Characterization and comparison of the immunostimulatory properties of biodegradable poly(lactic acid) and chitosan nanoparticles after TLR ligands or HIV-1antigens adsorption

Les vecteurs nanoparticulaires comme systèmes de relargage contrôlé pour des applications vaccinales font l’objet d’intenses recherches, notamment dans le domaine du VIH1. Une approche novatrice consiste à co-administrer des molécules immuno-stimulatrices avec les antigènes d’intérêt, afin d’amplifier le recrutement et l’activation des cellules dendritiques (DCs). Un tel vecteur vaccinal stimulerait l’intensité de la réponse immunitaire et une immunité au niveau des muqueuses vaginales et anales pourrait être obtenue après vaccination. Des nanoparticules de poly(acide lactique) (NP-PLA) ou de chitosane/sulfate de dextrane (NP-CSD) ont été utilisées comme véhicules et adjuvants de protéines du VIH1, gp140 et p24. Le poly(I:C), ligand de TLR3 est la molécule immuno-stimulatrice retenue pour ses propriétés adjuvantes. Les NP-PLA et NP-CSD présentent un potentiel équivalent pour l’adsorption de protéines. Par contre, si les NP-CSD permettent l'adsorption du poly(I:C) (95%), elle est moins reproductible sur les NP-PLA. Pour chaque formulation, la capacité à induire in vitro la maturation des DCs a été évaluée en suivant les marqueurs CD25, CD80, CD83, par cytométrie en flux. L’adsorption de poly(I:C) sur les NP-PLA ou les NP-CSD amplifie les capacités de maturation de ces nanoparticules, un effet synergique étant observé avec les NP-CSD. Nos travaux montrent que la co-adsorption d’un TLR ligand, avec des antigènes protéiques du VIH sur des nanoparticules biodégradables, est possible et confère à la formulation vaccinale un effet immuno-stimulant in vitro. In vivo, les formulations vaccinales contenant du poly(I:C) induisent de très forts taux d’anticorps sériques chez la souris.Use of nanoparticulate vectors in vaccination as controlled release systems based on biodegradable polymers has been widely studied, particularly for HIV vaccine research. An innovative approach is to co-administer antigens of interest with immuno-stimulatory molecules to amplify the recruitment and activation of dendritic cells (DCs). Such a vaccine candidate could boost the intensity of the immune response, and mucosal immunity in vaginal and anal secretions could be obtained after vaccination.We used nanoparticles of poly(lactic acid) (NP-PLA) or chitosan / dextran sulfate (NP-CSD), as vehicles and adjuvants for HIV-1 proteins, gp140 and p24. Poly (I:C), TLR3 ligand molecule, is the immuno-stimulatory molecule chosen for its adjuvant properties. The NP-PLA and NP-CSD have shown their great potential as carriers of proteins. By cons, if NP-CSD allows the adsorption of poly(I:C) with a yield of 95%, the adsorption is less reproducible on NP-PLA. For each formulation, the ability to induce in vitro maturation of DCs was evaluated by following the marker CD25, CD80, CD83, by flow cytometry. Adsorption of poly(I:C) on the NP-PLA or the NP-CSD amplifies the maturation abilities of particles and has a synergistic effect with the NP-CSD.Our work shows that co-adsorption of a TLR ligand with HIV protein antigens onto biodegradable nanoparticles is possible and gives an immuno-stimulant effect to the vaccine formulation in vitro. In vivo, vaccine formulations containing poly(I:C) induce very high levels of serum antibodies in mice