La vaccination demeure à ce jour le moyen le plus efficace dans la prévention et le contrôle de maladies infectieuses. Les nanoparticules du PapMV ont été efficacement utilisées comme plateforme vaccinale permettant l’augmentation de l’immunogénicité d’antigènes. Bien que ces nanoparticules aient démontré un grand potentiel, la fusion d’antigène directement dans l’ORF de la protéine de capside (CP) peut nuire à sa capacité d’autoassemblage en nanoparticules. Nous avons développé une nouvelle méthode de modification du PapMV basé sur l’utilisation de la transpeptidase bactérienne sortase A (SrtA) permettant la conjugaison d’antigènes directement sur les nanoparticules post-assemblage. La SrtA a permis la conjugaison de longs antigènes (M2e et T20) sans affecter l’intégrité structurale et immunologique des nanoparticules. Ces nanoparticules ont induit de fortes réponses humorales spécifiques aux antigènes et ont induit une protection complète contre une infection à l’influenza chez les souris vaccinées avec PapMV-SrtA-M2e. La plateforme PapMV-SrtA permet l’ingénierie facile et rapide de nouveaux vaccins. / Vaccination remains to date the most effective intervention in the prevention and control of infectious diseases. PapMV nanoparticles have shown to be an efficient vaccine platform to increase antigens immunogenicity. While they have shown great potential, the insertion of antigens in the open reading frame (ORF) of the coat protein (CP) can affect its capacity to assemble into nanoparticles. We developed a new method to modify PapMV nanoparticles based on the use of bacterial transpeptidase sortase A (SrtA) to attach antigens directly onto assembled nanoparticles. SrtA attached long antigenic peptides (M2e and T20) onto PapMV nanoparticles without affecting their structural of immunological integrity. These nanoparticles induced strong antigen specific antibodies and fully protected PapMV-SrtA-M2e vaccinated mice against an influenza challenge. The use of the PapMV-SrtA platform will enable the faster and easier development of new vaccines.

Le métapneumovirus humain (hMPV) est un nouveau virus respiratoire identifié pour la première fois par un groupe hollandais en 2001. Ce pathogène viral cause principalement des infections aiguës des voies respiratoires, telles que des bronchiolites et des bronchites ainsi que des pneumonies chez les jeunes enfants, les personnes âgées et les individus immunocompromis. Au moment d’élaborer ce projet de doctorat, aucun modèle expérimental d’infection n’avait été développé, la pathogenèse associée à cette infection virale n’avait pas été étudiée et aucun traitement ou vaccin n’avait encore été approuvé chez l’humain ou même étudié in vivo. Bref, des lacunes majeures subsistaient en ce qui a trait à la compréhension et au traitement de l’infection par le hMPV. L’objectif principal de ce projet de doctorat était donc de développer un modèle expérimental d’infection chez le petit animal de laboratoire afin de caractériser la pathogenèse associée à l’infection virale et d’évaluer l’efficacité de différents traitements. Les résultats démontrent que la souris Balb/c et le «cotton rat» s’avèrent tous deux être de bons modèles d’infection pour l’étude de l’infection par le hMPV. Une importante réplication du virus ainsi que des changements histopathologiques caractérisés par une inflammation pulmonaire prononcée sont observés suite à l’infection virale. Cependant, la souris Balb/c est plus susceptible au hMPV que le rat, car le développement de symptômes cliniques significatifs n’est noté que chez ce premier. L’infection par le hMPV entraîne aussi une obstruction des voies respiratoires et une hyperréactivité bronchique significative. D’un côté thérapeutique, la ribavirine possède une importante activité antivirale contre le hMPV, puisque la réplication et l’inflammation associées à l’infection sont diminuées de façon significative suite à l’administration de l’agent antiviral. D’un côté prophylactique, les immunisations avec une préparation de hMPV complet inactivé couplée à un adjuvant représentent un danger potentiel, car elles provoquent une réponse inflammatoire exagérée suite à l’infection virale. Des vaccins sous-unitaires protéiques semblent être beaucoup plus sécuritaires et prometteurs. Les modèles expérimentaux développés lors de ce projet vont permettre de mieux comprendre la pathogenèse associée à l’infection par le hMPV et d’évaluer de façon plus complète l’activité de différents traitements thérapeutiques et prophylactiques. / The human metapneumovirus (hMPV) is a newly-described viral pathogen first reported in the Netherlands in 2001. HMPV is associated with acute respiratory tract infections in all age groups with more severe diseases such as bronchiolitis/bronchitis and pneumonia occurring in young children, elderly individuals and immunocompromised hosts. Before we started this project, no experimental models had been developed, the pathogenesis was not exhaustively described and no vaccines, chemotherapeutic agents, or antibody preparations had been approved for the prevention or treatment of hMPV infections in humans or even studied in vivo. The aim of this project was to develop an experimental animal model for hMPV infection to : 1-characterize the pathogenesis associated with this viral infection and 2-evaluate novel therapeutic or prophylactic modalities. The Balb/c mice and cotton rat are both permissive to hMPV infection. They support efficient viral replication in the lower respiratory tract and the infection is associated with significant lung inflammation. However, Balb/c mice are more susceptible to the infection, as we observe clinical symptoms such as weight loss and breathing difficulties characterized by significant airways obstruction and hyperresponsiveness only in this animal model. Ribavirin has shown antiviral properties against hMPV and significantly reduced viral replication and pulmonary inflammation. Immunizations with inactivated hMPV mixed with adjuvant induced a severe pulmonary disease following intra-nasal infection, as it has already been observed with other paramyxoviruses. Subunit vaccines seem safer preparations to pursue the development of hMPV vaccines. The Balb/c mice and cotton rat experimental models are great tools to better understand hMPV pathogenesis and also to evaluate different therapeutic and prophylactic modalities.

La découverte d'antigènes tumoraux capables d'induire des réponses immunes a relancé le développement de l'immunothérapie du cancer. Parmi ceux-ci, les antigènes testiculaires du cancer (Cancer-Testis Antigens (CTA)) sont actuellement des cibles de choix pour la vaccination thérapeutique. Des données récentes obtenues au Laboratoire d'Uro-Oncologie Expérimentale ont montré que l'antigène MAGE-A9 est le CTA le plus fréquemment exprimé dans les tumeurs vésicales puisqu'on détecte son expression dans 60% des tumeurs. Comme cet antigène a jusqu'à maintenant été très peu étudié, le but de ce projet consistait premièrement à évaluer son expression dans divers types de cancers en comparaison avec celle d'autres CTAs plus connus tels que MAGE-A4 et NY-ESO-1. La deuxième partie de ce projet consistait à produire un anticorps contre MAGE-A3, un CTA potentiellement intéressant pour l'immunothérapie de plusieurs cancers, dont celui de la vessie. Comme cet antigène fait partie d'une famille de CTA présentant un haut degré d'homologie, nous avons opté pour une stratégie d'immunisation centrée sur des epitopes divergents. Les résultats ayant mené à la production et à la caractérisation de 3 anticorps monoclonaux seront présentés.

Depuis les années quatre-vingt-dix Cuba développe et commercialise des vaccins et méthodes en biotechnologies médicales dont certains sont des premières mondiales. L'île est alors encore considérée comme un pays en voie de développement et est la cible d’un embargo imposé par les États-Unis depuis plus de trente ans. Or les biotechnologies sont une science aussi coûteuse en matériel qu'en ressources humaines très spécialisées et elles sont de ce fait réservées aux pays de la sphère scientifique centrale. Ces réussites suggèrent la mise en place d'un potentiel scientifique et technique réel autant qu'elles peuvent constituer un artéfact dans un secteur moins développé ou moins pérenne qu'il n'y paraît. Quel est le vrai visage des biotechnologies cubaines au milieu des années deux-mille ? C'est à cette question que tente de répondre cette étude. Elle consiste dans un premier temps à retracer les paramètres du développement des institutions de recherche en biotechnologies dans un contexte qui connaît peu de répit depuis l'avènement de la Révolution : indicateurs socio-économiques bas, embargo, planification socialiste, isolement géopolitique, crises économiques mondiales, dissolution du bloc soviétique... Elle se poursuit avec une analyse bibliométrique permettant de donner un visage quantitatif des réalisations cubaines dans le domaine : au-delà des réalisations mises de l'avant, dans quelles revues et dans quels domaines les chercheurs cubains en biotechnologie publient-ils ? Avec quels pays collaborent-ils et par quels pays sont-ils cités ? Quelle est leur place dans le monde ? Nous exploiterons l'ensemble de ces indicateurs et de ces éléments historiques pour conclure, au tournant des années deux-mille, à l'existence d'un potentiel scientifique et technique développé mais d'une science aux ressources maigres constamment tenue de rapporter un certain capital économique aussi bien que politique. En cohérence avec la dialectique socialiste propre à l'île, les sciences cubaines, depuis 1959, ne constituent jamais une fin en soi mais restent un moyen politique et social. En 2006 elles le sont encore. Malgré leurs réalisations elles touchent aux limites de la planification et réclament leur indépendance face au politique afin d'exploiter pleinement leur potentiel, bien réel. / Since the 1990s, Cuba has developed and marketed vaccines and medical biotechnology methods of which some have been the first in the world. At that time, the island was considered a developing country and had been the target of an embargo imposed by the United States for more than thirty years, as it still is now. Yet biotechnology is a costly science both in terms of material resources and in terms of highly specialized human resources, and for this reason it is usually exclusive to the world’s leading scientific countries. These successes in Cuba thus suggest the creation of a real scientific and technical potential in country, as much as they constitute an artifact in a sector that is less developed or less established than might seem to be the case. What is the true face of Cuban biotechnologies at the turn of the millennium? This is the question that this study seeks to answer. The study first retraces the parameters of the development of Cuban research institutions in biotechnology in the context of the difficult circumstances that the country has experienced since the Revolution: low socio-economic indicators, the American embargo, socialist planning, geopolitical isolation, world economic crises, and the dissolution of the Soviet bloc. The study then presents a bibliometric analysis, which offers a quantitative vision of Cuban achievements in biotechnology. In which periodicals and in which domains have Cuban researchers in biotechnology published their results? To which countries do the researchers who have collaborated with them or cited them belong? What is their place in the world? We will use these indicators and historical elements to conclude that a developed scientific and technical potential exists in Cuba at the turn of the millennium but that the Cuban sciences remain relatively poor in resources and remain constantly pressured to yield political as well as economic capital. In accordance with the socialist dialectic proper to the island, the Cuban sciences since 1959 have never constituted an end in themselves but have been a means to achieve political and social goals. This remains the case in 2006. Despite their achievements, they remain subject to the limits of socialist planning. They require independence from political concerns in order to fully exploit their potential, which is very real

La vaccination représente l'un des grands succès des stratégies de santé publique. Cependant, depuis leur introduction, les vaccins ont fait l’objet de controverses. Des polémiques médiatiques ont contribué à ébranler la confiance que les citoyens portent dans la vaccination et les autorités sanitaires. Une communication transparente et fondée sur une démonstration robuste du rapport bénéfice-risque des vaccins est donc nécessaire afin d’éclairer les décisions des autorités de santé et rétablir la confiance du grand public et des professionnels de santé.Les modèles quantitatifs pour l’évaluation du rapport bénéfice-risque (qBRm) sont de plus en plus utilisés par les parties prenantes comme outils d’aide à la décision. Ces modèles fournissent une structure permettant d’incorporer des données provenant de plusieurs sources afin de quantifier et de mettre en perspective les bénéfices et les risques d’une intervention. Cependant, les autorités de santé et les laboratoires pharmaceutiques se préoccupent du manque de cadre explicite et systématique. Des initiatives se développent afin d’optimiser l’évaluation quantitative du rapport bénéfice-risque des produits de santé. Néanmoins, peu d’entre elles sont spécifiques aux vaccins.Au vu de ce contexte, ce travail de recherche avait pour vocation de proposer et de tester de nouveaux outils permettant de structurer l’évaluation quantitative du bénéfice-risque des vaccins afin d’optimiser son utilisation dans l’aide à la décision des différentes parties prenantes.Pour cela, l’objectif de la première partie de ce travail était de synthétiser les données disponibles sur les qBRm appliqués aux vaccins afin de les analyser. L’état de l’art effectué a confirmé que les qBRm étaient de plus en plus utilisés pour aider à l’évaluation du bénéfice-risque des vaccins. Les chiffres montrent une nette augmentation du nombre de publications dans ce domaine depuis le début des années 2000. Un tiers des qBRm identifiés concernait la vaccination contre le rotavirus. Cependant aucune de ces études sur le rotavirus n’avait été développée spécifiquement pour la France. L’analyse des études sélectionnées a mis en évidence des divergences en termes d’approches méthodologiques utilisées et des lacunes concernant la qualité de l’information renseignée dans les études, rendant l’interprétation et la comparaison des modèles complexes.Au cours de la deuxième partie de ce travail nous nous sommes donc attachés à proposer des axes d’amélioration. Tout d’abord nous avons conçu un guide pour améliorer la description des analyses afin d’apporter plus de transparence et de garantir ainsi une meilleure interprétation des résultats sur les qBRm appliqués aux vaccins. Puis, en l’absence d’évaluation quantitative du rapport bénéfice-risque de la vaccination contre le rotavirus en France et compte tenu des interrogations existantes autour de son intérêt, nous avons réalisé un qBRm évaluant la vaccination contre le rotavirus en France. Enfin, nous avons souhaité explorer l’utilisation d’un nouvel outil de modélisation pour le développement de qBRm appliqués aux vaccins : le Discretely Integrated Condition Event (DICE). Le DICE constitue un outil standardisé qui pourrait être utilisé par toutes les parties prenantes. L’application d’une telle interface commune à tous les qBRm pourrait faciliter leur conception, leur analyse et leur comparaison.Cependant, ces axes d’amélioration ne constituent qu’un point de départ des efforts nécessaires à réaliser pour l’évaluation du rapport bénéfice-risque des vaccins. De nouvelles initiatives sont essentielles afin de poursuivre la généralisation des qBRm appliqués aux vaccins, tout en les rendant plus performants et assortis de résultats robustes et transparents. Ces étapes semblent nécessaires pour rétablir la confiance en la vaccination et améliorer les couvertures vaccinales, assurant ainsi une protection optimale des populations face à des maladies infectieuses. / Vaccination is one of the most successful public health achievements in disease prevention. However, since their introduction, vaccines have been relatively contentious. Health controversies have contributed to erode the population’s confidence in vaccination and health authorities. A transparent communication based on a robust demonstration of the benefit-risk assessment (BRA) of vaccines could be therefore necessary to inform decision-makers and restore the public’s confidence.Quantitative benefit-risk models (qBRm) applied on vaccines is an important, and increasingly used, tool to support the BRA from decision-makers. These models provide a structure for incorporating evidence from multiple sources to quantify and put into perspective the benefits and risks of an intervention. However, health authorities and pharmaceutical companies are concerned about the lack of an explicit and systematic framework. While some initiatives that aims at optimising the BRA of health products are emerging, few of them are specific to vaccines. In this context, our research aimed to propose and test new tools to structure qBRm applied on vaccines in order to optimise them use in the decision-making process from different stakeholders. The first part of this work aimed at identifying publications reporting on qBRm for vaccines through a systematic literature review and describing their study characteristics according to specific classification criteria. The analyses confirmed that the number of qBRm of vaccines publications has been increasing since 2000. One-third of the qBRm publications were related to rotavirus vaccination. However, none of these studies on rotavirus vaccination had been performed to specifically address the French context. The analysis of the selected studies revealed divergences in terms of the methodological approaches used and gaps in the granularity of information reported, making complex the interpretation and comparison of the models. In the second part of this research, we therefore endeavoured to propose areas for improvement. To start with, we designed an operational checklist to improve the reporting of qBRm applied on vaccines. Indeed, an adequate reporting is key to ensure a transparent disclosure of the analysis and its reproducibility, thereby facilitating study result interpretation and comparability. Then, to palliate for the absence of qBRm applied on rotavirus vaccination and given the historical context in France, we developed our own qBRm. Finally, we tested a new alternative for designing and structuring qBRm applied on vaccines: the Discretely Integrated Condition Event (DICE) simulation. DICE is a standardised tool that could be used by every stakeholder. The systematic use of such common interface to qBRm could facilitate their design, analysis and comparison. Nevertheless, these areas for improvement are only a starting point, further initiatives are essential to continue the uptake of qBRm applied on vaccines, while making them more efficient, with robust and transparent results. These steps, although not exclusive, seem necessary to enhance public confidence in vaccination and improve vaccine coverage, ensuring as a result an optimal protection of population against infectious diseases.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 79-83.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. 63 f. : ill. Bibliogr. f. 49-56.

Proefschr. Rijksuniversiteit Groningen. / Met lit.opg.-Met samenvatting in het Nederlands.

Les vaccins représentent l’un des progrès majeurs de l’Histoire pour la santé publique, concrétisant notamment l’éradication de la variole en 1980. Les vaccins historiques, à base de pathogènes entiers atténués ou inactivés et donc très immunogènes ont été progressivement remplacés par des vaccins à sous-unités, beaucoup plus sûrs mais en contrepartie moins immunogènes. Des adjuvants tels que des vecteurs et des molécules immunostimulantes ont donc été incorporés dans les formulations vaccinales dans le but de générer des réponses immunitaires de grande amplitude. Cependant, les principaux adjuvants actuellement autorisés chez l’homme induisent exclusivement une réponse immunitaire humorale, à savoir la production d’anticorps permettant de neutraliser les pathogènes extracellulaires. Or, certains pathogènes comme le VIH requièrent une immunité cellulaire, indispensable à l’élimination du virus persistant dans les cellules infectées. Dans ce contexte, les adjuvants de vaccin sont en plein essor dans le but d’identifier de nouveaux candidats plus performants et sûrs. Nous décrivons ici la démarche suivie afin de proposer un vecteur lipidique nanoparticulaire (LNP), dont la stabilité, l’innocuité et la versatilité en font un outil idéal pour la délivrance d’antigènes. Nous avons dans un premier temps réalisé la preuve de concept sur la base de l’antigène modèle ovalbumine, dont la délivrance aux cellules immunitaires a permis d’augmenter significativement la réponse humorale in vivo chez la souris. D’autre part, l’induction d’une réponse cellulaire a été observée par la double délivrance de l’antigène et d’un immunostimulant. Plusieurs combinaisons et stratégies de vectorisations ont été évaluées, dans le but d’identifier la formulation la plus performante en vue d’une étude de protection anti-tumorale. Finalement, nous avons appliqué ces technologies au cas concret du VIH avec l’antigène de capside p24, ce qui s’est conclu par une étude d’immunogénicité chez le primate non-humain. L’ensemble de ces résultats met en lumière la versatilité des LNP et leur capacité à induire des réponses immunitaires de grande magnitude, à médiation humorale et cellulaire. / The development of vaccines was one of the major health advances of the last century, with the success of smallpox eradication in 1980. Historical vaccines, based on attenuated or killed pathogens thus strongly immunogenic were finally replaced by subunit candidates, much safer but also poorly immunogenic. Therefore, adjuvants such as vectors and immunostimulants were incorporated in vaccine formulations in order to generate immune responses of high magnitude. However, actual adjuvants authorized in human vaccines only trigger humoral immune responses, with the production of antibodies which neutralize extracellular pathogens. Yet, some pathogens such as HIV require the induction of a cell-mediated immunity, necessary to eliminate viral reservoirs in infected cells. In this context, new adjuvant systems are being developed in order to identify the most efficient and safe candidates. Here we describe the approach followed to prepare a stable, safe and versatile vector consisting in lipid nanoparticles (LNP), for the delivery of antigens. We first report the proof of concept of antigen delivery based on the model ovalbumin, leading to the significant enhancement of humoral responses in vivo in mice. Thereafter, we focused on the induction of cell-mediated immune responses through the vectorization of both antigens and immunostimulants. Several combinations and vectorization strategies were assessed in the aim to identify the best prototype for a study of protection against tumor challenge. Finally, we applied these systems to HIV and its capsid antigen p24, which allowed us to conduct an immunogenicity study on a non-human primate model. Altogether, these results highlight the versatility of LNP and their ability to induce potent humoral and cell-mediated immune responses.

Avec plus de 20% de morts annuels dus aux maladies infectieuses, celles-ci restent un sujet majeur de santé publique. Des maladies d’origine virale (ré)émergent suite aux changements environnementaux, climatiques et sociétaux : le virus Ebola, la Dengue ou, plus récemment, le virus Zika. Dans ce contexte, il est donc aujourd’hui crucial de développer des vaccins efficaces et sûrs contre les infections virales émergentes. Ce projet de thèse vise à mettre en place une nouvelle stratégie de production de vaccins vivants atténués ciblant les virus à ARN en travaillant sur le virus de la fièvre jaune (genre Flavivirus). Après une analyse génomique qui a permis d’approfondir une technique de modification des virus appelée « ré-encodage », des mutants de la fièvre jaune ont été produits puis caractérisés in vitro et in vivo. En parallèle, un modèle rongeur de la fièvre jaune a été développé et a permis de tester in vivo à la fois l’innocuité et l’efficacité vaccinale des virus ré-encodés. / Despite recent considerable improvements, infectious diseases remain a major issue for public health, with an estimated 20% of annual deaths caused by infections. Among them, viral diseases (re)emerge following environmental, climatic and societal changes: Ebola, Dengue and Zika viruses have recently been the object of special attention. The development of safe and efficient vaccines against emerging viruses is a major challenge for global public health. This thesis work is in line with this issue. Using the yellow fever virus (YFV, genus Flavivirus) as a model, we tried to define new strategies for the design of live-attenuated vaccines for viral infections prevention. After a genomic analysis that allowed to go further into a procedure for virus modification named “re-encoding”, we generated and characterised both in vitro and in vivo mutant strains of YFV. In parallel, a rodent model was set up to test in vivo both the safety and the protective efficiency of the re-encoded viruses.