Dans un article publié dans Frontières en microbiologieles scientifiques ont décrit l’utilité des vésicules de la membrane externe dérivées de bactéries gram-négatives en tant que vaccins et méthodes pour étendre leurs applications.
Sommaire
Arrière plan
Les vésicules de la membrane externe (OMV) sont des nanoparticules lipidiques sphériques d’un diamètre de 20 à 300 nm. Ces vésicules sont dérivées de la membrane cellulaire des bactéries Gram-négatives et sont composées de protéines bactériennes, de lipides, d’acides nucléiques et d’autres composants.
Les OMV dérivés de bactéries pathogènes ou non pathogènes jouent un rôle essentiel dans la pathogenèse bactérienne, la communication de cellule à cellule, le transfert horizontal de gènes, la détection du quorum et le maintien de la forme bactérienne. Cependant, en tant que composant non réplicatif, les OMV ne peuvent pas induire la pathogenèse de la maladie de manière indépendante.
Les protéines bactériennes et les glycanes font des OMV un puissant composant immunogène qui peut être utilisé comme adjuvant pour induire une réponse immunitaire de l’hôte. En raison de cette propriété, les OMV sont considérés comme des candidats potentiels pour le développement de vaccins.
Isolement des OMV
Les bactéries Gram-négatives libèrent des OMV pendant la croissance ou dans des conditions stressantes. Cependant, ces OMV spontanés sont libérés en petites quantités et ne peuvent donc pas être utilisés pour la production de vaccins à grande échelle.
Plusieurs stratégies ont été développées pour augmenter la production d’OMV. La sonication, le vortex ou l’extraction médiée par l’EDTA ont été appliqués pour perturber mécaniquement la membrane bactérienne, conduisant à la libération d’OMV.
Les OMV extraits par EDTA sont étroitement liés à la membrane bactérienne native et induisent des réponses immunitaires comparables. En revanche, la sonication et le vortex augmentent la quantité de composants non membranaires dans le produit final, ce qui entraîne une antigénicité accrue et une sécurité réduite.
L’extraction à base de détergent est une autre méthode bien documentée qui produit des OMV avec des niveaux réduits de lipopolysaccharides (LPS), qui sont des toxines bactériennes. Malgré la réduction du risque de toxicité, ce processus entraîne la perte de nombreuses protéines et lipoprotéines bactériennes, ce qui entraîne à son tour la suppression des réponses immunitaires stimulées par l’OMV.
La manipulation de certains gènes bactériens peut augmenter la vésiculation et, par conséquent, peut produire des niveaux élevés d’OMV génétiquement modifiés. Les gènes codant pour les lipoprotéines bactériennes Lpp et NlpI et la protéine de membrane externe OmpA sont les principales cibles de la manipulation génétique.
OMV hétérologues
Les souches bactériennes non pathogènes peuvent exprimer des protéines hétérologues pour réduire la toxicité et améliorer l’immunogénicité des OMV.
Une protéine d’intérêt peut être fusionnée avec une protéine transmembranaire bactérienne, et le plasmide résultant peut être introduit dans la souche bactérienne, qui produira ensuite des OMV recombinants exprimant la protéine souhaitée à la surface.
Une autre stratégie potentielle pour exprimer des protéines hétérologues est la glyco-ingénierie de l’antigène LPS O. Les OMV glycosylés peuvent être produits en exprimant le gène de l’antigène O d’un agent pathogène dans une souche de bactéries mutantes de l’antigène O non pathogène.
Réponse immunitaire induite par l’OMV
Les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes présents sur la membrane externe de l’OMV activent les récepteurs de reconnaissance de modèles sur les cellules hôtes, entraînant l’activation de la signalisation immunitaire innée et la libération de cytokines pro-inflammatoires. L’engloutissement des OMV par les cellules immunitaires innées induit des réponses immunitaires adaptatives.
Le LPS agit comme un adjuvant pour induire une réponse immunitaire efficace de l’hôte à l’antigène bactérien exprimé sur la surface de l’OMV. Cependant, la surexpression du LPS peut entraîner une surstimulation des réponses immunitaires et l’induction d’un choc toxique systémique. Des préparations à base de détergent ou des manipulations génétiques peuvent être utilisées pour réduire le niveau de LPS hautement réactif sur la surface de l’OMV.
Vaccins à base d’OMV
Les OMV exprimant les antigènes souhaités peuvent être administrés dans le corps par diverses voies, notamment orale/intranasale, intramusculaire, sous-cutanée, intrapéritonéale et intradermique. Il a été récemment montré qu’OMV exprimant la protéine de pointe du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) induit des réponses immunitaires robustes chez les hamsters lorsqu’il est administré par voie intranasale.
Deux vaccins OMV cliniquement approuvés, VA-MENGOC-BC™ et Bexsero™, sont actuellement disponibles contre le virus invasif N.meningitidis souche du sérogroupe B. La protéine PorA exprimée par cette bactérie est très variable entre les souches. Les OMV dérivés de la souche responsable de la méningite ont été utilisés avec succès pour développer des vaccins contre cette souche bactérienne particulière.
De nombreux vaccins OMV sont actuellement en cours de développement. Ces vaccins candidats ont été conçus pour cibler N. gonorrhoeae, Shigella spp., Salmonella spp., pathogène extra-intestinal E. coli (EXPEC), V. cholerae, M. tuberculosis, et non typable H. influenzae.
Outre les vaccins antibactériens, les OMV ont été utilisés pour produire des vaccins contre les virus, notamment le virus de la grippe et le coronavirus. Des OMV ciblés sur les tumeurs contenant des ARNsi thérapeutiques ou des antigènes tumoraux ont également été développés en tant que vaccins thérapeutiques contre le cancer.
