Anti-SARS-CoV-2 vaccine strategies: immunogenicity evaluation of two vaccine candidates - DUMAS - Dépôt Universitaire de Mémoires Après Soutenance Accéder directement au contenu
Mémoires Année : 2022

Anti-SARS-CoV-2 vaccine strategies: immunogenicity evaluation of two vaccine candidates

Stratégies vaccinales anti-SARS-CoV-2 : évaluation de l’immunogénicité de deux candidats vaccinaux

Résumé

The work presented in this thesis includes a bibliographic study of the various SARS-CoV-2 vaccine strategies available, followed by the evaluation of the immunogenicity of two vaccine candidates developed by two teams at the Structural Biology Institute of Grenoble. The two approaches are based on the use of the SARS-CoV-2 spike as an antigen for the induction of protective neutralising antibodies. The vaccine candidate shares the common feature of using platforms that lead to the multimerisation of protein antigens, a feature known to induce a stronger humoral response. The first vaccine candidate named "ADDomer", developed by the team of Dr Fender uses the self-assembly capabilities of adenovirus type 3 penton protein subunits to create viral pseudoparticles (VLPs). The VLPs are then decorated with recombinant receptor binding domain (RBD) of the SARS-CoV-2 spike. Immunogenicity of the vaccine candidate was assessed by immunisation of mice. Measurement of anti-RBD antibody response by Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA) showed high titers, appearing as early as two weeks after the first injection. In addition to the ELISA tests, neutralisation assays demonstrated the ability of the vaccine candidate to induce neutralising antibodies, also at high levels. As adenovirus type 3 is highly prevalent in certain populations, the impact of the existence of pre-immunity was studied by pre-immunising a group of mice with ADDomer alone, prior to injection of the ADDomer-RBD. Antibody responses in this group were earlier and greater than in groups without pre-immunity, suggesting a possible advantage of pre-immunisation, in contrast to what has been described in vaccine strategies based on human adenoviral vectors. The second vaccine candidate developed by the team of Professor Weissenhorn is based on the use of liposomal particles decorated with SARS-CoV-2 stabilized trimeric spikes. Immunisation of macaques demonstrated its good tolerance and high immunogenicity. Anti-RBD and anti-spike antibodies were detected as early as two weeks after the first immunisation and reached high levels following the second and third immunisations. Similarly, serum from vaccinated animals showed strong neutralising activity against SARS-CoV-2. To evaluate the protection conferred by the vaccine, the vaccinated animals were subjected to a nasal aerosol of SARS-CoV-2, compared to a control group of unvaccinated macaques. No viral load or lung lesions were detected in the vaccinated animals, indicating a complete absence of infection and sterilizing immunity. On the contrary, the control animals all developed the disease. In conclusion, the two vaccine approaches evaluated allowed the efficient induction of anti-spike antibodies with a strong neutralising activity against SARS-CoV-2. The liposome-spike approach provided complete protection, most likely preventing transmission, a property that should be confirmed in future larger studies. The ADDomer approach is an interesting vaccine platform because of its adaptability and could be used to combat future pathogens.
Cette thèse comporte en introduction un travail de recherche bibliographique sur les diverses stratégies vaccinales anti-COVID-19 disponibles, puis un travail expérimental portant sur l'évaluation de l’immunogénicité de deux candidats vaccinaux développés par deux équipes de l'Institut de Biologie Structurale de Grenoble. Ces deux approches sont basées sur l'utilisation du spicule du SARS-CoV-2 comme antigène, afin d'induire des anticorps neutralisants protecteurs. Elles ont en commun d'utiliser des plateformes permettant une multimérisation des antigènes protéiques, connue pour induire une meilleure réponse humorale. Le premier candidat vaccinal nommé « ADDomer », développé par l'équipe du Dr Fender utilise les capacités d'auto-assemblage de sous unités protéiques (penton) de l'adénovirus de type 3 pour créer des pseudoparticules virales (VLP). Les VLP sont décorées avec le domaine de fixation au récepteur (RBD) du spicule du SARS-CoV-2. L'immunogénicité des VLP-RBD a été évaluée par injection chez la souris. La mesure de la réponse anticorps anti-RBD par ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay), a mis en évidence des titres élevés, apparaissant dès deux semaines après la première injection. En complément des tests ELISA, des tests de neutralisation ont démontré la capacité du candidat vaccinal à induire des anticorps neutralisants, également à des taux élevés. L'adénovirus de type 3 étant hautement prévalent dans certaines populations, l’impact de l'existence d'une pré-immunité a été étudié par pré-immunisation d'un groupe de souris avec de l'Adorer seul, avant injection de l'ADDomer-RBD. Les réponses anticorps dans ce groupe ont été plus précoces et plus élevées que dans les groupes sans pré-immunité, suggérant un possible avantage de la pré-immunisation, contrairement à ce qui a été décrit dans les stratégies vaccinales basées sur les vecteurs géniques adénovirus humains. Le second candidat vaccinal, développé par l'équipe du Pr Weissenhorn, est basé sur l’utilisation de particules liposomales décorées de spicules du SARS-CoV-2. L’immunisation de macaques a permis de démonter sa bonne tolérance et son immunogénicité. Des anticorps anti-RBD et des anticorps anti-spike ont été détectés dès la deuxième semaine après la première immunisation, augmentant suivant les seconde et troisième immunisations, pour atteindre des taux élevés. De même, le sérum des animaux vaccinés a montré une forte activité neutralisante contre le SARS-CoV-2. Afin d’évaluer la protection conférée par le vaccin, les animaux ont été soumis à un aérosol nasal de SARS-CoV-2, en comparaison à un groupe contrôle de macaques non vaccinés. Aucune charge virale, ni lésion pulmonaire n’ont été détectées chez les animaux vaccinés, témoin de l’absence complète d’infection. Au contraire, les animaux contrôles ont tous développés la maladie. En conclusion, les deux approches vaccinales étudiées ont permis l’induction efficace d’anticorps anti-spicule avec une forte activité de neutralisation du SARS-CoV-2. L’approche liposome-spicule permet une protection complète, permettant très probablement d’éviter la transmission, propriété qui devra être confirmée dans de prochaines études de plus grande ampleur. L’approche ADDomer est une plateforme vaccinale intéressante pour son adaptabilité, et pourrait être utilisée pour lutter contre de futurs pathogènes.
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dumas-03542629 , version 1 (25-01-2022)

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Citer

Axelle Amen. Anti-SARS-CoV-2 vaccine strategies: immunogenicity evaluation of two vaccine candidates. Pharmaceutical sciences. 2022. ⟨dumas-03542629⟩
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