Evaluation de l’innocuité et de l’effet protecteur d’un vaccin à base de vésicules de membranes externes d’Entérobactéries dans un modèle murin.

Escherichia coli est une bactérie qui colonise le tube digestif de l’Homme et des animaux à sang chaud dès la naissance. Certains sous-groupes d’E. coli sont pathogènes et ont pour réservoir principal les animaux. Ces E. coli pathogènes causent des maladies zoonotiques. Une des manières de prévenir ces maladies humaines est de limiter la colonisation des E. coli pathogènes présents au niveau du réservoir animal. La vaccination est l’un des moyens mis en œuvre pour limiter cette colonisation. Notre projet a pour objectif de tester un nouveau type de vaccin à base de nanoparticules bactériennes. Les nanoparticules sont reconnues par les cellules immunitaires, induisent une réponse immunitaire et ont des propriétés auto-adjuvantes, les rendant attractives pour une application vaccinale. De plus, les nanoparticules sont spontanément produites par les bactéries, leur coût de production est donc très compétitif. Enfin, elles peuvent présenter des antigènes dans leur conformation native. Notre objectif est de développer un vaccin dérivé de nanoparticules exprimant des antigènes spécifiques des E. coli pathogènes d’intérêt. Nous souhaitons obtenir la preuve de concept de l’innocuité et de l’efficacité de notre vaccin chez un modèle murin. Nous voulons confirmer que notre vaccin permet d’induire une réponse immunitaire suffisante pour diminuer le portage d’un pathogène spécifique de la souris. Les objectifs de notre projet seront d’évaluer (i) l’innocuité, (ii) la réponse immunitaire induite et (iii) la protection conférée contre une infection à une bactérie pathogène spécifique suite à l’administration de notre vaccin chez la souris.

Le but final de ce projet est d’utiliser les nanoparticules comme vaccin chez l’animal réservoir afin de diminuer le portage des E. coli pathogènes. Les tests effectués sur les souris nous servirons de preuve de concept. Le but de cette preuve de concept est de s’assurer de l’innocuité de notre vaccin et qu’il confère un effet protecteur aux souris contre le pathogène spécifique. Si cela est le cas, ces tests nous permettront alors de déterminer la dose/poids optimale et la meilleure voie d’administration du vaccin permettant de développer une réponse immunitaire adaptée et spécifique contre notre antigène d’intérêt. Toutes ces informations sont cruciales pour tester par la suite notre vaccin chez le réservoir animal. A plus long terme, notre stratégie vaccinale que nous testons ici sera développée avec d’autres antigènes présentés afin de cibler d’autres bactéries pathogènes, des virus, etc.

Les souris recevront une primo-vaccination et deux rappels avec des doses différentes de nanoparticules (pour chaque lot 1, 2 et 3) ou avec une solution physiologique témoin (pour le lot 4 contrôle). Trois voies d’administration des nanoparticules ou de la solution physiologique témoin seront testées parmi les suivantes : la voie intra-péritonéale ou le gavage oral ou la voie intra-nasale ou la voie intra-musculaire ou la voie sous-cutanée. Il y aura deux semaines d’intervalle entre chaque vaccination (J0, J14 et J28). Deux semaines après la dernière vaccination (J42), les lots 1, 2 et 3 resteront inchangés. Le lot 4 sera divisé en deux afin de constituer un lot non vacciné et infecté (lot 4) et un lot non vacciné et non infecté (lot 5). Toutes les souris des lots 1, 2 et 3 et du lot 4 seront infectées une seule fois par gavage oral avec la solution physiologique témoin contenant le pathogène spécifique à l’aide d’une sonde de gavage. Différentes concentrations du pathogène spécifique seront testées afin d’étudier l’efficacité de note vaccin contre une faible et une forte concentration du pathogène. La solution physiologique témoin sera administrée une seule fois par gavage oral avec une sonde de gavage au lot 5 constituant le lot non vacciné et non infecté. Deux semaines après l’infection (J56), tous les animaux seront euthanasiés par dislocation cervicale. Pour chaque lot de souris, un prélèvement de sang à la veine mandibulaire sera effectué à différents stades de l’expérimentation : le jour précédant la première vaccination (J-1), puis 1 fois/semaine à partir de la première vaccination. 100µL de sang seront prélevés sur chaque animal avec une lancette. Les prélèvements de sang seront effectués sous anesthésie gazeuse avec de l’isoflurane à 2L d’air/minute. Après infection avec le pathogène spécifique (J42), des prélèvements de fèces seront réalisés 3 fois/semaine le matin jusqu’au jour de l’euthanasie (J56). Les prélèvements seront effectués à l’anus grâce à une contention.

Bien que les nanoparticules ne se répliquent pas et ne peuvent donc pas générer une infection chez les souris, la présence d’endotoxine à leur surface pourrait avoir des effets indésirables sur les souris et engendrer, dans le pire des cas, un choc septique dans les 48h qui suivent l’administration des nanoparticules. Ces effets indésirables seront évalués par l’observation quotidienne et par des pesées 3 fois/semaine des souris ainsi que par la détermination des signes cliniques (état général des animaux, poids, poil, prostration, comportement, yeux, température du corps). De plus, l’évaluation de l’effet protecteur du vaccin se fera via une infection avec un pathogène spécifique des souris. Chez la lignée de souris choisie, l’infection avec ce pathogène spécifique n’induit pas de pathologie aigüe mais une légère maladie caractérisée par une perte de poids modeste et transitoire ainsi qu’une légère diarrhée due à une inflammation minime au niveau de l’intestin. Les symptômes décrits peuvent durer 2 à 3 semaines. Après, l’élimination du pathogène se fait spontanément. Si aucun effet protecteur n’est obtenu, il conviendra de changer certains paramètres tels que l’administration des nanoparticules ainsi que leur dose, ce qui est déjà envisagé dans les procédures décrites.

A la fin de la procédure n°1, tous les animaux seront gardés en vie afin qu’ils soient dirigés vers la procédure n°2, si les signes cliniques observés ne sont pas jugés trop sévères. A l’issue de la procédure n°2, tous les animaux seront euthanasiés par dislocation cervicale dans le but de faire des prélèvements d’organes et d’observer l’effet du vaccin et de l’infection au pathogène spécifique sur les souris.

La souris est le mammifère le plus facilement manipulable pour l’étude de l’établissement de la colonisation intestinale. Dans le cadre de notre projet, l’infection intestinale réalisée chez la souris reflète la colonisation intestinale rencontrée chez les animaux réservoir. Les souris seront âgées de 5 à 8 semaines en début de projet. Dans la littérature, les souris soumises à une infection intestinale sont classiquement âgées de 6 à 8 semaines, âge auquel elles sont considérées adultes. Nous prenons une marge d’une semaine pour permettre l’acclimatation.