Engineered outer membrane vesicles for vaccine development against pathogenic Escherichia coli and tracking of vesicles in vitro and in vivo

Les vésicules de membrane externe (OMV) sont des particules nanométriques, non réplicatives et naturellement libérées par les bactéries à Gram négatif. Elles contiennent des motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMPs) qui leur confèrent de fortes propriétés immunogènes et auto-adjuvantes, leur permettant d'activer à la fois l'immunité innée et l'immunité adaptative. De plus, elles peuvent être modifiées pour présenter des antigènes et des protéines spécifiques, soit dans leur lumière, soit à leur surface. Compte tenu de ces propriétés, nous avons poursuivi deux objectifs distincts : (i) développer un vaccin innovant à base d'OMV ciblant Escherichia coli entérohémorragique (EHEC), et (ii) utiliser ces OMV modifiées comme outil pour étudier leur trafic dans l'hôte.Le premier objectif s'inscrit dans le cadre de la lutte contre les EHEC qui sont des pathogènes d'origine alimentaire responsables d'infections humaines graves telles que la colite hémorragique et le syndrome hémolytique et urémique, en particulier chez les enfants. Les ruminants constituent le principal réservoir des EHEC qui colonisent leur tractus intestinal grâce à l'adhésine intimine, codée par le Locus d'Effacement des Entérocytes (LEE). Bien que la vaccination des bovins réduise l'excrétion des EHEC dans les fèces, les vaccins actuels, basés sur des protéines et des adjuvants, restent coûteux et sont rarement utilisés par les éleveurs. Cette thèse explore donc une nouvelle approche vaccinale basée sur des OMV dont le coût de production est faible. Deux types d'OMV ont été développés portant le domaine C-terminal de l'intimine (Int280) localisé soit dans leur lumière, soit à leur surface. Comme preuve de concept, le vaccin mixte OMV-Int280 a induit une forte réponse immunitaire IgG anti-intimine chez la souris et a réduit de manière significative l'excrétion de Citrobacter rodentium, un pathogène modèle chez la souris qui partage le même mécanisme d'adhésion que les EHEC. Chez une chèvre, les OMV avec l'Int280 dans leur lumière ont déclenché une réponse immunitaire contre l'intimine des EHEC O26:H11. Ce vaccin OMV-Int280 est donc un outil prometteur pour réduire le portage intestinal des EHEC O26:H11 chez les ruminants.Le second objectif concerne l'étude de l'interaction des OMV modifiées avec l'hôte, en particulier leur capacité à pénétrer les cellules eucaryotes, leur trafic et leur dissémination dans l'organisme. Ces processus, bien que fondamentaux dans la compréhension des mécanismes d'infection, restent encore peu caractérisés. Dans ce contexte et à titre de preuve de concept, des OMV d'une souche d'E. coli de laboratoire ont été modifiées avec des marqueurs fluorescents afin de visualiser leur entrée dans des cellules eucaryotes in vitro et de suivre leur dissémination in vivo chez la souris. Ces outils visent à mieux comprendre comment les OMV produites par des bactéries pathogènes interagissent avec les cellules de l'hôte, en vue d'identifier de potentielles stratégies pour perturber ces interactions dans un contexte infectieux.