Le Syndrome Dysgénésique et Respiratoire Porcin (PRRS) est la maladie infectieuse endémique la plus couteuse en élevage porcin dont l'agent responsable est un Arterivirus, le PRRSV, qui présente une grande diversité génétique. L'infection par le PRRSV est fréquemment associée à l'infection par les virus influenza. La vaccination est une méthode de lutte adaptée contre ces virus. Dans le cas du PRRSV, les vaccins les plus utilisés sont des virus vivants modifiés (MLV) qui induisent une immunité protectrice peu efficace contre les variants viraux. Dans le cas du virus influenza, les vaccins inactivés utilisés présentent la même insuffisance.Dans ce travail de thèse, j'ai évalué des stratégies vaccinales visant à induire une immunité efficace contre des variants viraux, en utilisant des antigènes conservés entre souches, adressés aux cellules présentatrices d'antigènes (APC), et j'ai analysé l'effet de différentes voies et modes d'administration.Dans le cas du virus grippal, le ciblage d'antigènes conservés (HA2, M2e, NP) au CD11c a permis d'augmenter la réponse T uniquement lors d'administration par voie intramusculaire (IM) et fut sans effet sur la réponse anticorps. La vaccination par voie intradermique s'est traduit par une exacerbation de la pathologie lors d'une épreuve virale, alors que la vaccination par voie IM a réduit les symptômes, la durée d'excrétion virale en corrélation avec une meilleure réponse anticorps anti-HA2 et M2e.Dans le cas du virus PRRSV qui fut mon sujet principal d'étude, j'ai cherché à optimiser des réponses lymphocytaires T IFNγ en employant une stratégie vaccinale ADN codant des antigènes contenant des épitopes T conservés entre souches, ciblés aux APC. En effet, alors que les mutations virales conduisent à un échappement aux anticorps neutralisants, la réponse lymphocytaire T IFNγ a été proposée impliquée dans la protection croisée. J'ai montré que l'immunogénicité optimale de vaccins ADN PRRSV, conduisant à la réponse T la plus large, est obtenue par l'administration intradermique associée aux nanoparticules de PLGA (NP), suivi d'une électroporation (EP), par rapport à EP seul ou délivrance intradermique ou transcutanée avec des patches à micro-aiguilles résorbables. Cette immunogénicité optimale est associée à une bonne transfection des cellules de la peau, à une accumulation de cellules inflammatoires, et à une mobilisation des cellules dendritiques. J'ai ensuite utilisé ce mode d'administration EP+NP pour immuniser des porcs avec des plasmides codant des antigènes conservés du PRRSV adressés ou non aux APC via CD11c ou XCR1. Les porcs ont été immunisés soit avec des injections répétées d'ADN seul soit en prime-boost ADN-MLV. Le régime ADN-MLV s'est montré supérieur pour l'induction de réponse B et T à celui de l'ADN ou du MLV seuls, et le ciblage aux APC a nettement augmenté la réponse anticorps mais pas la réponse T IFNγ. Dans une expérience suivante à visée d'application sur le terrain, j'ai utilisé le régime ADN-MLV (sans NP cette fois), délivré avec EP ou avec jet sous pression (PJ). Dans ces conditions, la primo-vaccination avec ADN n'a pas significativement augmenté la réponse T IFNγ induite par le MLV, mais elle a clairement augmenté la réponse anticorps avec un bénéfice du ciblage des APC. L'immuno-potentialisation induite par la primo-vaccination ADN n'a pas conduit à l'amélioration de la protection contre une épreuve avec un virus hétérologue et a montré que cette protection n'est au final pas corrélée avec la réponse lymphocytaire T IFNγ et opère en l'absence d'anticorps neutralisants détectables. Enfin, l'ensemble de ce travail montre que l'effet du ciblage des APC chez le porc est influencé par la voie d'administration et par le régime d'administration comme le prime-boost ADN-MLV. / The Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome (PRRS) is the most damaging infectious disease in pigs worldwide. The etiologic agent is an Arterivirus, the PRRSV, which presents a large genetic diversity. PRRSV infection is frequently associated with influenza virus co-infection. Vaccination is a highly suitable way to control these viruses. In the case of PRRSV, the most effective commercial vaccines are modified live vaccines (MLV) which induce only a partial protection against heterologous strains. In the case of the influenza virus, the available inactivated vaccines show the same weakness.With the goal to control emerging influenza and PRRSV variants, I evaluated vaccine strategies involving conserved viral antigens between strains which were targeted to antigen-presenting cells (APC) and delivered by different routes and methods.In the case of influenza virus, the targeting of conserved antigens (HA2, M2e and NP) to CD11c led to increased IFNγ T cell responses only when vaccines were delivered by the intramuscular (IM) route and had no effect on the humoral response. The intradermal route exacerbated disease following challenge whereas the IM route reduced the symptoms, the duration of viral excretion in correlation with higher anti-HA2 and anti-M2e antibody responses.In the case of PRRSV, which was my main subject, I sought to optimize the IFNγ T cell responses by using DNA vaccines encoding antigens with conserved T-epitopes between strains, and targeted to APC. Indeed, whereas viral mutants escape neutralizing antibodies, it has been proposed that the IFNγ T cell responses are instrumental for cross-protection. I showed that the broadest T cell responses were induced by DNA vaccines combined to nanoparticles PLGA (NP) injected by the intradermal route, followed by electroporation (EP) compared with EP-only, intradermal route-only or transcutaneous dissolvable microneedles. This optimal immunogenicity was associated with a high transfection level of skin cells, an accumulation of inflammatory cells, and dendritic cells mobilisation. Next I used the EP+NP method to immunize pigs with plasmids encoding conserved PRRSV antigens targeted or not to APC via CD11c or XCR1. Pigs were immunized either with repeated injections of DNA alone or with a prime-boost DNA-MLV. The DNA-MLV regimen induced improved humoral and IFNγ T cell responses compared to DNA alone or MLV alone and the APC-targeting significantly increased the humoral response but not the IFNγ T cell response. Finally, I evaluated the DNA-MLV regimen efficacy, with an applied perspective, using naked DNA without NP and delivered by EP or by a convenient needle free injection technology (PJ). In these conditions, the DNA prime did not significantly increase the IFNγ T cell response induced by the MLV, but clearly increased the humoral response with a benefit of the APC-targeting. However, the immune potentiation induced by the DNA prime did not lead to an improved protection following a heterologous challenge. The heterologous protection was not correlated to the measured humoral and IFNγ T cell responses, and neutralizing antibodies were undetectable. Thus cross-protective effectors have not been sufficiently activated by our DNA-MLV strategy and the immune correlates of protection against heterologous PRRSV are still to be identified to develop cross-protective vaccines. Finally, this work shows that the effect of APC-targeting in pigs is influenced by delivery routes and methods and by vaccine regimen such as the prime-boost DNA-MLV.

La tuberculose est une maladie contagieuse causée par les bactéries appartenant au complexe Mycobacterium tuberculosis. On estime près de neuf millions de nouveaux cas et un million de décès chaque année dans le monde. De plus, approximativement un tiers de la population mondiale est infecté de manière latente, donc à risque de développer la maladie. Le seul vaccin préventif jusqu’à présent disponible est le Bacille de Calmette-Guérin (BCG). Cependant, son efficacité contre la forme pulmonaire de la maladie, contagieuse et plus fréquente chez l’adulte, est extrêmement variable. Le développement de nouveaux vaccins prophylactiques contre la tuberculose est basé sur une stratégie de remplacement ou d’amélioration de l’actuel vaccin BCG. De nombreux candidats vaccins sous-unitaires sont évalués dans un protocole de vaccination de rappel après le BCG. Ce dernier est en effet administré à plus de 80% des nouveau-nés et des nourrissons des populations à haut risque.<p>Le présent travail a eu pour but principal d’étudier une nouvelle approche de vaccination combinant le Bacille de Calmette-Guérin avec des vaccins sous-unitaires à ADN plasmidique dans différents modèles précliniques.<p>Plusieurs hypothèses tentent d’expliquer la faible efficacité du vaccin BCG, comme la faible induction de réponses immunitaires de type cellulaire T CD8+, le déclin de l’immunité protectrice induite au cours du temps, ou son répertoire antigénique limité. Les vaccins à ADN plasmidique induisant de telles réponses, le travail proposé a consisté au développement d’un nouveau protocole de vaccination basé sur la coadministration par la voie intradermique du vaccin BCG formulé avec un vaccin à ADN plasmidique codant pour un antigène mycobactérien. Nous avons observé dans plusieurs modèles murins (adulte et néonatal) une augmentation significative des réponses cellulaires de type CD4+ Th1 et CD8+, ainsi que de la réponse humorale spécifique. L’immunogénicité de cette approche a également été analysée dans un modèle animal de grande taille, à savoir le modèle porcin. Les résultats obtenus indiquent que les vaccins à ADN plasmidique sont capables d’augmenter les réponses spécifiques à l’antigène codé par le plasmide mais également celles spécifiques à d’autres antigènes exprimés par le vaccin BCG. Enfin, dans la deuxième partie du travail, nous avons développé des vaccins plasmidiques codant pour des combinaisons d’antigènes phase-spécifiques de M. tuberculosis et nous avons analysé leur immunogénicité en modèle murin.<p>En conclusion, nous avons montré que la stratégie de coadministration par la voie intradermique du vaccin BCG avec un vaccin à ADN plasmidique encodant des antigènes mycobactériens s’avère être un protocole de vaccination réaliste et efficace pour améliorer l’immunité induite par le vaccin BCG. Elle offre par ailleurs des perspectives pour être appliquée avec des plasmides codant pour des antigènes caractéristiques de la tuberculose latente, peu reconnus après vaccination BCG, pour protéger à la fois contre la tuberculose active d’une primo-infection et contre la réactivation d’une infection latente. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Malgré l’existence d’un vaccin préventif efficace, l’infection chronique par le virus de l’hépatite B (HBV) demeure un problème majeur de santé publique. La persistance de l’infection par HBV étant clairement associée à des réponses immunitaires insuffisantes, l’immunothérapie par le vaccin à base d’ADN nu, visant à stimuler les réponses humorales et cellulaires, apparaît comme particulièrement pertinente pour la thérapie des hépatites B chroniques. Toutefois, l’efficacité thérapeutique d’une telle stratégie reste limitée chez l’homme, d’où la nécessité d’optimiser cette approche vaccinale pour une utilisation ultérieure en clinique. Ainsi, l’objectif général de ce travail de thèse était d’explorer, avec le modèle du DHBV (« Duck Hepatitis B Virus »), étroitement apparenté au HBV humain, si l’administration du vaccin à ADN par électroporation (EP) pouvait davantage améliorer son efficacité prophylactique et thérapeutique. Nous avons montré, dans un 1er temps chez des canards naïfs, que l’administration du vaccin à ADN par EP permet de potentialiser le pouvoir neutralisant et d’élargir le répertoire épitopique de la réponse humorale dirigée contre la protéine d’enveloppe du DHBV, même avec des doses d’ADN relativement faibles. Dans un 2ème temps, nous avons montré chez des animaux chroniquement infectés par le DHBV, que l’administration par EP du vaccin à ADN ciblant les protéines structurales du DHBV et le DuIFN-γ améliore considérablement l’efficacité thérapeutique du vaccin, notamment au regard de la séroconversion et de la clairance virale. Les résultats ainsi obtenus confirment l’intérêt majeur de cette approche vaccinale pour la thérapie des hépatites B chroniques / Despite the existence of an effective prophylactic vaccine, chronic hepatitis B virus (HBV) infection remains a major public health problem. Since persistence of HBV infection is mostly associated with insufficient immune responses, therefore DNA vaccination capable of activating both humoral and cellular immune responses appears as a pertinent strategy for chronic hepatitis B therapy. However, the efficacy of such therapeutic approach remains limited in humans. Improvement of DNA vaccine efficacy is therefore needed for future therapeutic applications in clinic. The main objective of this thesis was to investigate in the duck hepatitis B virus (DHBV) model, whether the protective and therapeutic efficacy of DNA vaccine can be enhanced using EP-based delivery system. Firstly, we showed in naïve ducks that EP-based delivery was able to improve the dose efficiency of DNA vaccine and to maintain a highly neutralizing, multi-specific B-cell response even with relatively low DNA doses, suggesting that it may be an effective approach for chronic hepatitis B therapy at clinically feasible DNA dose. Secondly, we showed in chronic DHBV-carriers that in vivo EP is able to dramatically enhance the therapeutic potency of DNA vaccine targeting hepadnaviral proteins. Indeed, this approach was able to consistently restore humoral immune response and to sustainably decrease and even clear viral infection. Thus, these data strongly support the use of this approach for chronic hepatitis B therapy in humans