CHAPITRE I : ÉTAT DES CONNAISSANCES
CHAPITRE 3 : DISCUSSION
1. LE MÉCANISME D’ACTION DE PAPMV ET SA CAPACITÉ À AMÉLIORER L’EFFICACITÉ
CELLULAIRE
Bien que des adjuvants soient ajoutés dans les vaccins depuis plus de 80 ans, ce n’est que depuis tout récemment que leurs mécanismes d’action sont étudiés. De plus, alors que le but de la majorité des vaccins est d’induire la production d’anticorps spécifiques pouvant neutraliser les agents pathogènes, le développement de lymphocytes T CD8+ spécifiques fonctionnels s’est révélé nécessaire au contrôle de certaines maladies infectieuses et du cancer. Ainsi, les recherches visant à développer de nouveaux adjuvants et à identifier les éléments requis pour favoriser le développement d’une réponse immunitaire cellulaire en contexte de vaccination se sont intensifiées ces dernières années.
Nous avons démontré précédemment que le PapMV, une nanoparticule dérivée d’un virus de plante, est un adjuvant efficace pour augmenter la production d’anticorps par un mécanisme qui n’était pas encore élucidé. Dans cette thèse, nous avons découvert, grâce à l’utilisation de souris déficientes en différents éléments nécessaires à la réponse aux PAMPS, que l’ARNsb synthétique du PapMV est l’élément clé de son pouvoir immunomodulateur sans toutefois être suffisant à lui seul. En effet, l’ARNsb de PapMV est détecté par le TLR7, puis la signalisation à l’aide de la molécule adaptatrice MYD88 et du facteur de transcription IRF7 mène à la production d’IFN-, alors que les protéines de la capside à elles seuls n’ont aucun effet immunomodulatoire (figure 7). Cependant, l’assemblage en VLP des protéines de la capside du virus autour de l’ARNsb est nécessaire au pouvoir adjuvant de PapMV. Cela s’explique probablement par le fait que les protéines de la capside du virus protègent l’ARNsb de la dégradation par les nucléases. En outre, l’assemblage en VLP favorise une phagocytose ciblée du PapMV par les CPA, ce qui limite les effets indésirables d’une entrée non spécifiques dans les cellules. À l’opposé, les ligands synthétiques des TLR endosomaux comme le R837, le poly(I:C) et les CpG ODN lorsqu’utilisés sous leurs formes natives, sont rapidement dégradés par les nucléases suite à leur injection in vivo (Nordlund et al., 1970). Il faut donc en administrer de grandes quantités pour avoir un effet, mais comme ces ligands peuvent entrer de façon non spécifique dans les cellules, cela résulte en une toxicité importante (Engel et al., 2011). Ainsi, le R837 est seulement autorisé pour une utilisation topique et les autres ligands sont présentement à l’étude en combinaison avec des adjuvants de type système de livraison afin de les protéger
et de favoriser leur phagocytose par les CPA (de Titta et al., 2013, Hafner et al., 2013, Hafner et al., 2011).
Figure 7. Mécanisme d’action du PapMV.
Lorsque le PapMV est injecté aux souris par la voie intraveineuse, il est phagocyté par les CPA dont les pDC. Suite à sa phagocytose, le PapMV est dégradé ce qui permet à son ARNsb d’activer le TLR7. La détection de cet acide nucléique par le TLR7 mène à une cascade d’activation qui résulte en la phosphorylation et la dimérisation d’IRF7 qui migre au noyau pour engendrer la production d’IFN-. L’IFN- est ensuite détecté par son récepteur (au niveau autocrine et paracrine) et résulte en la transcription de gènes stimulés par l’interféron (ISG, interferon stimulated gene)
La production d’IFN- par les pDC induite par l’injection du PapMV engendre subséquemment une augmentation de l’expression des molécules de présentation et de co-stimulation au niveau de plusieurs populations de cellules immunitaires qui est dépendante de la présence du récepteur pour l’IFN-I. D’ailleurs, l’équipe du Dr Polly Matzinger a démontré précédemment que l’IFN- est un signal danger qui active des DC (Gallucci et al., 1999). Tel que décrit dans les
sections 2.3 et 2.4, l’IFN- est aussi reconnu pour augmenter la présentation croisée par les DC, en plus d’être important pour le développement de la réponse T CD8+ (Le Bon et al., 2006, Le Bon et al., 2003). Cette dernière propriété nous a incité à évaluer la capacité de PapMV à augmenter la réponse immunitaire cellulaire. Pour ce faire, nous avons utilisé l’immunisation à l’aide de BMDC, une méthode de vaccination reconnue pour engendrer le développement de lymphocytes T CD8+ spécifiques aux antigènes chargés sur les BMDC. Lorsque le PapMV est injecté 6 h avant les BMDC chargées avec le peptide OVA257–264 cela permet d’obtenir un niveau élevé d’IFN- dans le sérum et les organes des souris au moment de l’injection des BMDC et résulte en une augmentation de la quantité de lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires spécifiques à OVA. Plusieurs facteurs peuvent expliquer ce résultat. D’une part, l’administration de PapMV engendre une augmentation de l’expression de CCR7 et CD62L sur les BMDC transférées (annexe I). Le CCR7 est un récepteur de chimiokine qui contrôle la migration des cellules immunitaires dans les organes lymphoïdes secondaires (OLS) tels que la rate et les ganglions, alors que CD62L est une molécule d’adhésion qui permet aux cellules immunitaires de rester dans les OLS (Forster et al., 1999, von Andrian et al., 2003). Ainsi, cela suggère que les BMDC transférées dans les souris ayant reçu le PapMV pourraient avoir une meilleure capacité à migrer et à rester dans les OLS ce qui augmenterait leur chance d’interagir avec les lymphocytes T CD8+ spécifiques au peptide présenté sur leur CMH-I. Il serait intéressant dans des expériences futures d’évaluer la migration des BMDC transférées dans les OLS ainsi que leur interaction avec les lymphocytes T CD8+ afin de valider que le PapMV affecte cet aspect de la réponse immunitaire. En outre, une augmentation de l’expression des molécules nécessaires pour donner les signaux I et II aux lymphocytes T, soit la molécule de présentation CMH-I ainsi que les molécules de co-stimulation CD86 et CD80 est aussi observée chez les souris ayant reçu le PapMV (annexe I). Les BMDC transférées dans les souris pré-traitées avec le PapMV ont aussi une expression plus forte de CD70. Tel que décrit dans la section 2.4, l’interaction entre le CD70, exprimé sur les APC en réponse à l’aide CD4+, avec le CD27, présent à la surface des lymphocytes T CD8+, est cruciale pour la fonctionnalité de la réponse secondaire (Taraban et al., 2004, Van Deusen et al., 2010). Dans le modèle d’immunisation avec les BMDC, puisque les DC transférées présentent seulement un peptide CD8+, les cellules transférées proviennent de souris mâles et sont injectées dans des souris femelles afin d’avoir une aide CD4+. Étant donné que le PapMV augmente l’expression du CD70 sur les BMDC transférées et que des ligands de TLR sont déjà connus comme étant suffisants pour substituer l’aide CD4+ nécessaire à la fonctionnalité de la réponse secondaire (Bullock et al., 2005), il serait intéressant d’effectuer une immunisation avec des BMDC de souris femelles afin d’évaluer si
l’administration du PapMV peut complètement remplacer l’aide CD4+ dans ce modèle d’immunisation. Enfin, puisque l’IFN- peut agir directement au niveau des lymphocytes T CD8+, il est aussi possible que ce phénomène soit en partie responsable de l’augmentation du nombre de lymphocytes T CD8+ spécifiques à OVA lors de l’ajout du PapMV à l’immunisation BMDC- OVA.
Par la suite, en réalisant les immunisations dans des souris TLR7 KO, nous avons confirmé que l’activation du TLR7 par l’ARNsb du PapMV et probablement la production subséquente d’IFN- sont nécessaires à l’effet adjuvant du PapMV dans cette situation. De plus, nous avons observé que lorsque les immunisations étaient effectuées dans des souris déficientes en récepteur de l’IFN-I, PapMV augmente toujours la quantité de lymphocytes T CD8+ effecteurs spécifiques à OVA, mais plus faiblement que dans les souris sauvages C57BL/6. Comme le PapMV induit la production d’IFN- dans les souris IFNAR KO, mais que seules les BMDC transférées peuvent y répondre, cela suggère que l’IFN- a un effet direct sur les DC transférées, mais aussi sur d’autres cellules immunitaires, potentiellement les lymphocytes T CD8+. L’absence d’effet adjuvant en transférant des DC IFNAR KO dans des souris IFNAR KO pourrait appuyer cette hypothèse. D’ailleurs, l’IFN- est important pour la survie et les fonctions effectrices des lymphocytes T CD8+ entre autres en augmentant l’expression du récepteur de l’IL-2 sur ces cellules. Ainsi, la présence d’inflammation permet d’augmenter la quantité de lymphocytes T CD8+ générés, mais augmente aussi la proportion de ces cellules qui ont un phénotype de SLEC, ce qui peut être néfaste dans certains contextes (Badovinac et al., 2005, Cui et al., 2009, Joshi et al., 2007). Dans notre situation, nous avons effectivement observé une augmentation de la proportion de SLEC chez les souris traitées avec le PapMV. Malgré cela, la quantité de lymphocytes T CD8+ mémoires reste supérieure en présence de l’adjuvant et l’immunisation avec la combinaison BMDC-OVA + PapMV permet d’avoir une meilleure protection contre une infection par Listeria monocytogenes, confirmant l’efficacité de PapMV comme adjuvant pour améliorer la réponse T CD8+ (figure 8).
Figure 8. PapMV est un adjuvant efficace pour augmenter la réponse T CD8+
L’injection i.v. du PapMV aux souris, induit la production d’IFN- par les pDC, ce qui mène à une activation des cellules immunitaires. Les DC expriment plus fortement les molécules d’activation et de co-stimulation CD86, CD69 et CD70, la molécule de CMH de classe I, ainsi que des molécules impliquées dans la migration telles que CCR7 et CD62L. Cela permet d’améliorer la présentation antigénique aux lymphocytes T CD8+ et d’augmenter le nombre de
lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires spécifiques et résulte en un meilleur contrôle d’une infection expérimentale par Listeria monocytogenes.
Ainsi, nous avons démontré dans ces expériences que le PapMV améliore plusieurs aspects importants pour le développement d’une réponse T CD8+ fonctionnelle. Dans le but de potentialiser encore plus son effet adjuvant, différents éléments pourraient être étudiés. D’une part, puisqu’il a été démontré précédemment que la stimulation de plusieurs TLR avait un effet synergique tant pour augmenter la réponse immunitaire humorale que cellulaire (Kastenmuller et al., 2011, Kasturi et al., 2011), il serait intéressant de générer des molécules de PapMV contenant différents PAMPS et de les combiner afin d’activer plusieurs voies en même temps. Une des possibilités serait d’insérer différents types d’acide nucléique, mais une étude approfondit de l’interaction entre les différents TLR serait nécessaire puisque dans certains cas, l’activation de deux PRR peut avoir un effet antagoniste au lieu d’avoir un effet synergique (Kotaki et al., 2015). D’autre part, étant donné que les anticorps peuvent parfois limiter l’efficacité des vecteurs viraux utilisés pour la vaccination (Fitzgerald et al., 2003, Lindsay et al., 2010, Zak et al., 2012), il serait important de caractériser l’effet des anticorps anti-PapMV développés suite à une première immunisation, selon les voies d’injection utilisées, afin de déterminer si les injections multiples de PapMV sont possibles. Comme le PapMV ne se réplique pas, la présence d’anticorps spécifiques ne va pas le neutraliser, mais possiblement faciliter sa phagocytose par les CPA, ce qui pourrait potentiellement augmenter sa reconnaissance et l’activation des cellules immunitaires. D’un autre côté, l’opsonisation du
PapMV par les anticorps pourrait aussi modifier son tropisme, par exemple en augmentant sa phagocytose par les macrophages, mais en diminuant celle effectuée par les pDC, ce qui pourrait réduire la production d’IFN-, cruciale à son pouvoir immunomodulateur. Il s’agit donc d’un aspect à ne pas négliger.
En résumé, les recherches effectuées sur le développement de la réponse T CD8+ en contexte de vaccination ont permis d’identifier plusieurs des éléments importants pour le développement d’un vaccin à médiation cellulaire sécuritaire et efficace. D’une part, un vaccin qui mime le plus possible l’infection sans toutefois pouvoir induire une maladie est souhaité. Afin d’assurer l’innocuité du vaccin, l’utilisation de vaccins vivants atténués ou inactivés est donc de plus en plus délaissée au dépend des vaccins sous-unitaires. Cependant, dans le but de ressembler le plus possible à un agent pathogène, il est souhaitable que les composantes du vaccin aient une taille similaire à l’agent pathogène, qu’il contient un ou des PAMPS et qu’il exprime des épitopes CD4+ et CD8+. D’autre part, la production d’IFN-I, qui favorise la présentation croisée des antigènes vaccinaux ainsi que le développement de la réponse T CD8+, est aussi requise. En conclusion, les VLP ainsi que les nanoparticules contenant des acides nucléiques, comme le PapMV, sont des plus prometteurs.