Conception et synthèse de candidats vaccins glycoconjugués auto-adjuvantés

Design and synthesis of self-adjuvanted glycoconjugate vaccine candidates

• Auteur / Autrice : Laura Laneque
• Direction : Cyrille Grandjean, Émilie Camberlein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et structurale, biochimie
• Date : Soutenance le 13/12/2024
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité en sciences biologiques et biotechnologies (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Sirard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laetitia Rolland
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphanie Bordenave-Juchereau, Olivier Renaudet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteur de type Toll-5

Vaccins glycoconjugués

Mots clés libres

Streptococcus pneumoniae

Acide aminé non-canonique

Streptococcus pneumoniae

Non-canonical amino acid

Résumé

Les vaccins glycoconjugués sont efficaces, bien tolérés et consistent en la conjugaison de polysaccharides de surface bactériens (PS) sur une protéine porteuse, permettant l'induction d'anticorps dirigés contre l'antigène glucidique grâce au recrutement de lymphocytes T CD4+. Cependant, le processus actuel de production de ces glycoconjugués conduit à la génération de glycoconjugués mal définis menant à une antigénicité́ variable. En effet, la longueur du PS, le rapport protéine porteuse/PS et la chimie de conjugaison ont été établis comme des facteurs clés ayant un impact direct sur la réponse immunitaire (RI). De plus, on suppose depuis longtemps que les sites auxquels le PS est lié à la protéine porteuse peuvent également avoir un impact. Ainsi, l’importance du caractère homogène du glycoconjugué́ sur la réponse immunitaire peut maintenant être abordé grâce à une combinaison d'outils moléculaires tels que la mutagenèse dirigée, l'incorporation d'acides aminés non canonique (ncAA) et des stratégies de conjugaison bioorthogonales. Cette thèse vise également à évaluer l'efficacité́ de la co-délivrance des composants du vaccin en liant de manière covalente l’adjuvant et le glycoconjugué́. Notre modèle d’étude ciblant Streptococcus pneumoniae, un polysaccharide synthétique mimant la capsule du sérotype 14 (Pn14PS) est utilisé́ comme antigène glucidique. Deux approches sont proposées : la première utilise une protéine hautement conservée appelée adhésine de surface pneumococcique A (PsaA), tandis que la seconde utilise la flagelline dérivée de Salmonella enterica (FliC) qui agit à la fois comme protéine porteuse et adjuvant en activant la signalisation du récepteur Toll-like 5 (TLR5). Profitant de l'absence de cystéine dans PsaA et FliC, jusqu'à quatre résidus ont été mutés en cystéines pour être ensuite conjugués à Pn14PS en utilisant la chimie de couplage thiol-maléimide. Les sites de conjugaison sont ciblés de manière stratégique pour étudier l'impact de la connectivité́ sur la réponse humorale induite et pour éviter toute interférence antigénique avec les épitopes B propres à S. enterica. L'incorporation d’un ncAA a été réalisée pour lier le glycoconjugué́ élaboré́ à partir de PsaA à un adjuvant pour déterminer l'impact de la co-délivrance des deux entités sur la RI.

Glycoconjugate vaccines are effective, well tolerated and consist of the conjugation of bacterial surface polysaccharides (PS) to a carrier protein, allowing the induction of antibodies directed against the carbohydrate antigen through the recruitment of CD4+ T lymphocytes. However, the current process for producing these glycoconjugates leads to the generation of ill-defined glycoconjugates leading to variable antigenicitý. Indeed, PS length, carrier protein/PS ratio and conjugation chemistry have been established as key factors with a direct impact on the immune response (IR). In addition, it has long been assumed that the sites at which the PS is bound to the carrier protein may also have an impact. Thus, the importance of the homogeneity of the glycoconjugaté on the immune response can now be addressed through a combination of molecular tools such as site-directed mutagenesis, non-canonical amino acid (ncAA) incorporation and bioorthogonal conjugation strategies. This thesis also aims to evaluate the efficacý of co-delivery of vaccine components by covalently binding the adjuvant and the glycoconjugate. As our study model targets Streptococcus pneumoniae, a synthetic polysaccharide mimicking the serotype 14 capsule (Pn14PS) is used́ as a carbohydrate antigen. Two approaches are proposed: the first uses a highly conserved protein called pneumococcal surface adhesin A (PsaA), while the second uses Salmonella enterica derived flagellin (FliC), which acts as both carrier and adjuvant protein by activating Toll-like receptor 5 (TLR5) signaling. Taking advantage of the absence of cysteines in PsaA and FliC, up to four residues were mutated to cysteines and then conjugated to Pn14PS using thiol-maleimide coupling chemistry. Conjugation sites are strategically targeted to study the impact of́ connectivity on the induced humoral response and to avoid antigenic interference with S. enterica-specific B epitopes. The incorporation of an ncAA was carried out to link the glycoconjugaté elaborated́ from PsaA to an adjuvant targeting MAIT cells to determine the impact of antigen and adjuvant co-delivery to the IR.