La vaccination universelle contre la rougeole a permis de contrôler cette maladie et de l’éliminer dans la région des Amériques depuis 2002. Pour atteindre et maintenir l’élimination, une immunité de plus de 90% de la population est nécessaire. Outre la couverture vaccinale, une efficacité vaccinale élevée est primordiale pour assurer une telle immunité. L’âge à la première dose détermine la réponse immunitaire, mais cela semble être surtout important chez les enfants vaccinés avec une dose unique et nés de mères qui ont eu la rougeole. La deuxième dose a été ajoutée pour assurer la séroconversion de ceux qui n’auraient pas répondu à la première dose (échec primaire). Cependant, l’épidémie de 2011 au Québec a montré que le risque chez ceux ayant reçu deux doses augmentait avec un âge plus précoce à la première vaccination. D’autres études épidémiologiques ont documenté des échecs vaccinaux secondaires parmi les cas vaccinés avec deux doses; ils auraient développé une réponse immunitaire faible et transitoire. Par ailleurs, le vaccin contre la rougeole est généralement administré comme vaccin combiné trivalent, contre la rougeole, la rubéole et les oreillons (RRO), ou tétravalent, en incluant le vaccin contre la varicelle (RROV). Ce dernier induit plus d’anticorps contre la rougeole, mais aussi plus de fièvre que le RRO. Dans un contexte épidémiologique caractérisé par un calendrier à deux doses et des mères vaccinées, notre projet visait à évaluer l’impact de l’âge à la première dose, du type de vaccin combiné et des manifestations cliniques indésirables sur la réponse à une et deux doses du RRO ou RROV. Trois études ont été menées: 1. La première étude est une revue systématique avec méta-analyse qui a synthétisé les connaissances sur l’effet de l’âge à la première dose sur la protection et l’immunogénicité du vaccin contre la rougeole chez des enfants ayant reçu une ou deux doses. 2. La seconde étude avait pour objectif d’estimer l’effet de l’âge à la première dose du vaccin RRO ou RROV sur la réponse immunitaire, d’évaluer la corrélation entre le titre d’anticorps après la première et la deuxième dose et de décrire l’évolution des titres d’anticorps pendant un suivi de trois ans. 3. La troisième étude a évalué le rôle de la fièvre suivant la vaccination comme médiateur dans les associations entre l’âge, le type de vaccin et le titre d’anticorps. Les études 2 et 3 étaient des analyses secondaires des données immunologiques et de réactogénicité recueillies lors de cinq essais cliniques menés en Europe et aux États-Unis entre 2004 et 2010 avec 5542 enfants âgés de 11 à 22 mois. Pour évaluer les différentes associations, des modèles de régression linéaires et log-binomiaux ont été bâtis pour modéliser respectivement, la concentration d’anticorps et le risque de séronégativité. Une analyse de médiation a permis d’estimer la proportion de l’effet de l’âge et de l’effet du type de vaccin sur l’immunogénicité qui était expliquée par la fièvre. Nous avons montré que la séroconversion, la concentration d’anticorps et la protection augmentaient avec l’âge à la première vaccination et avec le vaccin RROV. Les titres après la première et la deuxième dose étaient fortement corrélés. Après la deuxième dose, la proportion séropositive était très élevée pour n’importe quel âge à la première vaccination. Cependant, les titres diminuaient progressivement pendant les trois années de suivi. La survenue de la fièvre était le meilleur prédicteur des titres d’anticorps. Cependant, la fièvre n’était pas un médiateur de l’effet de l’âge, mais expliquait 18% de l’effet total du type de vaccin sur la réponse immunitaire. En conclusion, une première dose du vaccin contre la rougeole à 15 mois et l’utilisation du RROV augmenteraient l’immunité de la population, même chez des enfants nés de mères vaccinées et avec un calendrier à deux doses. Dans les pays ayant éliminé ou avec une faible transmission de la rougeole, le calendrier vaccinal devrait considérer : l’immunogénicité accrue en fonction de l’âge et le type du vaccin, le risque des enfants de 12 à 15 mois et l’augmentation des manifestations cliniques indésirables lorsque le RROV est administré comme première dose. / Universal measles immunization has resulted in the control of the disease and its elimination in the Americas since 2002. To achieve and maintain elimination, population immunity needs to be higher than 90%. In addition to vaccination coverage, high vaccine efficacy is essential to ensure such immunity. The age at first dose determines the immune response, but this appeared to be especially important in children vaccinated with a single dose and born to mothers who had had measles. The second dose was added to seroconvert those who did not respond to the first dose (primary failures). However, the measles epidemic in Quebec in 2011 showed that the risk among two-dose recipients increased with an earlier age at first vaccination. Other epidemiological studies have documented secondary vaccine failures among those vaccinated with two doses; they had developed a weak and transient immune response. Moreover, the measles vaccine is usually given as a trivalent combined vaccine against measles, mumps and rubella (MMR), or tetravalent, including also varicella vaccine (MMRV). The latter induces more antibodies against measles, but also more fever than MMR. In an epidemiological context characterized by a two-dose schedule and children born to vaccinated mothers, our project aimed to evaluate the effect of the age at first dose, the type of combined vaccine and the adverse events on the response to one and two doses of MMR or MMRV. Three studies were conducted: 1. A systematic review with meta-analysis synthesized the current knowledge about the effect of the age at first dose on the protection and immunogenicity of the measles vaccine in children who received one or two doses. 2. An immunological study aimed to estimate the effect of age at the first dose of MMR or MMRV on the immune response, to assess the correlation between antibody titers after the first and the second dose and to describe the evolution of antibody titers during a three-year follow-up. 3. A third study evaluated the role of post-vaccination fever as a mediator in the associations between age, type of vaccine and antibody titer. Studies 2 and 3 performed a post-hoc analysis of data on immunogenicity and reactogenicity of MMR and MMRV vaccines from five clinical trials conducted in Europe and the United States between 2004 and 2010 with 5542 children aged 11 to 22 months. To evaluate the different associations, we constructed linear and log-binomial regression models to estimate, respectively, the antibody concentrations and the risk of seronegativity. The proportion of the effect of the age or the effect of the type of vaccine on the immunogenicity that was explained by the fever was estimated using a mediation analysis. We showed that seroconversion, antibody concentration, and protection increased with age at first vaccination and with MMRV vaccination. Titers after the first and the second doses were strongly correlated. After the second dose, the seropositive proportion was very high for any age at first vaccination. However, the titers gradually decreased during the three-year follow-up. Fever was not a mediator of the effect of age, but accounted for 18% of the total effect of the type of vaccine on the immune response. Finally, fever onset was the best predictor of antibody titers. In conclusion, a first dose of measles vaccine at 15 months and the use of MMRV appear to increase the immunity of the population, even in children born to vaccinated mothers and with a two-dose schedule. Countries that have eliminated or with low transmission of the disease may revisit their recommendations considering the increased immunogenicity by age and type of vaccine, the risk of disease among children aged 12 to 15 months, and the increased adverse clinical manifestations when MMRV is administered as a first dose.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Présentement, le méningocoque constitue encore une cause importante de méningites et de septicémies à travers le monde. La prévention de ces infections à l'aide d'un vaccin serait une solution très avantageuse, puisqu'elles sont potentiellement dangereuses et même mortelles. Malheureusement, la plupart des vaccins disponibles sont basés sur les polysaccharides capsulaires du méningocoque, qui sont des immunogènes T-indépendants auxquels les très jeunes enfants ne peuvent répondre, leur système immunitaire n'étant pas suffisamment mature. De plus, la protection conférée par de tels immunogènes est de courte durée, ceux-ci n'induisant pas de mémoire immunologique. Ces vaccins ne protègent donc pas toute la population contre toutes les souches de méningocoque. Enfin, il n'existe aucun vaccin efficace contre les méningocoques du sérogroupe B, qui causent pourtant 60 à 70 % des infections dans les pays industrialisés. En effet, leurs polysaccharides capsulaires ne sont tout simplement pas immunogéniques chez l'humain. Il devient donc de plus en plus évident que des antigènes sous-capsulaires du méningocoque devront être utilisés pour la mise au point d'un vaccin vraiment efficace. Idéalement, un antigène de nature protéique, conservé antigéniquement et présent à la surface de toutes les souches de méningocoque pourrait protéger toute la population contre tous les méningocoques, peu importe leur sérogroupe. Récemment, une telle protéine a été identifiée grâce à six anticorps monoclonaux obtenus suite à l'immunisation de souris avec des préparations de protéines de la membrane externe de plusieurs souches de méningocoque (Martin et al., 1996). Ces anticorps monoclonaux réagissent avec 94 à 100 % des souches de méningocoque testées, en plus de reconnaître certaines souches d'autres espèces de Neisseriaceae. La cible de ces anticorps monoclonaux est une protéine de la membrane externe du méningocoque ayant un poids moléculaire apparent d'environ 22 kDa, maintenant désignée NspA. La protéine NspA est présente à la surface des méningocoques puisqu'elle est accessible aux anticorps monoclonaux lorsqu'ils sont incubés en présence de bactéries intactes. De plus, deux de ces anticorps monoclonaux spécifiques, Me-1 et Me-7, sont bactériolytiques in vitro, ce qui est particulièrement important puisqu'il a été démontré qu'il y a une corrélation chez l'humain entre la protection contre les infections à méningocoque et la présence d'anticorps bactériolytiques dans la circulation. Finalement, ces deux mêmes anticorps monoclonaux sont protecteurs dans un modèle expérimental d'infection de la souris. Ces travaux préliminaires semblent donc démontrer que la protéine NspA possède toutes les caractéristiques en faisant une candidate idéale pour un vaccin éventuel pouvant protéger toute la population contre tous les sérogroupes de méningocoque. Ce projet de recherche avait donc pour objectif principal de caractériser la protéine NspA au point de vue moléculaire de façon à évaluer son potentiel protecteur. Nous avons donc cloné, sous-cloné et déterminé la séquence nucléotidique du gène nspA, ce qui nous a permis de déduire la séquence de la protéine NspA correspondante. Ces séquences ont été utilisées pour cribler les banques de données et les résultats obtenus ont confirmé qu'il s'agit d'une protéine n'ayant encore jamais été décrite, mais démontrant une certaine homologie avec les protéines d'opacité du gonocoque. Ce niveau d'homologie est cependant assez faible, se situant entre 20 et 28 % lorsque la protéine entière est considérée, certaines régions étant plus similaires que d'autres. La séquence du gène nspA a ensuite été utilisée pour préparer une sonde ADN, ce qui a confirmé la présence de ce gène chez toutes les souches de méningocoques testées ainsi que certaines souches d'autres espèces de Neisseriaceae. Le clonage et séquençage du gène nspA provenant de deux autres souches de méningocoque ont indiqué que la protéine NspA est extrêmement conservée, démontrant de 95,98 % à 98,23 % d'identité entre les trois souches étudiées. La comparaison de ces séquences nous a d'ailleurs permis de formuler certaines hypothèses quant à l'emplacement des épitopes reconnus par les différents anticorps monoclonaux, l'une de ces trois protéines n'étant reconnue que par deux d'entre eux. La purification de la protéine NspA recombinante par chromatographie d'affinité nous a permis de l'utiliser dans des expériences de protection active chez la souris, de façon à évaluer son potentiel protecteur. Ces expériences ont indiqué que la protéine NspA protège activement les souris, 80 % des souris immunisées survivant à l'infection alors que 0 à 20 % des souris témoins y ont survécu. Enfin, nous avons tenté de déterminer la fonction de la protéine NspA en construisant des souches de méningocoque n'en produisant plus. Pour ce faire, nous avons inactivé le gène nspA avec un mini-transposon et les mutants obtenus nous ont permis de déterminer que la protéine NspA n'est pas essentielle à la croissance du méningocoque in vitro. Nous croyons cependant que cette protéine est nécessaire à la croissance du méningocoque in vivo ou encore à l'infection de son hôte, son degré de conservation extrême suggérant une grande importance fonctionnelle. Malgré la nécessité d'effectuer d'autres études, les résultats obtenus lors de ce projet de recherche ont confirmé que la protéine NspA semble être un antigène idéal pour un vaccin éventuel pouvant protéger toute la population contre toutes les souches de méningocoque.

L'éclosion de cas de pneumonie sévère causée par le S. pneumoniae de type 1 avait motivé la réalisation d'une campagne d'immunisation de masse avec le vaccin polysaccharidique 23-valent, et plus 83 % de la cible étaient vaccinés. L'objectif de ce travail est d'évaluer l'impact de cette campagne chez le groupe d'âge 10-64 ans au Nunavik. Le devis de l'étude consistait en une analyse d'une série d'observations pendant les périodes pré-épidémique, épidémique et post-intervention. Les bases de données des maladies à déclaration obligatoire et des hospitalisations sont utilisées pour identifier 24 cas d'infections invasives et 405 cas d'hospitalisation attribués au S. pneumoniae. La modélisation de Poisson a été utilisée pour les analyses, et les tests de Wald, du Chi2 et Fisher pour les inférences statistiques. L'incidence des IIP était de 3,7 par 100 000 personnes-mois entre janvier 1997 et décembre 2004. Un taux d'incidence élevé était surtout observé pendant la période épidémique (11,0 par 100 000 personnes-mois) contrairement aux périodes pré-épidémique et post intervention où de faibles taux ont été constatés (respectivement 1,8 et 1,7 par 100 000). Le sérotype 1 était totalement absent avant l'épidémie. L'incidence des IIP liées au sérotype 1 a fortement diminué après l'intervention. Il en était de même pour tous les sérotypes inclus dans le vaccin. L'incidence des hospitalisations augmentait avec l'âge (p<0,001) et était plus élevée chez les femmes (p=0,021). Le taux d'hospitalisation observé pendant la période épidémique n'a pas diminué de manière significative après l'intervention, aussi bien pour l'ensemble des hospitalisations que pour les hospitalisations en diagnostic principal, en analyse univariée et en multivariée. A la suite de la campagne d'immunisation de masse, l'incidence des IIP liées aux sérotypes inclus dans le VPP-23v a sensiblement diminué, contrairement au taux d'hospitalisation. / An outbreak of severe pneumonia caused by type 1 S. pneumoniae prompted a mass immunization campaign using the 23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine, and more than 83 % of the target population was vaccinated. The objective of this study is to evaluate, among the age group 10-64 years, the impact of the mass immunization campaign using. The study consisted of an analysis of a series of observations during the preepidemic, epidemic and post-intervention periods. Denominalized databanks of reportable diseases and hospitalizations were used to identify 24 cases of invasive infections and 405 cases of hospitalization attributed to S. pneumoniae. The statistical unit was the monthly frequency of invasive pneumococcal infections, or hospitalizations related to the pneumoeoccus. Poisson modelization of the rates was used for the analyses, and the Wald, Chi2 and Fisher tests for the statistical inferences. The incidence of invasive pneumococcal infections was 3.7 per 100 000 person-months between January 1997 and December 2004. An elevated incidence rate was especially observed during the epidemic period (11.0 per 100 000 person-months) compared to preepidemic and post-intervention periods where weak rates were observed (1.8 and 1.7 per 100 000 persons, respectively). The epidemic was attributed to serotype 1 which was completely absent previously. The incidence of IPI caused by serotype 1 diminished significantly after the intervention. The same situation prevailed for ail serotypes included in the vaccine. The incidence of hospitalizations increased with age (p<0.001) and were higher among women (p=0.021). The increase in the hospitalization rate observed during the epidemic period did not diminish significantly after the intervention, for both the totality of the diagnoses and the principal diagnoses, using univariate and multivariate analyses. After the mass immunization campaign, the incidence of invasive infections caused by serotypes included in the vaccine diminished markedly; however, there was no significant effect observed on the hospitalizations related to the pneumoeoccus.

Les lymphocytes T CD4 (LT CD4) jouent un rôle central dans la régulation des réponses immunitaires vis-à-vis des agents infectieux et des vaccins. Cependant, leur différenciation in vivo est encore mal comprise et les caractéristiques des LT CD4 capables de persister à long terme tout en assurant une réponse immunitaire protectrice sont mal définies. L’approfondissement de ces connaissances est indispensable pour le développement de nouveaux vaccins. <p>Pour approcher cette question, nous avons utilisé deux approches expérimentales. La première est un suivi de la différenciation des LT CD4 au cours de la réponse immune primaire chez des sujets vaccinés contre l’hépatite B ;la deuxième est la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des LT CD4 mémoires antigène(Ag)-spécifiques pendant la phase d’état. Cette analyse a été réalisée au sein des LT CD4 spécifiques d’Ag vaccinaux, l’Ag de surface du virus de l’hépatite B (HBs) et la toxine tétanique (TT), ainsi que ceux spécifiques des Ag du cytomégalovirus (CMV). Les LT CD4 Ag-spécifiques ont été mis en évidence par cytométrie de flux après marquage intracytoplasmique du ligand du CD40 (CD40L) exprimé en réponse à une stimulation de courte durée par l’Ag. Des expériences basées sur la stimulation par la toxine du syndrome du choc toxique et le marquage du segment Vbeta2 du récepteur des LT ont démontré la bonne sensibilité et spécificité de cette méthode.<p>Le suivi de la réponse primaire chez 11 donneurs jusqu’à plus d’un an après immunisation par le vaccin anti-hépatite B a permis d’établir un modèle de différenciation des LT CD4 Ag-spécifiques in vivo chez l’homme. Nous avons mis en évidence des LT CD4 spécifiques d’un nombre limité de peptides immunodominants de la protéine HBs suggérant une réponse de type oligoclonale. Grâce à l’utilisation d’un cytomètre neuf couleurs, nous avons mené une analyse détaillée de l’hétérogénéité de la population mémoire HBs-spécifique. L’expression du CCR7 permet de distinguer des cellules de type mémoire centrale (LTCM, CCR7+) et effectrice (LTEM, CCR7-) se distinguant notamment par leur capacité à migrer vers les ganglions lymphatiques ainsi que par leurs propriétés fonctionnelles. Nous avons montré l’existence de ces deux sous-populations au sein des cellules HBs-spécifiques mais par opposition à leur définition initiale, ces LTCM sont capables de produire des cytokines effectrices. La proportion importante de LTCM exprimant le Ki67 témoigne d’une activité proliférative persistante in vivo et suggère la capacité de ces cellules à s’auto-renouveler et éventuellement à alimenter le pool des LTEM. La proportion importante de LTCM exprimant la chaîne alpha du récepteur à l’IL-7 (CD127) suggère que ces cellules sont sensibles aux signaux émanant de l’IL-7, une cytokine dont le rôle dans le maintien de la mémoire lymphocytaire T est connu. Compte tenu de la relevance potentielle de ces caractéristiques uniques pour le développement de vaccins et de l’accumulation de travaux montrant l’avantage sélectif des LTCM à conférer une immunité protectrice, nous avons focalisé la dernière partie de ces recherches sur cette sous-population. Une étude transversale des LTCM spécifiques de plusieurs types d’Ag (éliminés (HBs et TT) ou persistants (CMV)) a été menée. Nos résultats montrent une hétérogénéité, variable selon l’Ag, de la capacité de ces cellules à produire des cytokines effectrices et de leur phénotype de différenciation. Cette donnée nouvelle soulève la possibilité que les LTCM soient hétérogènes dans leur capacité à conférer une immunité protectrice. L’acquisition du marqueur KLRG1 par une fraction des LTCM s’associe à une capacité accrue à produire des cytokines effectrices et à une expression élevée du CD127. La possibilité que ces cellules soient particulièrement aptes à conférer une immunité protectrice et durable est discutée, tout comme les mécanismes menant à leur génération et l’intérêt de ces connaissances pour la conception de nouveaux vaccins.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Au cours des dernières années, Salmonella Enteritidis est devenus les sérotypes les plus souvent isolés chez les patients canadiens, les cas étant liés à la consommation de viande de poulet et d’œufs crus. Les vaccins tués commercialement disponibles pour la volaille, stimulent mal l'immunité mucosale, tandis que l'utilisation de vaccins vivants reste controversée. Par conséquent, un vaccin sous-unitaire par voie orale peut être une solution. Cinq protéines bactériennes ont été choisies comme candidates potentielles et identifiées, soit Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, Enolase, Lipoamide dehydrogenase, DNA protection during starvation protein et Elongation factor-Tu. Notre objectif a été de produire et de purifier ces protéines et de démontrer leur immunogénicité. Les gènes des protéines ont été amplifiés et clonés dans le vecteur pQE-30 pour expression dans Escherichia coli M15. La purification a été effectuée par FPLC. Des poules pondeuses SPF ont été séparées en 6 groupes et injectées par voie intramusculaire à different âges avec une des 5 protéines, ou le PBS chez le groupe témoin. Les œufs ont été ramassés pendant l'expérience et du sang a été prélevé à 36 semaines d'âge. Les anticorps IgY ont été extraits à partir du jaune d'oeuf et du sérum, et les IgA à partir du blanc d'oeuf. Des immunodots, westernblots et ELISA ont évalué l'immunogénicité des protéines et les niveaux d'anticorps induits . Nous avons constaté que ces cinq protéines pourraient stimuler la production d'anticorps spécifiques in vivo. GAPDH, Enolase et DPS ont induit des titres d'anticorps plus élevés que LpdA et EF-Tu. / Over the past years, Salmonella Enteritidis (SE) has become the most prevalent serovars isolated in Canadian patients. Most cases in humans are associated with consumption of chicken meat, raw egg and related products. For controlling Salmonella transmission and infection in poultry, available commercially killed vaccines poorly stimulate mucosal immunity, while the use of live vaccines remains controversial. Therefore an oral subunit vaccine may be a solution. Five bacterial proteins were chosen as potential candidates and identified as Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, Enolase, Lipoamide dehydrogenase, DNA protection during starvation protein and Elongation factor-Tu. Our objectives were to produce and purify these proteins and study their immunogenicity. The proteins genes were amplified and cloned into pQE-30 vector, then transformed into Escherichia coli M15 for expression. Purification was performed using FPLC. SPF laying hens were separated into 6 groups and injected intramuscularly 3 times at 16, 20 and 28 weeks of age. Five groups were injected with a single protein respectively while the sixth group was injected with PBS as control. Eggs were collected during the duration of the experiment and blood was collected when hens were sacrificed at 36 weeks of age. IgY was extracted from egg yolk and serum and IgA from egg white. Immunodot, westernblot and ELISA were used to evaluate the immunogenicity of proteins and antibody levels they induced. We found that these five proteins could stimulate production of specific antibody in vivo. GAPDH, Enolase and DPS induced higher antibody titer than LpdA and Ef-Tu.

La capacité de détection des agents pathogènes est un enjeu croissant tant les maladies infectieuses représentent un risque pour la santé animale et humaine. La globalisation des échanges commerciaux et des voyages, l’évolution des pratiques agricoles, les changements climatiques ou encore les migrations de masse sont autant de facteurs bouleversant la biologie des micro-organismes et de fait, leurs capacités d’émergence. Ce manuscrit décrit trois approches complémentaires, basées sur trois techniques innovantes de biologie moléculaire pour la détection d’agents pathogènes et appliquées à trois contextes différents : (i) la recherche d’une liste précise de micro-organismes par PCR quantitative en temps réel en format microfluidique, (ii) la détection sans a priori d’agents infectieux dans un milieu complexe par métagénomique et séquençage Illumina (Miseq) et (iii) le génotypage d’un agent infectieux sans amplification préalable des génomes par NGS (Nouvelles Générations de séquençage) de troisième génération, le MinION d’Oxford Nanopore Technologies. Ces trois études ont permis de montrer l’apport de ces techniques, qui présentent toutes des caractéristiques distinctes, adaptées à différentes applications. Au-delà de l’application de ces techniques au domaine du diagnostic microbiologique, leur utilisation dans le cadre du contrôle des médicaments immunologiques vétérinaires est une perspective prioritaire de ce travail. En effet, les préparations vaccinales vétérinaires sont soumises à l’obligation de recherche d’une liste d’agents pathogènes à exclure mais également à la vérification de l’identité génétique des souches vaccinales. L’accessibilité et les performances exponentielles des nouvelles technologies de PCR et de séquençage ouvrent ainsi des perspectives révolutionnaires dans le domaine du diagnostic et du contrôle microbiologique. / Detection of pathogens becomes an increasing challenge, since infectious diseases represent major risks for both human and animal health. Globalization of trade and travels, evolution of farming practices and global climatic changes, as well as mass migrations are impacting the biology of pathogens and their emerging potential. This manuscript describes three approaches, based on three innovative technologies of molecular biology applied to the detection of pathogens in three different settings : (i) detection of a list of pathogens using real-time quantitative PCR on a microfluidic platform, (ii) unbiased detection of pathogens in complex matrix, using metagenomics and Illumina (Miseq) sequencing and (iii) genotyping of pathogens without isolation of PCR-enrichment using a 3rd generation NGS (Next Generation Sequencing) platform MinION from Oxford Nanopore Technologies. The three studies shown the contribution of these techniques, each representing distinctive features, suitable for the respective applications. Beyond application of these techniques to the field of microbial diagnostics, their use for the control of veterinary immunological drugs is a priority of this project. Veterinary vaccines are not only submitted to mandatory detection of listed pathogens to be excluded, but also to validation of the genetic identity of vaccine strains. The exponential availability and performances of new PCR or sequencing technologies open cutting-edge perspectives in the field of microbial diagnostic and control.

L'objectif général de cette thèse était d'étudier le rôle des anticorps dans la susceptibilité ou la résistance au paludisme chez de jeunes enfants béninois exposés naturellement aux infections palustres durant leurs deux premières années de vie. Deux projets complémentaires (PALNOUGENENV et TOLIMMUNPAL) ont été mises en place au Bénin et consistaient à suivre des mères et leurs enfants. Dans le cadre du projet PALNOUGENENV, l'étude incluait 600 mères à l'accouchement et a suivi leurs enfants pendant les dix-huit premiers mois de vie dans le but d’étudier les conséquences de l’infection placentaire palustre chez les mères sur la survenue des premières infections palustres chez les nouveau-nés. Suite au projet PALNOUGENENV, il semblait important de connaitre le statut palustre de la mère pendant la grossesse et pas seulement à l’accouchement. Le projet TOLIMMUNPAL a donc été mis en place et incluait 400 mères et leurs enfants. Les mères ont été inclues à la première consultation prénatale et suivies au niveau parasitologique et clinique jusqu'à l'accouchement et leurs enfants ont été suivis de la naissance jusqu'à 24 mois dans le but d'étudier des déterminants environnementaux, biologiques et génétiques impliqués dans le développement de la tolérance immunitaire associée au paludisme et ses conséquences sur la protection de la femme enceinte et du jeune enfant. Plus spécifiquement, nous avons étudié chez ces enfants les relations entre l'infection palustre et les niveaux d'anticorps spécifiquement dirigés contre les antigènes candidats vaccins les plus avancés du stade érythrocytaire d'une part et la capacité des anticorps à inhiber le développement in vitro de P. falciparum d'autre part. Nos résultats mettent en évidence une association dans la cohorte PALNOUGENENV entre les niveaux élevés des sous-classes cytophiles IgG1 dirigées contre les antigènes candidats vaccins MSP1 (p<0,001, OR=0,90) et IgG3 anti-MSP2 (p<0,001, OR=0,89) et la protection contre l'infection palustre. Dans la cohorte TOLIMMUNPAL, les hauts niveaux d'IgG2 anti-GLURP R2 (p=0.05, OR=2.10) ont plutôt été associés au risque d'infection palustre. L'analyse fonctionnelle des IgG en utilisant le test GIA a révélé que l'infection par P. falciparum au moment du prélèvement affectait la capacité des IgG à inhiber la croissance parasitaire in vitro. Les IgG purifiées à partir d'échantillons collectés chez des individus infectés par P. falciparum avaient une capacité moyenne d'inhibition de la croissance parasitaire inférieure (p=0.003, Wilcoxon matched pairs test) de 19 % à celles purifiées à partir de plasmas d'enfants non infectés. Une corrélation inverse a été observée entre l'âge et la capacité des anticorps à inhiber l'invasion des globules rouges par le parasite. Aucune association entre les niveaux d'anticorps et leur capacité à inhiber le développement du parasite in vitro n'a été mis en évidence. Dans le cadre du développement du test Antibody-Dependent Respiratory Burst (ADRB), les cellules promyélocytaires de la lignée PLB 985W ont été utilisées. Ces cellules ont la capacité de se différencier en neutrophiles sous l'action du DMSO. Nos résultats ont montré que cette lignée a une faible capacité à produire les espèces réactives d'oxygène (ROS) comparés aux neutrophiles humains et les niveaux de ROS produits par cette lignée cellulaire sont insuffisants pour être utilisés dans le test ADRB. Nos résultats confortent le rôle important des antigènes candidats vaccins MSP1 et MSP2 dans la protection contre le paludisme. Cette relation est essentiellement établie au regard des quantités d’anticorps spécifiques produits, l’étude de fonctionnalité des anticorps employant le test GIA n’ayant pas permis de mettre en évidence de relation claire à la protection. (...) / The aim of this thesis was to study the role of antibodies in susceptibility or resistance to malaria in young Beninese children naturally exposed to malaria infections during their first two years of life. Two complementary projects (PALNOUGENENV and TOLIMMUNPAL) were implemented in Benin to identify individual factors of malaria susceptibility. The PALNOUGENENV cohort included 600 mothers at delivery and their children from birth to 18 months of age in order to study the effects of placental malaria infection in mothers on first occurrence of malaria infections in newborns. In the TOLIMMUNPAL cohort 400 mothers were included at the first antenatal visit and followed until delivery while their infants were followed from birth to 24 months in order to study environmental determinants, biological and genetic involved in the development of immune tolerance associated with malaria and its impact on the protection of pregnant women and infants. Specifically, the association between malaria infection and the level of antibodies specifically directed against the most advanced vaccine candidate antigens of the erythrocyte stage on one hand and the ability of antibodies to inhibit in vitro the development of P. falciparum on the other hand were investigated. Our results show an association in the cohort PALNOUGENENV between high levels of IgG1 to MSP1 19 vaccine candidate antigens (p <0.001, OR = 0.90) and IgG3 to MSP2 3D7 (p <0.001, OR = 0.89) and protection against malaria infection. In the TOLIMMUNPAL cohort, high levels of IgG2 to GLURP R2 (p = 0.05, OR = 2.10) were instead associated with an increased risk of malaria infection. Functional analysis of IgG using the GIA test revealed that the infection with P. falciparum at the sampling time affected the ability of IgG to inhibit parasite growth in vitro. The purified IgG from individuals infected with P. falciparum when the sample was collected had an average 19% lower capacity of inhibition of parasite growth (p = 0.003, Wilcoxon matched pairs test) than those that were uninfected at the time of sampling. An inverse correlation was found between age and the ability of antibodies to inhibit in vitro invasion of red blood cells by the parasite. There was no association between antibody levels and ability to inhibit the in vitro parasite development. In the development of the Antibody-Dependent Respiratory Burst (ADRB) assay, the promyelocytic cell line PLB 985W was used. These cells have the capacity to differentiate into neutrophils after exposure to DMSO. Our results showed a low ability of this cell line to produce reactive oxygen species (ROS) compared to human neutrophils and ROS levels produced by this cell line are insufficient to be used in the test ADRB. Our results confirm the important role of MSP1 19 and MSP2 3D7 vaccine candidate antigens in malaria protection. Although the levels of antibodies to MSP1 19 and MSP2 3D7 were associated with decrease risk of P. falciparum infection, the functional study of antibody using the GIA assay did not allow demonstrating the relationship to protection. Investigation on the functional role of antibodies is complex as IgG could act through multiple direct or indirect mechanisms. We will continue to investigate the functional role of antibody, particularly in plasma samples from our two birth cohorts by using the ADRB assay. Results will aid in providing new information to the existing knowledge gap and will help in malaria vaccine development.

Shigella flexneri est une entérobactérie Gram négatif responsable de la forme endémique de la shigellose, l’une des quatre causes majeures d’infection diarrhéique chez les jeunes enfants. La cible majeure de la réponse immunitaire lors d’une infection naturelle est le polysaccharide de surface (PS). Chez S. flexneri 1b, l’un des sérotypes prévalents dans les pays en voie de développement, le PS est défini par le pentasaccharide ramifié α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-[α-D-glucopyranosyl-(1→4)]-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranoside [I] di-O-acétylé. Ces travaux s’intègrent dans un projet visant le développement d’un vaccin basé sur des sucres synthétiques à couverture large contre les infections par Shigella. Afin de concevoir des glycoconjugués efficaces et induisant une bonne réponse immunitaire chez les enfants, des synthèses multi-grammes des précurseurs mono- à pentasaccharidiques ont été optimisées permettant une stratégie par blocs en vue de l’obtention d’oligosaccharides de grande taille. Au cours de ces synthèses, l’obtention du trisaccharide ramifié C(E)D clé a nécessité de nombreuses optimisations, permettant la conception de synthons tri- à pentasaccharides. Un choix des groupements protecteurs orthogonaux nous a permis d’investiguer les différentes conditions de couplages nous donnant accès à 28 oligosaccharides déprotégés courts diversement acétylés. La validation de ces condensations avec des partenaires plus complexes a permis d’accéder à un large panel d’une cinquantaine d’oligosaccharides de di- à pentadécasaccharides sous leur forme libre, ou encore protégés avec divers degrés d’acétylation. / 700,000 children die each year due to diarrheal diseases, making it the second cause of death among this population. Shigella flexneri is a Gram negative enterobacterium responsible of the endemic form of shigellosis in developing countries. The O-antigen part of the bacterial lipopolysaccharide is the major target of the immune system during natural infection. The O-antigen of S. flexeni 1b, one of the prevalent serotypes, is defined by a ramified pentasaccharide made of three L-rhamnose, one D-glucosamine and one D-glucose with two non-stoichiometric sites for acetylation (I). This work is part of the project aimed at the development of a synthetic carbohydrate-based vaccine against Shigella infections. In order to obtain suitable glyconjugates inducing a high level of protection especially in children, the synthesis of mono- to pentasaccharide precursors was optimized, allowing a convergent synthesis of oligosaccharides with different acetylation patterns. Optimization of the glycosylation conditions, acetylations and protecting group manipulations enable the access to fragments from di to pentadecasaccharides representing S. flexneri type I O-antigen.

La voie d’administration d’un vaccin et le modèle préclinique dans le lequel il est évalué sont des facteurs majeurs qui contribuent à son succès chez l’homme. Dans ce contexte, la découverte que la voie transcutanée (TC) induit une réponse immunitaire puissante a fait de la vaccination antitumorale TC une stratégie prometteuse. Une évaluation complémentaire du candidat vaccin dans un modèle de souris humanisée (Hu-SPL-NSG), plus prédictif de la réponse humaine, est aussi nécessaire. L’objectif de cette thèse est i) d'optimiser des constructions liposomiques peptidiques incorporant un agoniste de TLR pour la voie TC et ii) d’évaluer leur immunogénicité dans le modèle Hu-SPL-NSG. Ainsi, nous avons fait varier la nature de l’agoniste de TLR et la déformabilité de la vésicule liposomique, et avons rajouté une molécule de ciblage des cellules dendritiques. L’immunogenicité de ces formulations par voie TC a ensuite été évaluée chez la souris. Enfin, nous avons testé la capacité d’une construction liposomique modèle à induire une réponse cellulaire et humorale dans le modèle Hu-SPL-NSG. L’ensemble de ces travaux a fourni une première preuve de concept sur la faisabilité de la vaccination antitumorale TC par des liposomes et de son applicabilité chez l’homme. / A vaccine administration route and the preclinical model in which it is evaluated are major factors that contribute to its success in humans. In this context, the discovery that the transcutaneous (TC) route induces a powerful immune response has made the TC tumor-specific vaccination a promising strategy. Further evaluation of candidate vaccines in a humanized mouse model (Hu-SPL-NSG), more predictive of the human response, is also needed. The objective of this thesis is to (i) optimize liposomal constructs incorporating peptides and a TLR agonist for the TC pathway and (ii) evaluate their immunogenicity in the Hu-SPL-NSG model. Thus, we have varied the nature of the TLR agonist and the deformability of the liposomal vesicle, and have added a dendritic cell targeting molecule. Immunogenicity of these formulations by the TC route was then evaluated in mice. Finally, we tested the ability of a model liposomal construct to induce a cellular and humoral response in the Hu-SPL-NSG model.All of this work provided a first proof of concept on the feasibility of TC tumor-specific vaccination by liposomes and its applicability in humans.

Les infections à Papillomavirus Humain (HPV) sont des infections sexuellement transmissibles très fréquentes. La persistance de ces infections est un facteur causal du cancer du col de l’utérus et est aussi à l’origine d’autres cancers de la zone ano-génitale et de verrues génitales chez les femmes et chez les hommes. Depuis l’introduction de deux vaccins bivalent et quadrivalent permettant de prévenir certains types d’HPV, de nombreux modèles mathématiques ont été développés afin d’estimer l’impact potentiel de différentes stratégies de vaccination. L’objectif de ce travail de thèse a été d’estimer l’impact potentiel de la vaccination en France sur l’incidence de certains cancers liés à l’HPV, notamment le cancer du col de l’utérus et le cancer anal chez les femmes françaises ; ainsi que sur la prévalence des infections à HPV 6/11/16/18. Différents modèles dynamiques de type déterministe ont été développés. Ils sont représentés par des systèmes d’équations différentielles ordinaires. Une étude théorique du comportement asymptotique d’un premier modèle comportant peu de strates a été réalisée. Le nombre de reproduction de base R0 et le nombre de reproduction avec vaccination Rv ont été estimés. Des modèles plus complexes ont intégré une structure d’âge et de comportement sexuel. Les modélisations réalisées permettent de conclure à l’impact important de la vaccination sur la prévalence des infections à HPV et sur l’incidence des cancers du col de l’utérus et de la zone anale chez les femmes françaises dans un délai de quelques décennies, si l’on prend en compte les taux de vaccination observés en France au début de la campagne de vaccination / Human Papillomavirus infection (HPV) is the most frequent sexually transmitted disease. Epidemiological studies have established a causal relationship between HPV infections and occurence of cervical cancer. These infections have also been incriminated in anogenital cancers and anogenital warts among women and men. Since the introduction of bivalent and quadrivalent vaccines which offer protection against some HPV genotypes, many mathematical models have been developed in order to assess the potential impact of vaccine strategies. The aim of this thesis work was to assess the potential impact of HPV vaccination in France on the incidence of some cancers linked with HPV, particularly cervical cancer and anal cancer in French women, and on the prevalence of HPV 6/11/16/18 infections. Different deterministic dynamic models have been developped. They are represented by systems of ordinary differential equations. A theoretical analysis of the asymptotic behavior for a first model with few strata is realized. The basic reproduction number R0 and the vaccinated reproduction number Rv are assessed. More complex models taking into account age and sexual behavior have been developed. Using vaccination rates observed in France at the launch of the vaccination campaign, our modeling shows the large impact of vaccination on HPV prevalences, on cervical cancer and anal cancer incidences among French women within a few decades