Université Paris Descartes Induction de réponses mémoires

Université Paris Descartes
Ecole Doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (BioSPC)
Laboratoire : Unité INSERM U1151-CNRS UMR 8253 – Institut Necker-Enfants Malades (INEM)
Equipe de recherche : Biologie des Lymphocytes T régulateurs et Applications en Biothérapie
Induction de réponses mémoires lymphocytaires T CD8
et protection vaccinale après transfert de gènes
par le vecteur AAV recombinant
Par Alexandre Ghenassia
Thèse de doctorat d’Immunologie
Dirigée par le Dr. Jean Davoust
Présentée et soutenue publiquement le vendredi 30 Octobre 2015
Devant un jury composé de :
Monsieur le Docteur Nicolas Bertho Rapporteur
Monsieur le Docteur Sahil Adriouch Rapporteur
Monsieur le Professeur Sylvain Fisson Examinateur
Madame le Docteur Anne-Marie Schmitt-Verhulst Examinateur
Monsieur le Docteur Pascal Chappert Examinateur
Monsieur le Docteur Jean Davoust Directeur de thèse

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Résumé
Induction de réponses mémoires lymphocytaires T CD8 et protection
vaccinale après transfert de gènes par le vecteur AAV recombinant
La mémoire immunologique est le mécanisme biologique fondamental à la base du
développement de la vaccination. La compréhension de ce mécanisme ainsi que de ses
interactions avec les différents acteurs du système immunitaire a permis l’élaboration de
vaccins qui sont aujourd’hui les garants d’une protection accrue face à l’émergence de
maladies infectieuses potentiellement mortelles. La voie d’injection et le mode de transfert de
ces vaccins sont des paramètres majeurs à prendre en considération car ils définissent une
modulation des réponses immunitaires et de leurs spécificités d’action. De nos jours, seule la
voie intramusculaire demeure la voie majoritaire d’administration de vaccins lors de la
prophylaxie primaire en santé humaine.
Au cours de notre étude, nous nous sommes intéressés à comparer l’injection d’un antigène
(l’ovalbumine) selon deux voies d’administration : la voie intramusculaire et la voie
intradermique. Nous nous sommes également appuyés sur une technologie du laboratoire qui
consiste à transférer des gènes par des vecteurs AAV2/1 recombinants. Nous disposions de
deux constructions de ces vecteurs ayant une spécificité pour cibler les cellules musculaires et
permettant l’apport d’un effet auxiliaire par les lymphocytes T CD4+ lors d’injections dans
des souris femelles. De plus, une de ces constructions nous permettait d’éviter la voie de
présentation directe de l’antigène par les DCs aux lymphocytes T CD8+. Les capacités
modulatrices de ces vecteurs nous permirent de montrer pour la première fois que le vecteur
AAV2/1 recombinant était capable de faire exprimer un transgène au sein de la peau et d’y
générer une réponse cellulaire forte. Nous avons également montré qu’il existait une synergie
d’action entre l’effet auxiliaire et la voie intradermique qui améliorait considérablement les
réponses cellulaires issues de la présentation croisée d’antigène. Enfin, nous avons pu
démontrer que les lymphocytes T CD8+ générés suite à cette synergie d’action présentaient un
profil phénotypique de cellules mémoires polyfonctionnelles et capables de protéger l’hôte
face à un challenge pathogénique.
Mots-clés : mémoire immunologique, vaccination, vecteur AAV recombinant, lymphocyte T
CD8+ mémoire, voies de présentation d’antigène, voies d’administration, lymphocyte T CD4+
auxiliaire.

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Table des matières
Résumé ...................................................................................................................................... 1
Table des matières .................................................................................................................... 2
Liste des abréviations ............................................................................................................... 5
Table des illustrations .............................................................................................................. 8
INTRODUCTION .................................................................................................................. 10
PREAMBULE : Le système immunitaire ou la quintessence dans les mécanismes
assurant le maintien de l’intégrité cellulaire .................................................................... 11
A. Généralités ............................................................................................................................. 11
1. L’immunité innée .................................................................................................................. 12
2. L’immunité adaptative .......................................................................................................... 13
B. Initiation de la réponse primaire adaptative .......................................................................... 13
CHAPITRE 1 : La mémoire immunologique : le lymphocyte T CD8+ mémoire, sa
maintenance et ses interactions fonctionnelles ................................................................. 20
A. Considérations immunologiques ........................................................................................... 20
B. Les différentes populations de lymphocytes T CD8+ mémoires ........................................... 21
1. Marqueurs phénotypiques et localisations ............................................................................. 21
a. Caractérisation des deux grandes familles de cellules T CD8+ mémoires systémiques .... 21
i. CCR7 et CD62L ............................................................................................................. 21
ii. IL-7R (CD127) ........................................................................................................... 22
iii. IL-15............................................................................................................................. 24
iiii. CD44 ........................................................................................................................... 25
iiiii. KLRG1....................................................................................................................... 26
b. Caractérisation de la famille de cellules T CD8+ mémoires résidentes des tissus
périphériques ......................................................................................................................... 29
i. CD103 ............................................................................................................................ 29
ii. CD69 ............................................................................................................................. 31
c. Bilan .................................................................................................................................. 33
2. Modèles de différenciation .................................................................................................... 35
3. Evaluation du potentiel fonctionnel et de l’efficacité de protection ...................................... 39
a. Les TEM CD8+ et les TCM CD8+.......................................................................................... 39
b. Les TRM CD8+ .................................................................................................................... 44
C. Facteurs influençant l’établissement de la réponse mémoire T CD8+ ................................... 47
1. Rôles du contexte inflammatoire ........................................................................................... 47

3
2. Rôles des lymphocytes T CD4+ auxiliaires ........................................................................... 52
a. Impacts sur la mémoire T CD8+ systémique ..................................................................... 52
b. Impacts sur la mémoire T CD8+ des tissus périphériques ................................................. 54
CHAPITRE 2 : La vaccination et le développement de nouvelles approches
immunologiques .................................................................................................................. 58
A. Les différents types de vecteurs utilisés en vaccination ........................................................ 59
B. Les différentes voies d’administration en vaccination .......................................................... 63
1. La voie intramusculaire ......................................................................................................... 64
a. Identification des cellules présentatrices d’antigène du muscle ........................................ 64
b. Capacité d’induction de réponses immunitaires ................................................................ 65
2. La voie intradermique ........................................................................................................... 66
a. Identification des cellules présentatrices d’antigène de la peau ........................................ 67
b. Capacité d’induction de réponses immunitaires ................................................................ 70
C. Les vecteurs recombinants dérivés de l’AAV ....................................................................... 72
1. Origine et caractéristiques de l’AAV sauvage ...................................................................... 72
2. Caractéristiques des vecteurs AAV recombinants................................................................. 78
a. Le vecteur .......................................................................................................................... 78
b. La capside .......................................................................................................................... 82
3. Induction de réponses immunitaires ...................................................................................... 85
a. L’immunité innée .............................................................................................................. 86
b. L’immunité adaptative ...................................................................................................... 87
i. Les réponses humorales contre la capside ...................................................................... 87
ii. Les réponses cellulaires contre la capside ..................................................................... 89
iii. Les réponses contre le produit du transgène ................................................................ 91
4. Utilisations en vaccination .................................................................................................... 96
OBJECTIFS DU TRAVAIL DE THESE........................................................................... 100
RESULTATS ........................................................................................................................ 103
DISCUSSION ....................................................................................................................... 159
1. Potentialité de la voie intradermique pour l’utilisation des vecteurs AAV recombinants en
vaccination .............................................................................................................................. 161
2. La peau, un site privilégié pour la présentation croisée de transgènes vaccinaux ? ............ 163
3. Impact des réponses lymphocytaires T CD4+ dans la régulation des réponses primaires T
CD8+ induites par un vecteur AAV recombinant vaccinal ...................................................... 164
4. Impact des réponses auxiliaires T CD4+ et du choix de la voie d’injection sur les réponses T
CD8+ mémoires induites à l’aide d’un vecteur AAV recombinant vaccinal ........................... 166

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5. Capacité des vecteurs AAV recombinants à induire des lymphocytes T résidents mémoires ?
................................................................................................................................................. 168
6. Perspectives ......................................................................................................................... 170
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ........................................................................... 173
ANNEXES ............................................................................................................................. 209