Caractérisation du mécanisme d`action de PapMV et évaluation de

Université du Québec
Institut National de la Recherche Scientifique
Centre INRS-Institut Armand-Frappier
Caractérisation du mécanisme d’action de PapMV et évaluation de
son potentiel dans la lutte contre les infections et le cancer
Par
Marie-Ève Lebel
Thèse présen
de Philosophiæ Doctor, (Ph.D)
en virologie et immunologie
Jury d’évaluation
Président du jury et Pascale Duplay
examinateur interne INRS-Institut Armand-Frappier
Examinateur externe Daniel Lamarre
Département de médecine
CRCHUM - Université de Montréal
Examinateur externe Nathalie Grandvaux
Département de biochimie et médecine
moléculaire
CRCHUM - Université de Montréal
Directeur de recherche Alain Lamarre
INRS-Institut Armand-Frappier
© Marie-Ève Lebel, 2016

iii
RÉSUMÉ
Le développement de vaccins sécuritaires capables de générer une réponse immunitaire
cellulaire, essentielle pour protéger contre la plupart des infections persistantes et des cancers,
Une des méthodes utilisées pour augment
vaccins est de les combiner avec un adjuvant.     
mal défini et engendrent principalement une réponse immunitaire de type humoral. Ainsi,
          ainsi que la
     est cruciale pour réussir à prévenir ou traiter
plusieurs maladies infectieuses ou encore le cancer. Parmi les nouveaux adjuvants et systèmes
de vaccination en développement, un intérêt grandissant a récemment été observé pour les
pseudoparticules virales (VLP) et les molécules immunomodulatrices comme les ligands de
récepteur de motifs moléculaires associés aux pathogènes (PRR). Notre équipe a démontré
précédemment que les pseudoparticules du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV),
        acide ribonucléique simple
brin (ARNsb) non codant, sont hautement immunogéniques chez la souris. De plus, PapMV
une augmentation de la réponse immunitaire humorale spécifique aux antigènes vaccinaux a
évaluer son potentiel dans la lutte contre les infections et le cancer.
En utilisant            
activait les cellules du système immunitaire via la liaison du récepteur de type Toll 7 (TLR7) par
         (IFN-I) par les cellules dendritiques
plasmacytoïdes. De plus, lorsque PapMV est ajouté comme adjuvant dans un modèle
présentant le peptide   OVA)      
lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires spécifiques, ce qui résulte en une meilleure
protection contre une infection par Listeria monocytogenes exprimant OVA. Puis, nous avons
             e
microenvironnement tumoral, ce qui permet de réduire la croissance des tumeurs et
raitements
   ur potentiel thérapeutique. Enfin, bien que le système du
de la protéine C3 du complément, amplifie le pouvoir adjuvant de PapMV en haussant la
-.
En conclusion, PapMV est un nouveau ligand de TLR7 avec de fortes propriétés
immunomodulatrices qui pourraient être exploitées dans le développement de stratégies de
Mots clés : vaccination, immunothérapie, adjuvant, pseudoparticules virales, virus de la
mosaïque de la papaye, système du complément, interféron alpha, TLR7, réponse immunitaire
cellulaire

v
ABSTRACT
The development of safe vaccines capable of generating potent cellular immune responses,
essential to protect against most chronic infections and cancer, is still a challenge. In order to
increase their efficacy, adjuvants can be added to vaccines. However, very few adjuvants are
currently authorized for human use and these mainly stimulate a humoral response and have a
poorly defined mechanism of action. Therefore, the development of new adjuvants and
vaccination strategies and understanding of their mechanism of action is of paramount
importance to successfully fight against many life-threatening infectious diseases and cancer.
Among the novel adjuvants and immunization systems in development, there is a growing
interest for virus-like particles and immunomodulatory molecules such as pattern recognition
receptors ligands. Our team demonstrated that papaya mosaic virus-like particles (PapMV),
composed of the coat protein of a plant virus and a non-coding ssRNA, are highly immunogenic
in mice. Moreover, PapMV can be used either as a vaccine delivery platform, through fusion of
various epitopes to the coat protein, or as adjuvant, by adding it to existing vaccines. In these
contexts, an increased humoral immune response specific to vaccine antigens was observed. In
this study we characterized the mechanisms of action of PapMV and evaluate its potential in the
fight against infectious diseases and cancer.
Using immunization studies in mice, we demonstrate that PapMV activates immune cells
through the binding of Toll-like receptor 7 (TLR7) by its ssRNA and type I interferon (IFN-I)
production by plasmacytoid dendritic cells. In addition, when PapMV is used as an adjuvant in a
bone marrow derived dendritic cell-vaccination setting, an increased number of specific effector
and memory CD8+ T cells is obtained, thus resulting in a better protection against an
intracellular bacterial infection by Listeria monocytogenes. Then, we evaluated the potential of
PapMV to improve cancer immunotherapy in a murine melanoma model. Administration of
PapMV in the tumor alters the tumor microenvironnement, reduces tumor growth and increases
mice survival. In addition, when PapMV is combined with other immunotherapy treatments, it
increases their therapeutic potential. Finally, although the complement system seems to be
involved in the recognition and phagocytosis of PapMV, the absence of complement component
C3, increases the adjuvant properties of PapMV throught an increased production of IFN-.
In conclusion, PapMV represents a novel TLR7 agonist with strong immunostimulatory
properties that could be useful for the development of improved vaccination strategies against
infectious diseases and cancer.
Keywords: vaccination, immunotherapy, adjuvant, virus-like particles, papaya mosaic virus,
complement system, alpha interferon, TLR7, cellular immune response