Design, characterization and in vivo evaluation of an anti-HIV nanoparticle vaccine and optimization of its bioavailability by a thermosensitive hydrogel

Les connaissances actuelles indiquent la nécessité d’induire une réponse immunitaire à large spectre et notamment des anticorps multifonctionnels pour protéger de l’infection par le VIH. Les approches vaccinales traditionnelles n’étant pas capables d’induire d’anticorps neutralisants à large spectre (bNAbs) suffisamment puissants contre le VIH-1, des stratégies alternatives sont étudiées afin d’induire ces bnAbs. Les avancées majeures concernent le développement de (i) glycoprotéines d’enveloppe optimisées comme immunogène, (ii) vecteurs transportant et présentant l’immunogène de manière efficace et (iii) la forme galénique permettant d’augmenter la durabilité de la réponse protectrice. Dans ce contexte, l’objectif de ce doctorat est d’évaluer les réponses immunitaires induites par des nanoparticules biodégradables fonctionnalisées avec des glycoprotéines d’enveloppe du VIH et d’optimiser la libération prolongée in vivo de l’immunogène. Dans un premier temps, nous avons comparé plusieurs glycoprotéines et sélectionné une glycoprotéine d’isolat primaire optimisée (SOSIP BG505) pour ses capacités à s’adsorber de manière stable à la surface des nanoparticules biodégradables, tout en exposant les épitopes de neutralisation, et capable d’induire in vivo une réponse immunitaire systémique. Nous avons ensuite conçu un hydrogel thermosensible à base de poloxamers capable d’incorporer ces nanoparticules tout en gardant leur stabilité colloïdale et analysé leur biodistribution par imagerie corps entier chez la souris. L’injection par voie sous cutanée de cet hydrogel permet d’induire une réponse immunitaire humorale forte, stable et des IgGs de forte affinité. Cette nouvelle formulation, innovante et simple à mettre en place, apparait comme une nouvelle stratégie de vaccination applicable à de nombreuses pathologies virales nécessitant l’induction d’anticorps neutralisant de forte affinité et à large spectreCurrent knowledge indicates the need to induce a broad-spectrum immune response including multifunctional antibodies to protect against HIV infection. As traditional vaccine approaches are not capable of inducing potent broad-spectrum neutralizing antibodies (bNAbs) against HIV-1, alternative strategies are being investigated to induce these bnAbs. Major advances include the development of (i) optimized envelope glycoproteins as immunogens, (ii) efficiently carrying and immunogenic carriers, and (iii) the dosage form that would increase the durability of the protective response. In this context, the objective of this PhD is to evaluate the immune responses induced by biodegradable nanoparticles functionalized with HIV envelope glycoproteins and to optimize the in vivo sustained release of the immunogen.First, we compared several glycoproteins and selected an optimized primary isolate glycoprotein (SOSIP BG505) for its ability to be adsorbed to the surface of biodegradable nanoparticles, while exposing neutralization epitopes, and capable of inducing a systemic immune response in vivo. We then designed a thermosensitive, poloxamers-based hydrogel, capable of incorporating these nanoparticles while maintaining their colloidal stability and we have analyzed their biodistribution by whole-body imaging in mice. The subcutaneous injection of this hydrogel makes it possible to induce a strong, stable humoral immune response with high affinity IgGs. This new formulation, innovative and easy to implement, appears as a new vaccination strategy applicable to many viral diseases requiring the induction of high affinity neutralizing antibodies and broad spectru