La toxoplasmose est une anthropozoonose cosmopolite due à un protozoaire parasite intracellulaire obligatoire : Toxoplasma gondii. Cette maladie infectieuse est la plus souvent bénigne chez les personnes immunocompétentes mais revêt un caractère de gravité si l’atteinte concerne les femmes enceintes séronégatives ou les personnes immunodéprimées. En plus de cette incidence forte en médecine humaine, la toxoplasmose représente un important problème de santé vétérinaire. A l’heure actuelle, les seuls moyens de lutte contre ce parasite demeurent la chimiothérapie car il n’existe aucune stratégie prophylactique efficace. Le développement d’un vaccin efficace est d’une réelle nécessité et repose sur l’observation qu’une primo-infection par ce parasite confère à l’hôte immunocompétent une réponse immunitaire protectrice efficace à long terme et qui protège lors d’une réinfection et en particulier contre le risque d’une infection congénitale. / Toxoplasmosis is a cosmopolitan anthropozoonosis due to the obligate intracellular protozoan parasite Toxoplasma gondii. This infectious disease is most often benign in immunocompetent individuals but is particularly severe for pregnant women or immunocompromised patients. In addition to its significant impact on human medicine, toxoplasmosis is a major veterinary health problem. Currently, the only means to fight this parasite remain chemotherapy because there is no effective prophylactic strategy. The development of an effective vaccine is a real challenge and is based on the observation that a primary infection of immunocompetent hosts induces a effective and long-term protective immune response and protects during reinfection and in particular against the risk of congenital infection.

Le cancer est une cause majeure de mortalité dans le monde. Bien que les taux de décès aient fortement diminués grâce aux diagnostiques précoces et la mise au point de traitements multiples, les récidives sont fréquentes. Parmi les principaux traitements, la chimiothérapie présente une toxicité extrêmement élevée et la radiothérapie conduit souvent à la destruction de tissus sains, alors que des tumeurs errantes peuvent échapper à la chirurgie. L'immunothérapie offre une l'alternative particulièrement intéressante pour combattre le cancer. En particulier, le développement de vaccins thérapeutiques et/ou prophylactiques capables de traiter, et idéalement, protéger efficacement contre de tumeurs représente un objectif ambitieux. Notre équipe a décrit récemment une nouvelle génération de vaccins synthétiques qui incorporent dans la même molécule un cluster d'oligosaccharides (épitopes des cellules B), un peptide chimère (épitopes des cellules T) et un acide palmitique (adjuvant) lié à son extrémité N-terminale. Les études immunologiques ont révélé une régression tumorale et une augmentation spectaculaire du taux de survie chez la souris, sans administration d'adjuvants externes.Sur la base de ces travaux, notre objectif a été de développer une approche chimique qui permette d'accéder à des structures plus sophistiquées et plus immunogènes. Pour cela, nous avons mis au point des méthodologies de synthèse chimiosélectives telles que la ligation oxime (OL), la cycloaddition alcyne-azoture catalysée par le Cu(I) (CuAAc), le couplage thiol-chloroacétyle (TCC) et/ou le couplage thiol-ène (TEC) pour préparer des homoglycoclusters (4-, 16- ou 64-valent) ou d'hétéroglycocluster de combinaison variable (2+2, 3+1, 4+2, 8+8, 4x1 et 4x4) via différents types de liens chimiques (oxime, triazole, thioéther). Ces méthodes ont été appliquées à la synthèse de candidats vaccins portant les marqueurs osidiques Tn et/ou TF et un peptide immunostimulant. Des études biologiques avec des lectines bactériennes (LecB) ou végétale (UEA-I) ont été réalisées pour valoriser les composés glycosylés modèles (Fuc, Man, Gal) synthétisés au cours de cette thèse et ont permis de découvrir de ligands nanomolaires. Les études immunologiques actuellement en cours avec nos candidats vaccins permettront quant à elles de déterminer l'influence du linker, de la valence et de la composition en antigène sur la réponse immunitaire induite. / Cancer is a major cause of mortality worldwide. Even if the rate of deaths has decreased thanks to early diagnostics and the creation of a variety of treatments, reccurence happen frequently. Among the main treatments, chimiotherapy shows a very high toxicity and radiotherapy often leads to the destruction of healthy cells, while released tumors can be left around by surgery. Immunotherapy offers a very interesting alternative to fight cancer. The development of therapeutical and/or prophylactical vaccines, able to treat and protect against tumors, seems to be an ambitious goal. Our team has recently described a new generation of synthetical vaccines which involve in the same molecule an oligosaccharide cluster (B cells epitopes), a chimer peptide (T cells epitopes) and a palmitic acid (adjuvant), bound on its N-terminal end. Immunological studies have revealed a reduction of the tumor size and a spectacular increase of the survival rate on mice, without having to administrate any extern adjuvant. On the basis of these studies, our goal has been to develop a chemical approach which would give access to more sophisticated and more immunogenic structures. To do this, we have developed methodologies of chemoselective synthesis, such as oxime ligation, Cu(I) catalysed alkyne-azide cycloaddition, (CuAAc), the thiol-chloroacétyle (TCC) and/or the thiol-ène coupling (TEC), to prepare homoglycoclusters (4-, 16- or 64- valent) or heteroglycoclusters of variable combination (2+2, 3+1, 4+2, 4x1, 8+8, 4x4) via different kind of chemical links (oxime, triazole, thioéther). These methods have been applied to the synthesis of vaccine candidates having the same carbohydrate Tn and/or TF and an immunostimulating peptide. Some biological studies with bacterial (LecB) or vegetal (UEA-I) lectines have been realised to highlight the glycosylated compounds's templates (Fuc, Man, Gal) synthesized during this PhD and have revealed nanomolar ligands. The immunological studies currently in progress on our vaccine candidates will help to understand the influence of the linker, the valence and the antigen composition on the immune response created.

La difficulté à induire des anticorps capables de neutraliser (anticorps neutralisants, AcN) la très grande diversité des isolats circulants du VIH-1 reste à l’heure actuelle un obstacle majeur au développement d'un vaccin préventif contre le VIH-1. L’objectif du projet a été de déterminer quels étaient les épitopes neutralisants les plus conservés au sein des 4 groupes M, N, O et P de VIH-1 puis de concevoir un immunogène qui serait capable d’induire la production d’AcN anti-VIH-1. Nous avons montré que l’épitope N160-glycane dépendant de la région V1/V2 de l’enveloppe virale est le plus conservé au sein des 4 groupes du VIH-1 (Morgand et al., JAIDS 2016). Nous avons ensuite montré la faisabilité d’obtenir, en système d’expression transitoire, des particules chimères constituées de la protéine d’enveloppe HBs du virus de l’hépatite B exprimant à leur surface les glycoprotéines d’enveloppe de différents groupes et sous-type du VIH-1. Malgré la présence de certains épitopes neutralisants (supersite N332-V3, site de liaison au CD4, région MPER- membrane proximal external region-), les épitopes d’intérêt de la région V1/V2 ne sont pas exposés sur ces particules chimères. / The difficulty to induce antibodies able to neutralize (neutralizing antibodies, NAb) the large diversity of HIV- 1 isolates remains a major hurdle toward the development of an anti-HIV-1 vaccine. The aim of our study was first, to identify which epitopes are the most conserved within the 4 HIV-1 groups (M, N, O, P) and then, to design an immunogen that would be able to induce NAb against HIV-1. We showed that the V1/V2 N160- glycan epitope is the most conserved within the 4 HIV-1 groups (Morgand et al., JAIDS 2016). Subsequently, we showed the feasibility to generate chimeric particles based on the HBs envelope protein exposing the envelope glycoproteins of different groups and subtypes of HIV-1 at their surface. Although we demonstrated the presence of several neutralizing epitopes on these chimeric particles (N332-V3 supersite, CD4 binding site, membrane proximal external region), none of them exposed the V1/V2 epitopes of interest.

La sécurité des vaccins est évaluée par le biais du système de surveillance passive des manifestations cliniques indésirables (MCI). À cause du très grand nombre de personnes vaccinées lors des campagnes massives de vaccination contre l'influenza, si un effet secondaire modérément fréquent (ex. 1/1 000 vaccinés) survenait, le délai avant que la surveillance passive ait détecté un problème serait suffisamment long pour que des millions de personnes aient été vaccinés et que des milliers aient souffert de cet effet secondaire. Lors de la vaccination de masse contre l'influenza pandémique H1N1 en 2009, un projet pilote de surveillance électronique active de la sécurité du vaccin contre l'influenza pandémique chez plusieurs milliers de travailleurs de la santé a été mis sur pied. Cette surveillance visait à évaluer très rapidement la fréquence des problèmes de santé suffisamment sévères pour causer de l'absentéisme au travail ou une consultation médicale. La présente étude a évalué la qualité de cette surveillance par le biais de ses attributs comme définis dans le cadre de référence des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) pour l'évaluation des systèmes de surveillance. Une méthodologie mixte (analyse quantitative et qualitative) a été utilisée. Les résultats montrent que la simplicité, la flexibilité, l'acceptabilité et la valeur prédictive positive (VPP) étaient des attributs plutôt acquis par le système de surveillance, mais que des déficiences étaient présentes dans le contrôle de la qualité des données, la sensibilité, la représentativité et la réactivité. Des recommandations ont été émises pour améliorer ce système, qui pourraient servir dans le cas d'une nouvelle pandémie ou s'intégrer au processus formel de surveillance de la vaccination saisonnière contre l'influenza.

Malgré le nombre croissant d'individus infectés par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) chaque année, il n'existe toujours pas de vaccin efficace qui prévienne son infection chez l'homme. Seulement en 2020, on peut encore compter 37,6 millions d'infection et 690 000 décès liés au SIDA. Le développement d'un vaccin contre le SIDA, sûr et efficace, serait donc un moyen très pertinent pour combattre les ravages de cette maladie. Le virus de la stomatite vésiculeuse (VSV), membre de la famille des Rhabdoviridae, infecte principalement les bovins, mais est relativement bénin pour l'humain, n'étant associé qu'à de légers symptômes pseudo-grippaux. Par ailleurs, le VSV recombinant a déjà été utilisé pour le développement de vaccins humains contre divers virus, notamment Ebola, Marbourg, Lassa, la fièvre hémorragique de Crimée-Congo (CCHFV), Nipah, les coronavirus MERS et SRAS, Zika, Influenza et VIH. Dans ce travail, effectué dans le cadre plus large du développement de nouveaux candidats vaccins contre le VIH, basé sur les VSV recombinants (rVSV), nous proposons différents schémas de purification pour le traitement de ces candidats. Une série de filtres avec des tailles de pores et des supports de filtration différents ont été testés pour leur efficacité à éliminer les débris cellulaires du surnageant de culture cellulaire tout en permettant aux particules infectieuses de traverser le filtre. Cette microfiltration en série a également été appliquée pour éliminer le besoin de centrifugation à basse vitesse à l'étape de la clarification et améliorer les rendements, la simplicité et l'extrapolabilité des schémas proposés. Afin de réduire le volume de l'échantillon à traiter, l'application de différentes unités d'ultrafiltration (UF), soit des unités d'UF centrifuge ou à flux tangentiel (TFUF), ont été testées. Pour ce faire, les paramètres de fonctionnement de la TFUF ont été maintenus à des valeurs ne générant que de faible taux de cisaillement (≤ 2000 s⁻¹) pour préserver l'intégrité du rVSV. Pour l'étape de la purification chromatographique proprement dite, plusieurs technologies candidates ont été testées pour leur capacité à séparer les particules infectieuses de l'ADN et des protéines contaminants. Des résines échangeuses d'anions fortes et faibles, à savoir HiTrap™ DEAE FF, HiTrap™ ANX FF, HiTrap™ Q FF et HiTrap™ XL (Cytiva), ont été testées en colonne. Dans les meilleures conditions, ces colonnes ont permis de récupérer 77 % des particules infectieuses tout en éliminant respectivement 93 % et 92,7 % des protéines totales et de l'ADN. Par la suite, un schéma de purification chromatographique en deux étapes utilisant initialement un adsorbeur échangeur d'ion membranaire (Sartobind® Q, Sartorius), suivi d'une résine multimodale (Captocore™ 700, Cytiva) a également été testé car les adsorbeurs membranaires sont plus pratiques pour les procédés à grande échelle. La purification des rVSV à l'aide de ce protocole a permis de récupérer 51 % de particules infectieuses et a éliminé 95 % et 85 % de l'ADN et des protéines contaminants, respectivement. Cependant, étant donné que les micrographies électroniques de ces préparations virales purifiées présentaient encore une quantité notable de vésicules extracellulaires ou d'exosomes, deux résines à base de céramique d'hydroxyapatite (CHT) ont aussi été testées pour leur capacité à séparer les rVSV de ces contaminants. La colonne CHT II (BioRad) a montré des résultats prometteurs en terme d'élimination des vésicules extracellulaires, comme vérifié par microscopie électronique à transmission (TEM). De plus, une récupération de 78 % de rVSV infectieux ainsi que l'élimination de 98 % de l'ADN résiduel et de 99 % des protéines ont été mesurées dans les éluats de cette colonne. / Despite the growing number of Human immune deficiency virus (HIV) infected individuals every year, there is still no effective vaccine that prevents new HIV infection in humans. As of 2020, a total of 37.6 million individuals were found globally to be infected with HIV. With 690,000 AIDS-related death reports in 2020, developing a safe and effective HIV vaccine is of utmost importance. Vesicular stomatitis virus(VSV), a member of the Rhabdoviridae family, mainly infects cattle, but its infection in human is mainly benign and can only be associated with mild flu-like symptoms. In addition, the VSV platform has already been used to develop vaccines against a variety of virus infections, including Ebola, Marburg, Lassa, Crimean-Congo hemorrhagic fever (CCHFV), Nipah, MERS- and SARS- coronaviruses, Zika, Influenza, and HIV. In the current work, carried out within the broader framework of developing new vaccine candidates against HIV based on recombinant VSVs (rVSVs), we propose different purification schemes for the DSP of the candidate vaccine. A series of filters with different pore sizes and filtration media were tested for their effectiveness in removing cellular debris from the cell culture supernatant while allowing the infectious particles to pass through the filter. Serial microfiltration was also applied to eliminate the need for low-speed centrifugation at the clarification step and improve the proposed schemes' yield, simplicity, and scalability. In order to reduce the volume of the sample to be processed, the application of different ultrafiltration (UF) units, either centrifugal based UF units or tangential flow UF (TFUF) systems, were tested. The TFF operation parameters were maintained at values generating low shear (≤2000 s⁻¹ shear rate) for preserving the integrity of the rVSV as an enveloped virus. For the actual chromatographic purification step, multiple candidate technologies were tested for their ability to separate infectious particles and to remove the contaminant DNA and proteins. Strong and weak anion exchanger resins, namely, HiTrap™ DEAE FF, HiTrap™ ANX FF, HiTrap™ Q FF, and HiTrap™ XL (Cytiva), were put into test in the column mode. In best condition, these columns resulted in the recovery of 77 % infectious particles while eliminating 86.6 % and 92.7 % of the total proteins and DNA, respectively. Subsequently, a two-step chromatographic purification scheme initially used a membrane adsorber (Sartobind® Q, Sartorius), followed by a multimodal resin (Captocore™ 700, Cytiva) was tested since membrane adsorbers are more applicable for large-scale processes. Purification of rVSVs using this protocol resulted in the recovery of 51 % infectious particles but removed 95 % of the contaminant DNA contents and 85 % of total proteins. However, since the electron micrographs of these purified virus preparations still showed a noticeable amount of extracellular vesicles or exosomes (visually through TEM), two resins based on ceramic hydroxyapatite (CHT) were screened for their ability in separating the rVSVs from these contaminants. The CHT II (BioRad) column showed promising results in removing extracellular vesicles from the virus preparations as verified by transmission electron microscopy (TEM). Moreover, a recovery of 69.2 % infective rVSVs alongside the removal of 88 % residual DNA and 87 % of protein contents was measured in this column's eluates.

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.

L’impact des programmes de vaccination repose, en partie, sur la proportion des personnes ciblées qui reçoivent les vaccins recommandés, soit la couverture vaccinale. Au Québec dans les dix dernières années, le programme de vaccination chez les enfants avant l’âge de 24 mois a subi plusieurs changements, qui peuvent avoir eu un impact sur les couvertures vaccinales et les retards vaccinaux. Un retard vaccinal à une visite influence l’administration à temps des doses subséquentes. Plusieurs études ont documenté l’impact d’un retard à la première visite sur le statut vaccinal, mais l’impact des retards aux autres visites a été peu décrit. Depuis 2006, des enquêtes postales sont réalisées à tous les deux ans auprès d’enfants de 1 an et 2 ans afin d’évaluer la couverture vaccinale. Ces enquêtes prévoient jusqu’à 4 contacts auprès des participants potentiels pour maximiser la participation ainsi qu’une validation auprès des vaccinateurs des données vaccinales obtenues avec le carnet pour les enfants avec un statut vaccinal incomplet. Nous avons utilisé les données des enquêtes de 2006 à 2016 afin d’évaluer l’impact de l’ajout de nouveaux vaccins, des retards vaccinaux et des méthodes de collecte de l’information vaccinale sur l’estimation de la couverture vaccinale. Les analyses ont été réalisées auprès de 7183 enfants nés au Québec, dont 3508 enfants de la cohorte 2 ans. Nous avons observé que la couverture vaccinale à 24 mois pour les antigènes présents au calendrier depuis 2006 n’a pas diminué avec l’ajout des nouveaux antigènes et qu’elle a même augmenté pour les enquêtes réalisées en 2014 et 2016. En 2016, la couverture vaccinale à l’âge de 24 mois pour les antigènes déjà au programme était de 88,3 % et de 78,2 % lorsque tous les antigènes étaient considérés. La couverture vaccinale pour les nouveaux antigènes augmentait progressivement après leur introduction, mais demeurait inférieure à celle pour les antigènes déjà au programme. Nous avons également observé que la prévalence des retards vaccinaux augmentait selon les visites prévues à 2, 4, 6 et 12 mois et que l’impact des retards vaccinaux sur le statut vaccinal à l’âge de 24 mois était important pour les visites de vaccination après celle de 2 mois. Parmi les enfants avec un statut vaccinal incomplet à 24 mois, 16,1 % étaient attribuables à un retard à 2 mois, 10,6 % à un retard à 4 mois, 14,0 % à un retard à 6 mois et 31,8 % à un retard à 12 mois. Toutefois, environ les trois quarts des enfants qui présentaient un retard à la visite de 2 mois avaient un retard à une visite subséquente. Des facteurs associés à un statut vaccinal incomplet à 24 mois et à la présence de retards vaccinaux ont été identifiés afin de définir les populations les plus vulnérables qui pourraient bénéficier d’un suivi particulier. En se basant seulement sur les données du carnet, la couverture vaccinale aurait été sous-estimée de 5,5 % à 23,7 % dépendamment de l’année de l’enquête. Nous avons aussi comparé la couverture vaccinale à 24 mois entre les répondants à chacune des 4 étapes de la collecte des données. La proportion d’enfants complètement vaccinés était significativement plus élevée de 7,8 % chez les enfants des parents ayant répondu au 1er contact comparativement à ceux ayant répondu au 3e contact, mais seulement 2,1 % plus élevée que celle estimée parmi tous les répondants. L’ajout de répondants à chacune des étapes a permis d’augmenter le taux de réponse de l’enquête, mais a eu un impact limité sur la validité des estimés. Pour terminer, les enquêtes de couverture vaccinale sont essentielles pour évaluer la pénétration des programmes de vaccination et leur évolution dans le temps. L’évaluation des retards vaccinaux permet d’avoir un meilleur portrait de la vulnérabilité de la population. Il faudrait également considérer les autres visites dans la planification des interventions visant à réduire les délais dans l’administration des vaccins en plus de la visite de 2 mois. La validation des données de vaccination auprès d’autres sources doit être poursuivie afin de limiter la possibilité d’un biais d’information, mais peut être restreinte aux enfants avec un statut incomplet. Afin de mieux évaluer les bénéfices de réaliser plusieurs tentatives de contacts, il serait utile que les enquêtes de couverture vaccinales similaires à celle réalisée dans le cadre de ce projet présentent la couverture vaccinale estimée auprès des répondants à chacune des étapes. / The impact of vaccination programs depends upon the proportion of the target population who have received the recommended vaccines, i.e. vaccination coverage. In Quebec (Canada), during the last ten years, many new vaccines were added in the vaccination schedule for children under 24 months of age and this may have decreased the vaccination coverage and increased vaccine delays. Vaccine delay at one visit had an impact of on-time administration of subsequent doses. Many studies had shown that vaccine delays at first vaccines on the vaccination status, but there are scarce data regarding the impact of vaccine delays at other visits. Since 2006, vaccination coverage surveys are conducted every two years among children aged 1 and 2 years of age. These studies included up to four attemps to contact eligible individuals and data from vaccine booklets were supplemented by data from vaccine providers for children with missing doses. We used data collected from 2006 to 2016 to evaluate the impact of the addition of new vaccines in the early childhood schedule, the impact of vaccine delays and the impact of methods used to collect vaccination information. Analyses were realised with the 7183 children born in Québec; including 3508 children from the 2-year cohort. We observed that vaccination coverage by 24 months did not decrease with the addition of new vaccines for antigens included in the schedule since 2006 and was in fact higher in 2014 and 2016. In 2016, vaccination coverage for antigens in the schedule since 2006 was of 88.3% and of 78.2% including all recommended antigens. The vaccination coverage for new antigens increased rapidly after their introduction but remained lower than vaccination coverage for antigens in the schedule since 2006. We observed that the prevalence of vaccine delays increased by vaccination visits at 2, 4, 6 and 12 months and that the impact of vaccine delays on incomplete vaccination status by 24 months was important for delays after the 2-month visit. Among children with an incomplete vaccination status by 24 months, 16.1% were attributable with a first vaccine delay (2 mois), 10.6% at 4 months, 14.0% at 6 months and 31.8% at 12 months. However, about 75% of children with a vaccine delay at 2 months also had vaccine delays at later visits. Factors associated with an incomplete vaccination status by 24 months and with vaccine delays were assessed to identify more vulnerable populations who may required a particular follow-up. Without validation among vaccine providers in our study, the vaccination coverage by 24 months would have been underestimated from 5.5% to 23.7 depending on the survey year. We have compared vaccination coverage by 24 months between each contacts among potential respondents. We observed that the proportion fully vaccinated by 24 months of age was significantly 7.8% higher in children whose parents responded to the first rather than the third contact, but it was only 2.1% higher when comparing respondents to contact 1 and all respondents. Conducting multiple contact attempts increased the overall response rate, but had limited impact on the validity of estimates. To conclude, vaccination coverage studies are essential to evaluate the impact of vaccination programs and trends over the years. Monitoring of vaccine delays provide more information regarding the susceptibility of the population. Intervention to improve timeliness should address delays at each visit and not only focus on the first visit. In addition, validation of vaccination data among other sources is necessary to limit the presence of information bias in vaccination coverage studies, but may be restricted to children incompletely vaccinated. To better evaluate the benefit of multiple contacts it would be useful for future similar vaccination surveys to present the coverage obtained from respondants to each contact.

Le métapneumovirus humain (hMPV) est un virus responsable d’infections aiguës des voies respiratoires telles que des bronchiolites, des bronchites ou des pneumonies, principalement chez les populations à risques que sont les jeunes enfants de moins de 5ans, ainsi que les personnes âgées ou immunodéprimées. Découvert en 2001, ce virus et sa pathogénèse ne restent encore aujourd’hui que partiellement caractérisés. De ce fait et malgré les besoins, il n’y a aucun vaccin ou traitement thérapeutique spécifique et efficace contre le HMPV disponible sur le marché. Dans ce contexte, mon projet de thèse s’est articulé autour de deux axes principaux: (i) L’étude de la protéine de fusion F du virus hMPV, protéine majeure antigénique de surface et responsable de l’entrée du virus dans la cellule cible. Elle a pour particularité d’induire de manière autonome la fusion membranaire in vitro et d’être associée à des effets cytopathiques variable selon les souches virales. De par son rôle clé pour le virus hMPV, la protéine F a déjà fait l’objet de plusieurs études structurales et fonctionnelles mais les déterminants de cette activité fusogénique ne sont pas encore entièrement caractérisés. Nous nous sommes donc intéressés à l’identification de déterminants du phénotype viral hyperfusogénique, localisés dans les domaines heptad repeats de la protéine F du hMPV. (ii) L’atténuation de deux souches virales cliniques (CAN98-75 et C-85473) par délétion de gènes accessoires dans le but de développer des candidats vaccinaux adaptés aux enfants en bas âge. Différents virus ont été générés par génétique inverse et les délétions des gènes accessoires SH et G dans les deux fonds génétiques viraux ont été étudiées pour leur impact sur l’infectivité, la réplication et la pathogénèse virale in vitro et in vivo ainsi que leur contribution pour le développement de virus atténués candidats vaccinaux. / Human metapneumovirus (hMPV) is a major pathogen responsible of acute respiratory tract infections, such as bronchiolitis or pneumonia, affecting especially infants, under five years old, elderly individuals and immunocompromised adults. Identified since2001, this virus and its pathogenes is still remain largely unknown and no licensed vaccines or specific antivirals against hMPV are currently available. In this context, my research project was built over two main subjects: (i) The study of the fusion F glycoprotein which is the major antigenic protein of hMPV and is responsible of viral entry into host cell. By its crucial role for the virus, the F protein has already been characterized in several structural and/or functional studies. Thus, it has been described that the hMPV F protein induces membrane fusion autonomously, resulting in variable cytopathic effects in vitro, in a strain-dependent manner. However, as the determinants of the hMPV fusogenic activity are not well characterized yet, we focused on identification of some of these, located in heptad repeats domains of the protein. (ii) The evaluation of hMPV SH and G gene deletion for viral attenuation. Live-attenuated hMPV vaccine candidates for infants’ immunization has been constructed thank to this deletion approach at the beginning of hMPV vaccine development efforts. Despite encouraging results, these candidates have not been further characterized and the importance of the viral background has not been evaluated.

La découverte de composés pharmaceutiques est actuellement trop longue et trop coûteuse, et le taux d’échec, trop élevé. Les bases de données biochimiques et génomiques ne cessent de grossir et il est maintenant impraticable d’interpréter ces données. Un changement radical est nécessaire ; certaines étapes de ce processus doivent être automatisées. Les peptides jouent un rôle important dans le système immunitaire et dans la signalisation cellulaire. Leurs propriétés favorables en font des candidats de choix pour initier la conception de nouveaux médicaments et assister la production de nouveaux vaccins. De plus, les techniques de synthèse modernes permettent de rapidement synthétiser ces molécules à faible coût. Les algorithmes d’apprentissage statistique sont particulièrement bien adaptés pour apprendre de façon automatisée des modèles, possiblement biochimiques, à partir des données existantes. Ces méthodes et les peptides offrent donc une solution de choix aux défis auxquels fait face la recherche pharmaceutique. Nous proposons un noyau permettant l’apprentissage de modèles statistiques de phénomènes biochimiques impliquant des peptides. Celui-ci permet, entre autres, l’apprentissage d’un modèle universel pouvant raisonnablement quantifier l’énergie de liaison entre toute séquence peptidique et tout site de liaison d’une protéine cristallisée. De plus, il unifie la théorie de plusieurs noyaux existants tout en conservant une faible complexité algorithmique. Ce noyau s’avère particulièrement adapté pour quantifier l’interaction entre les antigènes et les complexes majeurs d’histocompatibilité. Nous proposons un outil pour prédire les peptides qui survivront au processus de présentation antigénique. Cet outil a gagné une compétition internationale et aura plusieurs applications en immunologie, dont la conception de vaccins. Ultimement, un peptide doit maximiser l’interaction avec une protéine cible ou maximiser la bioactivité chez l’hôte. Nous formalisons ce problème comme un problème de prédiction de structures. Puis, nous proposons un algorithme exploitant les plus longs chemins dans un graphe pour déterminer les peptides maximisant la bioactivité prédite par un modèle préalablement appris. Nous validons cette nouvelle approche en laboratoire par la découverte de peptides antimicrobiens. Finalement, nous fournissons des garanties de performance de type PAC-Bayes pour deux algorithmes de prédiction de structure dont un est nouveau. / The discovery of pharmaceutical compounds is currently too time-consuming, too expensive, and the failure rate is too high. Biochemical and genomic databases continue to grow and it is now impracticable to interpret these data. A radical change is needed; some steps in this process must be automated. Peptides are molecules that play an important role in the immune system and in cell signaling. Their favorable properties make them prime candidates for initiating the design of new drugs and assist in the design of vaccines. In addition, modern synthesis techniques can quickly generate these molecules at low cost. Statistical learning algorithms are well suited to manage large amount of data and to learn models in an automated fashion. These methods and peptides thus offer a solution of choice to the challenges facing pharmaceutical research. We propose a kernel for learning statistical models of biochemical phenomena involving peptides. This allows, among other things, to learn a universal model that can reasonably quantify the binding energy between any peptide sequence and any binding site of a protein. In addition, it unifies the theory of many existing string kernels while maintaining a low computational complexity. This kernel is particularly suitable for quantifying the interaction between antigens and proteins of the major histocompatibility complex. We provide a tool to predict peptides that are likely to be processed by the antigen presentation pathway. This tool has won an international competition and has several applications in immunology, including vaccine design. Ultimately, a peptide should maximize the interaction with a target protein or maximize bioactivity in the host. We formalize this problem as a structured prediction problem. Then, we propose an algorithm exploiting the longest paths in a graph to identify peptides maximizing the predicted bioactivity of a previously learned model. We validate this new approach in the laboratory with the discovery of new antimicrobial peptides. Finally, we provide PAC-Bayes bound for two structured prediction algorithms, one of which is new.

En 2021, le Québec est entré dans une nouvelle phase de lutte contre le SRAS-CoV-2, et ce, en raison de l'arrivée des vaccins et de l'amorce de la campagne de vaccination de masse contre la COVID-19. L'efficacité clinique des nouveaux vaccins était excellente au moment de leur autorisation. Toutefois, l'efficacité réelle et la durée de protection conférées par ceux-ci restaient largement inconnues. De plus, l'émergence de variants du SRAS-CoV-2 plus transmissibles, plus virulents et/ou avec une capacité d'échappement immunitaire plus élevé démontre l'importance et la nécessité de continuer à effectuer une surveillance active pour assurer l'efficacité des vaccins contre la COVID-19. L'objectif de ce mémoire était d'évaluer l'efficacité vaccinale chez les adolescents québécois contre l'infection par le SRAS-CoV-2, les formes graves de la COVID-19, l'hospitalisation et le décès, tout cela selon les variants en circulation. L'efficacité a également été estimée en fonction du temps depuis la vaccination afin d'évaluer si le déclin de l'immunité constituait un défi potentiel. Les analyses ont montré que l'efficacité contre le variant Delta était élevée et durable même jusqu'à cinq mois après l'administration de deux doses de vaccin. L'efficacité contre le variant Omicron, quant-à-elle, était significativement plus basse à chaque point de mesure post-vaccination comparativement à l'efficacité contre Delta. De plus, l'efficacité contre l'infection symptomatique était supérieure à l'efficacité contre toute infection. Un intervalle allongé entre les doses semblait également améliorer l'efficacité vaccinale. L'évaluation de l'efficacité par rapport aux issues graves n'a pas été possible en raison d'un faible nombre d'hospitalisations et d'aucun décès dans ce groupe d'âge. Le suivi de l'évolution de l'efficacité vaccinale est très important et continuera à contribuer à l'élaboration de futures recommandations et d'interventions ciblées par les autorités de santé publique. / In 2021, Quebec entered a new phase of the fight against SARS CoV-2 with the arrival of vaccines and the start of the mass vaccination campaign against COVID-19. The clinical efficacy of the new vaccines was excellent at the time of authorization. However, the real-world effectiveness and duration of protection conferred by the latter remained largely unknown. In addition, the emergence of SARS-CoV-2 variants that are more transmissible, more virulent and/or have a higher immune escape capacity demonstrates the importance and need for continued active surveillance to ensure the effectiveness of COVID-19 vaccines. The purpose of this thesis was to assess the vaccine effectiveness among Quebec adolescents against SARS-CoV-2 infection, severe forms of COVID-19, hospitalization and death, all according to the variants in circulation. Effectiveness was also estimated by time since vaccination to assess whether the decline in immunity was a potential challenge. Analyses showed that vaccine effectiveness against the Delta variant was high and sustained even up to five months after two doses of vaccine. However, effectiveness against the Omicron variant was significantly lower at each post-vaccination measurement point compared to effectiveness against Delta. In addition, effectiveness against symptomatic infection was superior to effectiveness against any infection. An extended interval between doses also appeared to improve vaccine effectiveness. Evaluation of efficacy against serious outcomes was not possible due to low hospitalizations and no deaths in this age group. Monitoring the evolution of vaccine effectiveness is very important and will continue to contribute to the development of future recommendations and targeted interventions by public health authorities.