Increasing immunogenicity of protein antigens of vaccine interest by chemical lipidation

Abstract

Les protéines lipidées purifiées à partir d’extraits de pathogènes ou produites de façon recombinante ont démontré leur pouvoir immunogène. Malheureusement, ce type de protéines est généralement difficile à purifier et/ou à produire. Afin de résoudre ces difficultés, l’objectif de cette thèse a été de mettre au point un procédé de lipidation chimique d’antigènes protéiques d’intérêt vaccinal, présents naturellement sous forme lipidée mais produits de façon recombinante sous forme non lipidée. La lipidation chimique a ainsi été réalisée sur 2 protéines, à savoir rTbpB-dl provenant de N. meningitidis et rNWMN_A issue de S. aureus, par des lipopeptides synthétiques de structure minimale, Pam2CAG et Pam3CAG, ciblant respectivement les récepteurs TLR2/6 et TLR2/1. Ces lipopeptides ont été préalablement fonctionnalisés par des groupes réactifs aux fonctions thiols (maléimide ou bromoacétyle) afin de réaliser le couplage chimique. Des analyses physico-chimiques et biochimiques ont démontré que la modification des protéines antigéniques a bien été réalisée. La lipidation de rTbpB-dl et rNWMN_A par les lipopeptides a induit in vitro l’activation des cellules immunitaires murines et humaines via TLR2 et a également augmenté in vivo l’immunogénicité de ces protéines recombinantes, en présence ou non d’un adjuvant. De plus, ces protéines lipidées ont joué in vivo le rôle d’adjuvant en augmentant l’immunogénicité d'une protéine antigénique co-administrée. Notre procédé de lipidation chimique a été simple, rapide, de faible coût et répétable. Au final, ce procédé pourrait s’appliquer sur des antigènes protéiques d’intérêt vaccinal et de faible immunogénicité provenant de différents pathogènes et/ou sur des antigènes lipoprotéiques rencontrant des problèmes de production/purification. Il pourraitreprésenter un choix pertinent dans la mise au point et dans le développement de candidatsvaccins, en présence ou non d’adjuvant(s) et/ou d’autre(s) antigène(s) d’intérêt.Lipidated proteins, purified from pathogens extracts or produced recombinantly, have demonstrated their immunogenic power. Unfortunately, this type of proteins is generally difficult to purify and/or to produce. To solve these difficulties, the objective of this thesis was to develop a process of chemical lipidation of protein antigens of vaccine interest, which are present naturally inlipidated form but produced recombinantly in non-lipidated form. The chemical lipidation was carried out on two proteins, namely rTbpB-dl from N. meningitidis and rNWMN_A from S. aureus, by minimum structure synthetic lipopeptides, Pam2CAG and Pam3CAG targeting receptors TLR2/6 and TLR2/1 respectively. These lipopeptides have been functionalized beforehand with thiolreactive groups (maleimide or bromoacetyl) for performing chemical coupling. Physicochemical and biochemical analysis have shown that the modification of the antigenic proteins has been achieved. The lipidation of rTbpB-dl and rNWMN_A by these lipopeptides induced in vitro activation of murine and human immune cells through TLR2. This lipidation also increased in vivo immunogenicity (mainly humoral) of the recombinant protein, in the presence or absence of an adjuvant. Furthermore, these lipidated proteins acted in vivo as an adjuvant by increasing immunogenicity of a co-administered antigen protein. Our process of chemical lipidation was simple, rapid, low-cost and repeatable. Taken together, this process could apply to antigens of protein nature, of vaccine interest and poorly immunogenic from different pathogens and/or to lipoprotein antigens encountering production/purification problems. It could be a relevant choice for the development of candidate vaccines, in the presence or absence of adjuvant(s) and/or other antigen(s) of interest