Análisis de nuevos vehículos y adyuvantes para inmunización con antígenos de Staphylococcus aureus utilizando diferentes modelos experimentales
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Les infections à Staphylococcus aureus représentent un enjeu majeur en santé humaine et en médecine vétérinaire. L’usage excessif d’antibiotiques pour traiter ces infections a conduit à l’émergence de souches multirésistantes et incite à développer d’autres méthodes préventives comme la vaccination. A ce jour aucun vaccin n’est approuvé en médecine humaine et seulement 2 vaccins, peu satisfaisants, sont utilisés dans le contrôle de la mastite bovine. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles formulations vaccinales plus efficaces. L’objectif de ce travail de thèse est de tester de nouvelles formulations liposomales incluant des antigènes de S. aureus et différents agents immunostimulants tels que des oligodésoxynucléotides (ODN)- CpG, l’hydroxyde d’Aluminium (Al(OH)3), des protéolipides de type gemini (AG2-C16) ou des oligosaccharides modifiés dérivés de mannane (OPM). Les capacités adjuvantes de ces molécules ont été testées dans plusieurs modèles animaux. Dans le modèle bovin, l’immunisation de veaux, de génisses et de vaches enceintes montrent l’efficacité de formulations liposomales incluant l’antigène de S. aureus associé aux ODN-CpG, induisant une réponse immune humorale forte par la production d’anticorps spécifiques de type IgG1 et IgG2, capables d’inhiber les toxines de S.aureus. Dans le modèle murin, l’injection intradermique de formulations vaccinales a révélé l’efficacité des adjuvants ODN-CpG, AG2-C16 et OPM à la fois dans l’induction d’une réponse humorale forte (production d’anticorps spécifiques) mais aussi le développement d’une réponse cellulaire impliquant notamment des lymphocytes T CD8+ sécréteurs d’IFN-γ, qui jouent un rôle important dans les mécanismes de défense contre les bactéries intracellulaires. Enfin dans le but d’étudier le potentiel des vaccins liposomaux à traverser la peau, considérée comme un site d’immunisation d’intérêt, des études in vitro ont été menées sur des épidermes reconstruits de souris montrant que l’adjuvant protéolipidique AG2-C16 associé aux liposomes favorise leur passage transcutané, permettant d’envisager une utilisation en topique de ces vaccins. D’autres expériences réalisées sur des cultures de kératinocytes et de fibroblastes murins ont également montré la capacité de l’adjuvant oligosaccharidique OPM à stimuler les fibroblastes pour la production de chimiokines et de cytokines proinflammatoires, conduisant au développement d’une réponse immunitaire au vaccin plus forte. L’ensemble des résultats présentés dans cette thèse démontre que les liposomes cationiques constituent un système polyvalent de vectorisation permettant une sélection de substances immunostimulantes appropriées en fonction des caractéristiques de la réponse immunitaire souhaitées.
Mots-clés libres : Adjuvant, immunité humorale et cellulaire, liposome, peau, Staphylococcus aureus, vaccin.
Staphylococcus aureus infections represent a major concern for human health and veterinary medicine. The excessive use of antibiotics to treat these infections has led to emergent multi-resistant strains of bacteria and encourages us to develop alternative methods for prevention such as vaccination. To date, there are no vaccines approved for use in humans and only two vaccines are used in the control of bovine mastitis, with a low efficacy. Therefore, new tools are needed to prevent infections caused by S. aureus. The objective of this thesis work is test new vaccine liposomal formulations composed of antigen from S.aureus and different immunostimulating agents including oligodesoxynucleotides (ODN)-CpG, aluminum hydroxide (Al(OH)3), gemini-type proteolipids (AG2-C16) or modified oligosaccharides (Mannan-derived molecules, OPM). The adjuvant capacities of these molecules have been tested in different animal models. In the bovine model, immunizations of calves, heifers and pregnant cows show the efficacy of liposomal formulations composed of S. aureus antigens associated with ODN-CpG, eliciting a strong humoral immune response by the production of specific IgG1 and IgG2 antibodies, able to inhibit S. aureus toxins. In the murine model, intradermal injection of vaccine formulations revealed the efficacy of the adjuvants ODN-CpG, AG2-C16 and OPM in the induction of a robust humoral response (production of specific antibodies) and the development of a cellular response involving IFN-γ-secreting T CD8+ lymphocytes which play a crucial role in the defense against intracellular bacteria. Finally, in order to study the potential of liposomal vaccines to penetrate the skin, considered as an immunization site of interest, in vitro experiments realized on reconstituted mouse epidermis have shown that the proteolipid adjuvant AG2-C16 associated with liposomes promotes their transcutaneous migration, allowing their use for topical administration. Other experiments were carried out on mouse keratinocyte and fibroblast cultures demonstrating the capacity of the oligosaccharide adjuvant OPM to stimulate fibroblast to produce proinflammatory chemokines and cytokines, leading to the development of a stronger immune response toward the vaccine. Together, the results presented in this thesis demonstrate that cationic liposomes constitute a versatile vectorization system, which allows the selection of the proper immunostimulants, depending on the needed immune response characteristics.
Keywords : Adjuvant, humoral and cellular immunity, liposome, skin, Staphylococcus aureus, vaccine.
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