Les neurotoxines botuliques (BoNTs), agents responsables du botulisme, sont les substances les plus toxiques actuellement connues. L'utilisation d'anticorps neutralisants pour l'immunothérapie passive est la seule solution retenue et accréditée par la FDA à l'heure actuelle. L'immunisation génétique par électroporation intramusculaire d'ADN s'est révélée être une alternative crédible à l'immunisation protéique pour produire des anticorps dirigés contre les sérotypes A et E des BoNTs avec un pouvoir neutralisant suffisamment élevé pour satisfaire aux exigences de la Pharmacopée Européenne. Cependant, les résultats se sont avérés décevants dans le cas du sérotype B, troisième type antigénique associé au botulisme humain. Comprendre la raison de la faible immunogénicité de BoNT/B en vaccination ADN et l'optimiser pour produire des anticorps neutralisants dirigés contre cette dernière ont constitué les deux objectifs de mon travail. En combinant différentes approches, nous avons montré que, contrairement à BoNT/A, la sécrétion de l'antigène BoNT/B est inhibée. Nous avons identifié le réticulum endoplasmique (RE) comme étant l'organite de rétention. Nous avons étudié un lien empirique entre la séquence protéique antigénique de BoNT/B et son accumulation intracellulaire et avons conclu que le mauvais repliement de la protéine antigénique était responsable de sa rétention dans le RE. Parmi les stratégies testées afin d'augmenter l'immunogénicité de BoNT/B en vaccination ADN, l'ajout de sites de N-glycosylation a permis de multiplier par 10 le pouvoir neutralisant des anticorps et l'utilisation des dérivés d'acides biliaires comme adjuvants de formulation est prometteuse. / Botulinum neurotoxins (BoNT) have been characterized to be the most potent toxic substances identified so far. Passive immunization with antiBoNT antisera is the only treatment for botulism to have gained FDA approval. We have previously shown that genetic immunization by the non-viral intramuscular DNA electroporation technique is an effective alternative to recombinant proteins immunization to raise high titer neutralizing antibodies against BoNT serotype A and E. The neutralizing titers obtained were high enough to fit the European Pharmacopeia while it did not for type B, commonly linked to human disease as well. Finding out why BoNT/B immunogenicity is low after DNA vaccination and how we could improve it for generation of high-titer neutralizing antiBoNT/B antiserum were the two main goals of my work. Combining different approaches, we have first shown that BoNT/B antigen secretion was inhibited, while it did not for BoNT/A. We identified the endoplasmic reticulum to be the organelle of retention. Then, we studied an empirical link between BoNT/B antigenic protein sequence and intracellular accumulation. We concluded that protein misfolding could be the reason for BoNT/B retention in the endoplasmic reticulum. Among different strategies tested to improve BoNT/B immunogenicity in DNA vaccination, addition of N-glycosylation sites yielded 10 fold higher neutralizing antibodies titers. Finally, bile salts could be promising adjuvants for plasmid DNA vaccines.

La vaccination ADN à l’aide de plasmides codant pour des autoantigènes s’est avérée efficace dans la protection contre plusieurs maladies auto-immunes. Le but de ce mémoire était dans un premier temps d’établir si un protocole de vaccination ADN composé de 3 injections de pCMV-CTLA-4-NP et de pVR-IL-12 à deux semaines d’intervalle avait un effet protecteur contre le développement d’une hépatite auto-immune chez la souris TTR-NP, un modèle murin transgénique de la maladie et précédemment développé au laboratoire. Dans un deuxième temps, le but était d’élucider, le cas échéant, les mécanismes sous-tendant la protection conférée par la vaccination ADN. Les hypothèses initiales étaient qu’une protection allait effectivement être conférée par la vaccination ADN et que celle-ci pouvait être attribuable à une déviation de la réponse typiquement Th1 de la maladie vers une réponse Th2, à un épuisement des cellules immunitaires et/ou à l’activation et à l’induction de prolifération de cellules régulatrices. Les résultats montrent que la vaccination ADN induit une protection transitoire contre le développement d’infiltrations lymphocytaires au foie. Cette protection se ferait via un épuisement des cellules CD4+, CD8+ et CD19+ se retrouvant à la rate et exprimant PD 1 dans une plus forte proportion à 3 mois, et ne serait médiée ni par les lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+FoxP3+, ni par les cellules CD8+FoxP3+. Une déviation de la réponse Th1 vers une réponse Th2 demeure une explication supplémentaire plausible à la protection conférée mais nécessiterait une caractérisation en situation plus physiologique avant de pouvoir inférer sur son implication réelle. La vaccination ADN n’influe ni sur la présence d’autoanticorps, ni sur les niveaux d’alanine aminotransférase, deux marqueurs de la maladie. / DNA immunizations were proven effective in a range of autoimmune diseases. The first goal of this master’s thesis was thus to evaluate if a protocol of 3 intramuscular plasmidic injections of pCMV-CTLA4-NP and pVR-IL-12, at 2 weeks apart, would protect TTR-NP mice, a transgenic murine model previously developed in the laboratory, against the development of an autoimmune hepatitis. The second goal was, if the protection was indeed conferred by DNA vaccination, to elucidate the mechanisms underlying this effect. The initial hypotheses were that DNA vaccination would indeed elicit a protection against autoimmune hepatitis, and that this could be attributed to a skew from the typical Th1 response to a more tolerogenic Th2 response, to the exhaustion of the immune cells and/or to the activation and the proliferation of regulatory T cells. Results show that DNA vaccination induces a transient protection against lymphocytic infiltrates in the liver. This protection is thought to be caused by the exhaustion of the CD4+, CD8+ and CD19+ cells found in the spleen and expressing PD-1 in greater proportion at 3 months, and not to be mediated by CD4+CD25+FoxP3+ or CD8+FoxP3+ regulatory T cells. An immunomodulation from a Th1 to a Th2 response could still be a plausible explanation by the protection conferred by the DNA vaccination, but additional experimentations in a more physiological setting would be necessary to infer on its real implication. DNA vaccination had no effect on autoantibodies or on alanine aminotransferase levels, which are two biological markers of the disease.

La vaccination ADN à l’aide de plasmides codant pour des autoantigènes s’est avérée efficace dans la protection contre plusieurs maladies auto-immunes. Le but de ce mémoire était dans un premier temps d’établir si un protocole de vaccination ADN composé de 3 injections de pCMV-CTLA-4-NP et de pVR-IL-12 à deux semaines d’intervalle avait un effet protecteur contre le développement d’une hépatite auto-immune chez la souris TTR-NP, un modèle murin transgénique de la maladie et précédemment développé au laboratoire. Dans un deuxième temps, le but était d’élucider, le cas échéant, les mécanismes sous-tendant la protection conférée par la vaccination ADN. Les hypothèses initiales étaient qu’une protection allait effectivement être conférée par la vaccination ADN et que celle-ci pouvait être attribuable à une déviation de la réponse typiquement Th1 de la maladie vers une réponse Th2, à un épuisement des cellules immunitaires et/ou à l’activation et à l’induction de prolifération de cellules régulatrices. Les résultats montrent que la vaccination ADN induit une protection transitoire contre le développement d’infiltrations lymphocytaires au foie. Cette protection se ferait via un épuisement des cellules CD4+, CD8+ et CD19+ se retrouvant à la rate et exprimant PD 1 dans une plus forte proportion à 3 mois, et ne serait médiée ni par les lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+FoxP3+, ni par les cellules CD8+FoxP3+. Une déviation de la réponse Th1 vers une réponse Th2 demeure une explication supplémentaire plausible à la protection conférée mais nécessiterait une caractérisation en situation plus physiologique avant de pouvoir inférer sur son implication réelle. La vaccination ADN n’influe ni sur la présence d’autoanticorps, ni sur les niveaux d’alanine aminotransférase, deux marqueurs de la maladie. / DNA immunizations were proven effective in a range of autoimmune diseases. The first goal of this master’s thesis was thus to evaluate if a protocol of 3 intramuscular plasmidic injections of pCMV-CTLA4-NP and pVR-IL-12, at 2 weeks apart, would protect TTR-NP mice, a transgenic murine model previously developed in the laboratory, against the development of an autoimmune hepatitis. The second goal was, if the protection was indeed conferred by DNA vaccination, to elucidate the mechanisms underlying this effect. The initial hypotheses were that DNA vaccination would indeed elicit a protection against autoimmune hepatitis, and that this could be attributed to a skew from the typical Th1 response to a more tolerogenic Th2 response, to the exhaustion of the immune cells and/or to the activation and the proliferation of regulatory T cells. Results show that DNA vaccination induces a transient protection against lymphocytic infiltrates in the liver. This protection is thought to be caused by the exhaustion of the CD4+, CD8+ and CD19+ cells found in the spleen and expressing PD-1 in greater proportion at 3 months, and not to be mediated by CD4+CD25+FoxP3+ or CD8+FoxP3+ regulatory T cells. An immunomodulation from a Th1 to a Th2 response could still be a plausible explanation by the protection conferred by the DNA vaccination, but additional experimentations in a more physiological setting would be necessary to infer on its real implication. DNA vaccination had no effect on autoantibodies or on alanine aminotransferase levels, which are two biological markers of the disease.