific receptor(s) for reverse transcytosis have not yet been identified. In this work, I identified the receptors involved in SIgA reverse transcytosis. Both dectin-1 and siglec-5 allow the transport of the Cα1 domain of SIgA by murine an human M cells in vitro and also in vivo. This work is currently undergoing to immunity (publication 1) and should also be patented. Next, I tried to use the reverse transcytosis mechanism mediated by M cells to efficiently deliver an HIV-1 antigen by mucosal routes. We applied results obtained using SIgA as a vaccine vector for M cells targeting. This approach should help to protect antigen in the mucosal environment. Applications of this approach to oral and nasal immunisation are described in the incomplete publication 4. During any PhD, I was able to demonstrate that SIgA reverse transcytosis is a physiological mechanism depending on sugar receptors. I was also able to demonstrate that their use could be a very promising vaccine approach especially for mucosa] diseases or pathogens as HIV

La transmission du Virus de l'Immunodéficience Humaine (VIH) par voie sexuelle représente le mode majoritaire de contamination (80%) (UNAIDS). Ce mode de contamination implique le passage du virus à travers les muqueuses et une interaction avec les cellules épithéliales et les cellules immunitaires présentes au sein de ces muqueuses (cellules dendritiques, macrophages ou lymphocytes). Les muqueuses représentent le principal site d'exposition de l'organisme aux antigènes de l'environnement. Les SIgA (IgA sécrétoires) présentes dans la lumière de ces muqueuses représentent la première ligne de défense immunitaire contre l'infection et la colonisation des muqueuses. Les IgA sont capables d'interagir avec les glycoprotéines (gp) exprimées à la surface du VIH et de bloquer l'infection et/ou la transcytose à travers l'épithélium muqueux. Nous avons pu étudier la prévalence des SIgA anti-gp41 et plus précisément anti-MPER présentes dans la salive parotidienne de personnes Exposées au VIH Séronégatives (ESN) et leur rôle dans l'inhibition de l'infection par le virus in vitro. Nous avons pu démontrer que ces sujets présentaient un taux plus important de SIgA anti-MPER neutralisantes. Ce premier travail nous a permis de valider la gp41 comme immunogène d'intérêt pour la génération de SIgA neutralisantes. Nous avons pu générer des IgA1 dans un modèle murin α1Kl chimérique capable de produire des anticorps IgA1 humanisés. L'immunisation de ces souris a permis la production de 6 anticorps monoclonaux spécifiques de la région MPER capables de reconnaître des épitopes conformationnels élargis, correspondant aux épitopes reconnus par le 2F5 et le 4E10. Les IgA1 présentaient de fortes capacités neutralisantes pour différentes souches de laboratoire et de souches primaires du VIH. Les études de caractérisation des fonctions antivirales de ces anticorps permettront de mieux définir le mode d'action de ces anticorps. A notre connaissance, ces IgA1 neutralisantes anti-MPER sont les premières décrites à ce jour dans la littérature. De par leur faible immunogénicité et leur faible autoréactivité, ces anticorps peuvent facilement être intégrés dans des approches thérapeutiques locales ou par sérothérapie passive pour la protection après administration de SHIV dans des modèles animaux comme le macaque. L'ensemble de mes travaux de thèse ont confirmé l'intérêt thérapeutique potentiel des SIgA dans la lutte contre le VIH et notamment celles dirigées contre la partie gp41 de l'enveloppe

Mucosal passive immunization is the transfer of active antibodies from one organism to the mucosal surfaces of another organism for preventing or treating infectious diseases. Mucosal passive immunization has a great potential for the prevention and treatment of enteric infections like Rotavirus, which causes more than 114 million episodes of diarrhoea annually with a death toll of more than 450.000 per year. However, the high cost of recombinant antibodies with the current manufacturing systems based on mammalian cells hampers the production of the high antibody quantities required for passive immunization strategies. Alternative expression platforms such as plants could provide higher scalability and reduced costs. Moreover, the use of edible plant organs, which are Generally¿Regarded¿As¿ Safe (GRAS), could reduce manufacturing costs even further by easing the requirements for antibody purification. We analyze here the feasibility of utilizing fruits as inexpensive biofactories of human antibodies that can be orally delivered as crude extracts or partially purified formulations in mucosal passive immunization strategies. In the first section of this thesis, the construction of tomato plants producing a model human Immunoglobulin A (IgA) against rotavirus in their fruits is described. As a result, an elite homozygous line was obtained whose fruits produced on average 41 ¿g of IgA per gram of fresh weigh, equivalent to 0.69 mg IgA per gram of dry tomato powder. Minimally processed products derived from IgA¿expressing tomatoes were shown to strongly inhibit virus infection in an in vitro neutralization assay. Moreover, in order to make IgA¿expressing tomatoes easily distinguishable from wild¿type tomatoes, they were sexually crossed with a transgenic tomato line expressing the genes encoding Antirrhinum majus Rosea1 and Delila transcription factors, which confer purple colour to the fruit. The resulting transgenically¿labelled purple tomatoes contained not only high levels of recombinant neutralizing human IgA but also increased amounts of anthocyanins. In the second section of the thesis the composition of IgA¿expressing tomatoes was analyzed in search of possible unintended effects that could compromise the GRAS status of the final product. To this end, transgenic IgA¿tomatoes were compared with wild type tomatoes and also commercial tomato varieties using proteomic and metabolomic approaches. 2D¿DIGE gels coupled with LC¿MSMS for protein identification showed that all the uptrend differential proteins detected corresponded only to immunoglobulin chains or antibody fragments. On the other hand, non¿targeted metabolite data obtained by UPLC¿MS / Juárez Ortega, P. (2014). Production of recombinant Immunoglobulin A in plants for passive immunotherapy [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/37015