Développement de nouvelles approches thérapeutiques dans la lutte contre les infections à arénavius : vaccination et immunothérapie passive

Development of new therapeutic approaches in the fight against arenavirus infections : vaccination and passive immunotherapy

• Auteur / Autrice : Amélie Zaza
• Direction : Christophe Peyrefitte, Cécile Herbreteau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie. Santé. Biologie
• Date : Soutenance le 25/01/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : France. Institut de recherche biomédicale des armées
• Jury : Président / Présidente : Xavier de Lamballerie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Baize, Michèle Ottmann
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier de Lamballerie, Delphine Muriaux, Frédéric Tangy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vaccins

Immunothérapie

Arénavirus

Mots clés libres

Arénavirus

Candidat vaccin

Immunothérapie

Arenaviruses

Vaccine candidate

Immunotherapy

Résumé

La famille des Arenaviridae comporte sept virus responsables de fièvres hémorragiques humaines. Ces virus représentent un risque naturel pour les populations vivant dans les zones endémiques, ou y séjournant comme les militaires français déployés. Ce risque peut également toucher des populations vivant en dehors des zones endémiques en raison du risque d'importation d'un patient infecté ou consécutivement à l'utilisation intentionnelle et malveillante de tels virus dans le cadre d'une attaque bioterroriste. Les fièvres hémorragiques humaines causées par les arénavirus sont relativement rares et les premiers symptômes, non spécifiques, sont souvent confondus avec ceux de maladies plus fréquentes dans ces régions, comme le paludisme ou les arboviroses. Par conséquent, le diagnostic clinique est souvent retardé, ce qui réduit l'efficacité du seul traitement étiologique actuellement préconisé, la ribavirine. Dans ce contexte, le développement de solutions prophylactiques similaires au vaccin Candid #1, protégeant contre l'arénavirus Junin, constituent une alternative intéressante. Dans le cadre du développement de candidats vaccins, la première stratégie utilisée dans ce travail a consisté à atténuer la pathogénicité du virus d'intérêt en ciblant une étape clé de la réplication des arénavirus. Nous avons choisi l'étape du bourgeonnement viral, dont l'acteur principal est la protéine Z. Une preuve de concept a été réalisée avec le virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV). Pour cela, nous avons conçu un système de génétique inverse qui exprime un segment L viral où le gène de la protéine Z est remplacé par un gène d'intérêt. De manière surprenante, ce virus recombinant était capable de produire en culture cellulaire une progénie à un titre très faible sans l'apport en trans de la protéine Z. Nous avons identifié des domaines tardifs dans la séquence peptidique de la nucléoprotéine, motifs peptidiques permettant le détournement de la machinerie cellulaire impliquée dans la production d'exosomes et présents dans les protéines de matrices virales, comme la protéine Z des arénavirus. Nous avons observé que ces domaines pourraient partiellement compenser l'absence de la protéine Z. Des résultats similaires ont été obtenus avec deux autres arénavirus ayant une importance majeure en santé publique, les virus Lassa et Machupo, tous deux responsables de fièvres hémorragiques humaines. Cette suppression pourrait constituer une stratégie d'atténuation et semblerait prometteuse en vue du développement de candidats vaccins réplicatifs atténués. En effet, elle pourrait être utilisée sur plusieurs arénavirus responsables de pathologies humaines. Une approche complémentaire à cette stratégie vaccinale a été envisagée. Dans le but de développer un traitement d'urgence, utilisant des immunoglobulines équines hautement purifiées, les F(ab')2, selon la méthodologie de la société Fab'entech, deux études préliminaires ont été réalisées. La première a permis de vérifier la capcité des virus à se répliquer dans les cellules immunitaires circulantes de cheval. La seconde a permis l'évaluation du cahier des charges qualité de particules virales en vue de leur utilisation comme source d'antigène afin de produire les F(ab')2. Une seconde stratégie vaccinale a été envisagée, basée sur une modification du nombre de segments génomiques viraux. Des travaux précédents ont montré qu'un arénavirus à 3 segments, au lieu de 2, était viable et atténué, tout en pouvant exprimer 2 gènes d'intérêt supplémentaires. Cette stratégie a été utilisée sur le virus Machupo, responsable de fièvres hémorragiques en Bolivie. Ce virus recombinant devrait exprimer les glycoprotéiques tronquées des virus Chapare et Guanarito. Ce candidat vaccin a été caractérisé en culture cellulaire, et a induit une protection de 50% des animaux lors d'une administration en post-exposition [etc...]

The Arenaviridae family comprises seven viruses responsible for human hemorrhagic fevers. These viruses represent a natural threat to the local populations, healthcare workers and scientists, as well as to the French forces deployed in the regions where these viruses are endemic. This viral threat can also be intentional in case of a bioterrorist attack. Human hemorrhagic fevers caused by arenaviruses are relatively rare and the first symptoms, frequently non-specific, are often confused with more common diseases such as malaria. Therefore, their diagnosis is delayed, which reduces the efficacy of ribavirin, the only etiological treatment currently recommended. ln this context, the development of prophylactic treatments, such as the Candid #1 vaccine targeting the Junin arenavirus, are an interesting alternative. The first strategy developed in this work to produce a vaccine candidate relied on the attenuation of the virus of interest by targeting a key stage of its replication. We chose the egress step, in which the main actor is the Z protein. This work was conducted using the lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV). We therefore designed a reverse genetic system, and replaced the Z gene by the fluorescent protein eGFP reporter gene. Surprisingly, during its cellular infection, a progeny was detected in absence of the Z protein trans-complementation although the titer remained very low. ln this infectious model, we further identified late motifs in the nucleoprotein genome, comparable to those known in the Z protein. These NP late motifs seemed to play an essential role in the compensation of the absence of the Z protein. Similar results were observed using two others arenaviruses of medical importance, the Lassa and Machupo viruses, responsible of human hemorrhagic fevers. The strong diminution of the resulting vaccine candidate replication suggests that this strategy would render safe enough BSL-4 viruses to be used as a multivalent vaccine platform in humans. A complementary approach has been studied in this work. ln order to develop an emergency treatment, based on the production of highly purified F(ab')2 equine immunoglobulins, according to the Fab'entech technology. Two preliminary studies were carried out. The first one consisted in the study of the replication of arenaviruses in circulating horse's white blood cells. The second tested the specifications of attenuated viral particles that could be used as an antigen source to produce the F(ab')2 under good manufacturing practices. Another vaccine strategy was developed using the previously described duplication of the LCMV S genomic small segment in order to produce a tri-segmented recombinant virus. This genetic modification, known to attenuate the LCMV virus pathogenicity, allows the expression of two genes of interest. This strategy has been applied onto the South American Machupo virus, responsible for hemorrhagic fevers in Bolivia. A recombinant Machupo virus was designed to express the truncated glycoproteins of the Chapare and Guanarito viruses, two other New World mammarenaviruses responsible of human hemorrhagic fevers. This vaccine candidate was characterized in cell culture, and showed a 50% post-exposure protective effect in the animal model used. Taken together this work led to the development of two vaccine strategies and to the identification of a promising source of antigens to be used to produce highly purified F(ab')2 polyclonal immunoglobulin, which is the first step to the development of an emergency treatment