Développement de l'immunothérapie anti-tumorale médiée par vecteur bactérien vivant basé sur le système de sécrétion de type III de Pseudomonas aeruginosa

Development of anti-tumor immunotherapy mediated by type III secretion system-based live attenuated bacterial vectors

• Auteur / Autrice : Yan Wang
• Direction : Bertrand Toussaint
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine
• Date : Soutenance le 18/04/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Techniques de l'Ingénieurie Médicale et de la Compléxité
• Jury : Président / Présidente : Benoît Polack
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Toussaint, Laurent Buffat, Alexandre Bouron, Etienne Lantreibecq, Bruno Chauffert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Quintin colonna, Pascal Bigey, Satnam Singh

Mots clés

Mots clés libres

L'Immunothérapie antitumorale

Vecteur vaccinal bactérien

Le système de sécretion de type III (SSTT)

Anti-tumor immunotherapy

Bacterial vaccine vector

The type III secretion system

Résumé

En raison de l'efficacité pour délivrer des antigènes directement dans le cytoplasme des CAPs in vivo, les vecteurs bactériens atténués et basés sur les propriétés du système de sécrétion de type 3 (SST3) attirent de plus en plus l'attention grâce à leur potentiel dans le développement des vaccins contre le cancer. Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable d'infections graves chez les personnes immunodéprimées, les grands brûlés et les patients atteints de la mucoviscidose. Cette pathogénicité repose sur de nombreux facteurs de virulence dont le SST3. Dans nos travaux précédents, le potentiel de souches atténuées de P. aeruginosa dans le domaine de la vaccination anti-tumorale a été démontré. Dans ce travail, nous avons optimisé des vecteurs vaccinaux basés sur le SST3 de P. aeruginosa pour des applications cliniques. Dans un premier temps, la performance de ces vecteurs bactériens a été améliorée en utilisant différents modèles de tumeurs murines. Ceci par : 1) l'ajout d'un épitope spécifique des lymphocytes CD4+ Th aux vecteurs; 2) l'application d'un modèle d'expression bi-antigénique aux vecteurs; 3) la construction de vecteurs induisant une réponse humorale. Dans un deuxième temps, la performance thérapeutique du vecteur bactérien a été optimisée par la modulation de la fréquence des injections et l'intervalle qui les sépare. Cette performance a été confirmée dans des modèles différents de tumeurs murines. Dans un troisième temps, un candidat qui pourrait être appliqué en clinique a été généré par l'adaptation d'un mutant (CHA-OAL) de P. aeruginosa totalement avirulent dans un milieu chimiquement défini. La très faible infectiosité de cette souche a été surmontée par en vaccinant à des emplacements multiples. Par la suite, le potentiel du vecteur bactérien dans l'immunothérapie humaine a été également évalué- dans un premiers temps-dans un modèle de souris humanisées (HHD). Enfin, nous avons observé qu'une immunité anti-vecteur pré-existante n'a pas d'effet sur l'efficacité de la vaccination par le vecteur bactérien. L'ensemble de nos résultats a mis en évidence le potentiel de nos vecteurs vivants et atténués de P. aeruginosa pour des applications dans des essais cliniques pertinents.

Due to the endowed effective ability to deliver antigen to cytoplasm of APCs in vivo, T3SS based attenuated bacterial vectors attracted more and more attention for their potential interest in cancer vaccine development. Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable d'infections graves chez les personnes immunodéprimées, les grands brûlés et les patients atteints de la mucoviscidose. Cette pathogénicité repose sur de nombreux facteurs de virulence dont le système de sécrétion de type III (SSTT). In our previous work, the potential of attenuated P. aeruginosa strains as the carriers for anti-tumor vaccination purpose has been reported. In this work, we would like to strengthen P. aeruginosa T3SS based vaccine vectors and direct the development of these bacterial vectors toward clinical applications. First, the performance of these bacterial vectors has been improved in different murine cancer models by: 1) adding one CD4+ Th epitope to vectors; 2) applying bi-antigen expression pattern to vectors; 3) constructing potential humoral response inducing vectors. Second, the therapeutic performance of bacterial vector has been optimized by modulating injection frequency and interval and then be confirmed in murine tumor models. Third, one clinically applicable candidate has been generated by adapting one totally avirulent P. aeruginosa mutant (CHA-OAL) in a chemically defined medium and the poor infectivity of this new strain has been overcome by vaccinations at multiple loci. Fourth, the potential of bacterial vector for human immunotherapy has been further evaluated in one first level humanized mice (HHD) model. Finally, we observed that the pre-existing anti-vector immunity didn't impair the vaccination efficiency of bacteria vector. Taken together, our results highlight the potentials of our live attenuated P. aeruginosa vectors for applications in relevant clinical trials.