LA NANOPARTICULE DU VIRUS DE LA MOSAIQUE DE LA PAPAYE (PAPMV)

Le développement de nouvelles technologies en vaccination amène de nouvelles plateformes de plus en plus polyvalentes provenant de sources diverses et non traditionnelles. Les nanoparticules du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV) sous forme de VLP en sont un exemple. Notre équipe étudie présentement leur rôle potentiel comme adjuvant ou comme plateforme vaccinale dans différents modèles d’infections et de maladies.

3.1 Caractéristiques

Les nanoparticules de PapMV, qui miment le virus de la mosaïque de la papaye, ont fait l’objet de plusieurs études depuis les dernières années. Ces études ont permis de caractériser les propriétés physiques des nanoparticules du PapMV ainsi que ses propriétés immunomodulatrices, qui seront abordées dans cette section.

3.1.1

Le virus de la mosaïque de la papaye est un virus de forme hélicoïdale au centre duquel on retrouve un ARN simple brin. Afin de produire des nanoparticules du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV) qui sont sécuritaires pour l’humain et la souris, les protéines recombinantes de la capside sont produites in vitro chez Escherichia coli puis assemblées autour d’un brin d’ARN synthétique non codant et donc non infectieux (Mathieu et al., 2013). La taille moyenne des nanoparticules du PapMV est de 90 µm en longueur et 15 µm en largeur (Mathieu et al., 2013). Dû à sa structure en hélice, il est possible de fusionner des épitopes d’intérêt à la surface du PapMV sans affecter sa structure (Babin et al., 2013, Carignan et al., 2015, Denis et al., 2008, Denis et al., 2007, Lacasse et al., 2008, Leclerc et al., 2007, Rioux et al., 2012a). Les épitopes fusionnés en surface du PapMV permettent d’établir une réponse immunitaire à large spectre contre plus d’un épitope à la fois.

3.1.2

Nos recherches ont démontré que le PapMV est bien reconnu par le système immunitaire. L’administration de PapMV, fusionné ou non à des épitopes d’intérêts, permet de générer une réponse immunitaire innée et adaptative chez la souris. Le PapMV est efficacement phagocyté par les cellules dendritiques (Lacasse et al., 2008), résultant en l’expression de marqueurs d’activation à la surface des cellules du système immunitaire inné (Acosta-Ramirez et al., 2008, Lacasse et al., 2008, Lebel et al., 2014, Lebel et al., 2016b). Cette activation provient de la reconnaissance de l’ARN par le TLR7 suivi de la production d’IFN-α principalement par les pDC (Acosta-Ramirez et al., 2008, Lebel et al., 2014, Lebel et al., 2016b). D’autres cytokines sont aussi produites suite à une stimulation au PapMV tel que l’IL-6 et le TNF-α (Acosta-Ramirez et al., 2008, Lebel et al., 2014, Mathieu et al., 2013) ainsi que des chimiokines tel que KC et IP-10 (Mathieu et al., 2013). Bien que les DC aient un rôle important à jouer dans la réponse immunitaire au PapMV, ces dernières ne sont pas les seules cellules du système immunitaire inné à être

activées. Que ce soit par contact direct avec le PapMV ou par activation indirecte via les cytokines sécrétées par les DC, les macrophages et les neutrophiles sont recrutés au site d’infection (Mathieu et al., 2013) et les macrophages sont activés (Acosta-Ramirez et al., 2008, Lebel et al., 2014, Lebel et al., 2016b). Nous avons aussi démontré que l’administration du PapMV induit l’activation des lymphocytes B (Acosta-Ramirez et al., 2008, Lebel et al., 2014, Lebel et al., 2016b) et la production d’anticorps spécifiques au PapMV ainsi qu’aux épitopes fusionnés à sa surface (Acosta-Ramirez et al., 2008, Carignan et al., 2015, Denis et al., 2008, Denis et al., 2007, Lebel et al., 2014, Rioux et al., 2014, Savard et al., 2011). L’administration de PapMV permet aussi d’induire l’activation des lymphocytes T CD8+_{, ce qui active la réponse immunitaire} adaptative cellulaire. Cette activation se traduit principalement par l’expression de marqueurs d’activation à la surface des lymphocytes T CD8+ _{(Lebel et al., 2014, Lebel et al., 2016b) ainsi} que la sécrétion de cytokines impliquées dans l’activité cytolytique des lymphocytes cytotoxiques. De par sa forme hélicoïdale, le PapMV est une plateforme versatile pouvant supporter des fusions en surface sans que sa structure n’en soit affectée (Babin et al., 2013, Carignan et al., 2015, Denis et al., 2008, Denis et al., 2007, Lacasse et al., 2008, Leclerc et al., 2007, Rioux et al., 2012a). La présentation d’épitopes en surface du PapMV permet d’éliciter une réponse humorale contre ces épitopes tout en conservant la production d’anticorps dirigés contre le PapMV (Carignan et al., 2015, Denis et al., 2007, Rioux et al., 2012a). Certaines fusions ont aussi démontré un fort potentiel d’activation des lymphocytes T, tel que démontré par la réactivation des lymphocytes T et à leur production d’IFN-g suite à une restimulation in vitro avec le peptide d’intérêt (Babin et al., 2013, Leclerc et al., 2007). La fusion d’épitopes à la surface du PapMV permet aussi d’améliorer la phagocytose des particules par les DC, ce qui se traduit en une activation plus prononcée des DC (Lacasse et al., 2008).

3.2 Études des propriétés vaccinales du PapMV

Le PapMV étant une bonne particule immunostimulatrice, son potentiel en tant qu’adjuvant ou plateforme vaccinale n’est pas surprenant. Son pouvoir d’activation du système immunitaire ainsi que la possibilité de fusionner des épitopes à sa surface sans affecter sa structure confèrent au PapMV un avantage face à d’autres plateformes présentement disponibles. La sécurité observée suite à l’administration du PapMV démontre aussi que le PapMV est une plateforme intéressante dans le développement de vaccins. Une phase clinique I est présentement en cours afin d’évaluer la sécurité de l’utilisation du PapMV comme adjuvant dans le vaccin contre la grippe chez l’humain (ClinicalTrials.gov, 2014c)

3.2.1

Dans une formulation vaccinale, le rôle d’un adjuvant est de renforcer la réponse immunitaire générée contre le vaccin. La majorité des antigènes que l’on retrouve dans les vaccins sont de très faibles immunogènes et ne sont pas capables à eux seuls d’éliciter une forte réponse immunitaire. Afin d’améliorer la réponse immunitaire contre ces faibles immunogènes et ainsi augmenter le niveau de protection engendré par la vaccination, certains adjuvants sont ajoutés à la formulation vaccinale. L’adjuvant que l’on retrouve en majorité dans les formulations vaccinales est l’alum. Bien qu’il soit efficace dans son rôle d’adjuvant, son mécanisme d’action est encore aujourd’hui controversé (Wen et al., 2016). D’autres types de molécules peuvent agir à titre d’adjuvant tel que les VLP, qui favorisent la phagocytose des antigènes retrouvés dans le vaccin par les cellules présentatrices d’antigènes (D. M. Smith et al., 2013), ce qui facilite le transport du vaccin aux ganglions lymphatiques et ainsi la génération d’une réponse immunitaire efficace. Des ligands de TLR peuvent aussi être utilisés à titre d’adjuvants dans un vaccin tel que le monophosphoryl lipid A (MPL) qui est retrouvé dans la formulation Cervarix contre le virus du papillome humain 16 et 18 (Administration, 2014, Kaczanowska et al., 2013).

Afin de démontrer le pouvoir adjuvant du PapMV, ce dernier a été administré conjointement à différents types de vaccins afin d’évaluer la réponse immunitaire générée chez la souris, la charge virale suite à une infection ainsi que la survie des souris suite à une infection léthale. Lors de la vaccination de souris avec le vaccin trivalent contre l’influenza (TIV), la présence de PapMV en tant qu’adjuvant permet d’augmenter la production d’anticorps dirigés contre les antigènes retrouvés dans le vaccin (Rioux et al., 2016, Rioux et al., 2014, Savard et al., 2011) ainsi que d’en accélérer la production (Rioux et al., 2016). Cette caractéristique adjuvante du PapMV permet aux souris vaccinées d’être protégées contre une infection par une souche hétérologue d’influenza ne se retrouvant pas dans le vaccin (Rioux et al., 2016, Rioux et al., 2014, Savard et al., 2011). D’autres antigènes peuvent être utilisés tel qu’OVA, HEL et OmpC. L’ajout du PapMV dans ces formulations vaccinales permet d’améliorer la réponse humorale et cellulaire générée contre ces antigènes (Acosta-Ramirez et al., 2008, Lebel et al., 2014). L’utilisation de BMDC chargés du peptide OVA (Lebel et al., 2014) ainsi que l’utilisation du PapMV fusionné à la protéine M2e d’influenza (Denis et al., 2008) bénéficie de l’utilisation du PapMV nu comme adjuvant tel que démontré par l’amélioration de la réponse humorale et cellulaire. Lorsque le PapMV est utilisé comme adjuvant dans la vaccination contre Listeria monocytogenes-OVA (Lebel et al., 2014), Salmonella typhi (Acosta-Ramirez et al., 2008), LCMV Cl13 (Lacasse et al., 2008) ainsi que certaines souches d’influenza (Denis et al., 2008, Rioux et al., 2016, Rioux et al., 2014, Savard

et al., 2011), la survie des souris est améliorée, ce qui démontre le potentiel du PapMV en tant que plateforme adjuvante.

3.2.2

L’utilisation de particules non-modifiées de PapMV ou dotées de fusions n’est pas restreinte au rôle d’adjuvant du PapMV. En effet, l’administration du PapMV en tant que plateforme vaccinale permet aussi d’engendrer une forte réponse immunitaire efficace qui protège l’hôte contre une infection subséquente. C’est le cas lors d’une infection LCMV où l’hôte a été immunisé à plusieurs reprises par du PapMV fusionné à l’épitope gp33 de LCMV (Lacasse et al., 2008). Ces administrations multiples permettent de diminuer les titres viraux dans la rate sous la limite de détection suite à l’infection de souris immunisées (Lacasse et al., 2008). Un autre régime d’administrations multiples, cette fois-ci au niveau du système respiratoire, permet de protéger les souris contre une infection par le virus de l’influenza (Mathieu et al., 2013). Dans cette étude, plusieurs régimes d’administrations ont été testés et une fenêtre optimale de traitement a été déterminée. Lorsque les instillations intra-nasales sont effectuées dans un délai trop rapproché (moins de cinq jours) la protection de l’hôte n’est pas optimale ; la perte de poids est plus prononcée et la réponse immunitaire est moins importante (Mathieu et al., 2013). Deux autres études ont aussi démontré que l’utilisation du PapMV en tant que plateforme vaccinale permet d’améliorer la condition des souris subséquemment infectée sans toutefois induire une protection complète (Denis et al., 2008, Savard et al., 2012).