Études chimiques et immunologiques des capsules polysaccharidiques de Streptococcus suis

Streptococcus suis est l’un des plus importants pathogènes bactériens du porc, causant des pertes économiques substantielles à l’industrie porcine. De plus, c’est un agent zoonotique représentant de sérieux risques pour la santé humaine. Cette bactérie cause diverses pathologies, dont la méningite, la mort subite et le choc septique sont les plus fréquentes. De plus, il demeure qu’à ce jour, aucun vaccin efficace n’est disponible pour prévenir les infections à S. suis.   Étant encapsulé, S. suis est classifié en 35 sérotypes définis par l’antigénicité de sa capsule polysaccharidique (CPS). Malgré cela, seule la structure de la CPS du sérotype 2 est connue à présent. Immunologiquement parlant, les CPS purifiées sont généralement des antigènes T-indépendant de par leur nature, faisant d’elles de très pauvres immunogènes. Ceci a déjà été démontré pour la CPS du sérotype 2. Paradoxalement, les anticorps anti-CPS sont fortement opsonisants et protecteurs, ce qui les rend désirables.   Ainsi, les objectifs de cette thèse sont, d’abord, de poursuivre la caractérisation chimique des structures des CPS de différents sérotypes de S. suis, puis d’étudier les propriétés immunostimulatrices et immunogènes de ces nouvelles CPS. De plus, les travaux de cette thèse ont tenté d’améliorer l’immunogénicité de la CPS du sérotype 2 pour pouvoir l’utiliser comme antigène vaccinal.  Dans un premier temps, un recensement de la littérature a permis de dresser un portrait à jour et mondial des infections chez le porc et chez l’homme, et d’identifier les sérotypes les plus importants. À l’aide de ces données épidémiologiques, les CPS des sérotypes choisis ont été purifiées, ce qui a permis de déterminer la structure pour huit CPS additionnelles (1, 1/2, 3, 7, 8, 9, 14 et 18).  D’autre part, ces nouvelles connaissances sur la structure nous ont permis d’évaluer l’antigénicité et l’immunogénicité de ces nouvelles CPS. Ainsi, nous avons pu observer pour la première fois que la CPS du sérotype 3 de S. suis est hautement immunogène en produisant une réponse opsonisante d’IgG et d’IgM par un mécanisme T-indépendant.  De plus, nous avons développé pour la première fois un vaccin glycoconjugué constitué de CPS du sérotype 2 couplé au toxoïde tétanique afin d’obtenir une réponse anticorps T-dépendante protectrice. Une preuve de concept chez le porc a permis de démontrer la protection conférée par notre vaccin glycoconjugué contre S. suis, et plus largement le potentiel des vaccins glycoconjugués pour combattre les infections bactériennes invasives en médecine vétérinaire. Enfin, l’étude de l’immunogénicité du vaccin glycoconjugué chez la souris a permis d’évaluer le rôle du choix du modèle animal et des adjuvants sur la réponse anti-CPS, en plus de produire trois nouveaux anticorps monoclonaux qui ont permis notamment d’étudier les mécanismes humoraux impliqués dans l’élimination de S. suis par opsonophagocytose.  L’ensemble de ces études va permettre de souligner l’importance des anticorps anti-CPS dans la protection face aux infections bactériennes invasives. Streptococcus suis is one of the most important porcine bacterial pathogens and is responsible for substantial economic losses to the swine industry. Moreover, it is also a zoonotic agent representing serious risks to human health. This bacterium causes a variety of clinical signs, of which meningitis, sudden death, and septic shock are the most frequent. Furthermore, no efficient vaccine is available to protect against infections caused by S. suis.  Being encapsulated, S. suis is classified into 35 serotypes based on the antigenicity of their capsular polysaccharide (CPS). However, only the structure of the serotype 2 CPS is known to date. Immunologically, purified CPSss generally behave as T-independent antigens, making them very poor immunogens. Indeed, this has been previously demonstrated to be the case for the serotype 2 CPS. Paradoxically, anti-CPS antibodies are strongly opsonizing and protective, making them attractive targets for vaccine development.  Therefore, the objectives of this thesis are, firstly, to further characterize the chemical composition and structure of the S. suis CPSs from different serotypes, and secondly, to study the immunostimulatory and immunogenic properties of these additional CPSs. Moreover, this thesis will attempt to increase the serotype 2 CPS immunogenicity for potential use it as a vaccine antigen.  In a first step, a review of the literature provided an updated and global view of S. suis infections in swine and humans and identified the most important serotypes. With these epidemiological data in hand, we then purified the CPSs of selected serotypes, which allowed us to determine the structures for eight additional CPSs (1, 1/2, 3, 7, 8, 9, 14, and 18).  The knowledge obtained regarding the structure of theses CPSs allowed us to then evaluate their antigenicity and immunogenicity. We demonstrated for the first time that serotype 3 is highly immunogenic S. suis CPS, as it induces an opsonizing response composed of IgG and IgM by a T-independent mechanism.  In addition, we have developped for the first time a glycoconjugate vaccine composed of serotype 2 CPS conjugated to tetanus toxoid in order to obtain a protective T-dependent antibody response. A proof of concept performed with pigs demonstrated protection conferred by our glycoconjugate vaccine against S. suis, and more importantly the potential of glycoconjugate vaccines in the fight against invasive bacterial infections in veterinary medicine. Finally, immunogenicity studies performed in mice with this glycoconjugate vaccine allowed us to evaluate the effect of the animal model and adjuvant choice on the anti-CPS response. It also allowed us to produce three new monoclonal antibodies that enabled us to study, among other aspects, the humoral mechanisms involved in S. suis clearance by opsonophagocytosis.    Consequently, the work conducted during this thesis will serve to highlight the importance of anti-CPS antibodies in the protection against invasive bacterial diseases.

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