Les vaccins daujourdhui et de demain Christophe Carnoy Laboratoire dImmunologie, Faculté de...

Les vaccins d’aujourd’hui et de demain

Christophe Carnoy

Laboratoire d’Immunologie, Faculté de Pharmacie de Lille

01/06/06

1798 E. Jenner

Vaccination contre la variole avec le virus de vaccine

1880 - 1885 L. Pasteur

Cholera des poules (Pasteurella multocida)

Bacille du charbon (Bacillus anthracis),

Virus de la rage

Efficacité de la vaccination

Variole 10 millions 0 (depuis 1977)

Poliomyélite 350 000 800 (1998-2002)

Diphtérie 45 000 < 100

Tétanos 20 - 50 millions 250 000 -500 000

Avant Après

Nombre de cas annuels dans la monde

éradication

éradication?

Maladies infectieuses> 25 %

15 millionsMaladiescardiovasculaires

31 %

Cancers13 %

Autres6 %

Affections respiratoireset allergiques

9 %

Accidents11 %

Mortalitématernelle

5 %

Causes majeures de mortalité57 millions de morts annuelles, toutes causes confondues

Source OMS

Maladiesinfectieuses

45 %

Accidents11 %

Mortalitématernelle

2 %

Causes majeures de mortalitédans les pays à faible revenu

(Asie du Sud - Est et Afrique)

Maladiesnon transmissibles

35 %

Malnutrition1 %

Mortalitépérinatale

6 %Source OMS

Causes majeures de mortalitéchez les enfants de 0 à 4 ans

Maladiesinfectieuses

63 %

Accidents6 %

Maladiesnon transmissibles

8 %

Malnutrition3 %

Mortalitépérinatale

20 %

Source OMS

Nouvelles maladies

HIV, fièvres hémorragiques (Ebola, Lassa, Hanta), Legionella, SRAS,

grippe aviaire, prions….

Nouvelles épidémies

Tuberculose, cholera, infection à E. coli entérohémorragique….

Multiplication des déplacements

contact avec différents écosystèmes, concentration dans les villes

Emergence de bactéries résistantes aux antibiotiques

Mycobactérium tuberculosis, Staphylococcus aureus….

Maladies infectieuses = cause majeure de mortalité dans les PVD

Paludisme, schistosomiase, trypanosomase, leishmaniose, lèpre,

HIV, HBV...

Pourquoi les maladies infectieuses sont toujours d’actualité

I. Bases immunologiques de la vaccination

Vaccin = antigènes qui induisent une réponse immunitaire spécifique (humorale ou

cellulaire ) lorsqu’ils sont administrés chez l’homme (ou l’animal)Taux d

’anti

corp

s

Temps1ère injection 2ème injection

Vaccination (Réponse primaire)

Infection ou rappel(Réponse secondaire)

Vaccination = induction d’une réponse immunitaire protectrice sans pathologies

Vaccination = immunisation active qui induit une mémoire immunitaire

D ’après Revillard, De Boeck Ed

Activation LT, LB mémoires -> réponse secondaire (plus forte, plus rapide)

Cinétique de la production d’anticorps

Activation LT, LB naifs -> réponse primaire

Les lymphocytes sont la base de la mémoire immunitaire

LB naif

hypermutation somatiques

commutation isotypique

IgM -> IgG / IgA

organes lymphoides secondaires (centre germinatif)

plasmocytes

LB mémoires

LT naif

antigène

LT effecteurs

LT mémoires (CD45RO)

II. Les éléments de la mémoire immunologique

LB

Ag thymoindépendant

signaux 1 + 2

IgM

LB

signal 1

signal 2

IgM, IgG, IgA + mémoire

Ag thymodépendant

Coopérationcellulaire

CMH II

CD40

LTh

TcR

CD40L

154 spécialités pharmaceutiques vaccinales avec une AMM pour 22 pathologies infectieuses

Fraction antigéniqueVivant atténué Entier inactivé

tuberculose (BCG)

poliomyélite oral (Sabin)

fièvre Jaune

rougeole

oreillons

rubéole

varicelle

rotavirus

Protéique

Tétanos

Diphtérie

grippe

hépatite B

coqueluche

Polysaccharidique

Haemophilus

Méningocoque (A, C, Y W135)

pneumocoques

salmonella typhi

rage

poliomyélite injecté (Salk)

coqueluche

hépatite A

encéphalite à tiques

leptospire

choléra

III. La situation actuelle en France

III. A. Agents pathogènes vivants atténués

Caractéristiques

Microorganisme ayant perdu sa virulence mais ayant conservé son

antigénicité

(3 méthodes : empirique, « jenerienne », moléculaire)

Multiplication dans l’organisme (vaccin vivant)

Administration par voies naturelles possible -> production d’IgA

possible

Réaction de type humorale et cellulaire -> protection contre germes

intracellulaires

Efficacité, faible coût, facilité de production, une seule injection

Contre-indiqué pour les personnes immunodéprimées

LimitesEffets secondaires, Phénomène de réversion possiblecontamination par des virus de la culture

Ex: BCG, ROR, polio (Sabin), Fièvre jaune….

Microorganismes traité par agent chimique ou physique pour ôter le pouvoir pathogène

Généralement moins toxique et plus stable à températures élevées (pour PVD)

Nécessité d’adjuvant (hydroxyde d’aluminium)

Nécessité de plusieurs administrations

Mauvaise réponse cellulaire -> Pb germes à croissance intracellulaire

Production d’IgG circulant. Pas d’IgA

III. B. Les agents pathogènes entiers inactivés

Caractéristiques / limites

Ex: Bordetella cellulaire, polio (Salk), grippe...

III. C. Les fractions antigéniques

Caractéristiques

Toxines inactivées mais pouvoir antigénique conservé (anatoxine)

Efficace dans maladies infectieuses liées uniquement à la présence de

la toxine

Nécessité d’adjuvants (sels d’aluminium)

Sous-unités polyosidiques inefficaces chez l’enfant

Nécessité de plusieurs injections

Ex: Tétanos, diphtérie, HBV, Haemophilus….

3 vaccins conjugués pour 3 pathogènes inducteurs de méningite chez le nouveau-né:

le pneumocoque, H. influenzae de type b, le méningocoque de groupe C

Réponse thymo-indépendante

Pas de mémoire

Anatoxine tétanique ou diphtérique

mémoire

Réponse thymo-dépendante

protéine

Vaccinations obligatoires

BCG, diphtérie, tétanos, poliomyélite

Vaccination recommandées

coqueluche, rougeole, oreillons, rubéole, H. influenzae, hép B

En France

IV. Calendrier des vaccinations en France (BEH 29-30/2005 du 05/07/05)

Age Vaccination

Dès 1er mois

à partir 2ème mois

à 12 mois

Entre 16 et 18 mois

Entre 13 et 24 mois

à 6 ans

Avant 6 ans

BCG (milieu à risque) Arrêt de la forme Monovax

DTCPH (3 injections, 1 mois d’intervalle)

(Diphtérie-tétanos-coqueluche(acellulaire)-poliomyélite-haemophilus b)

Hépatite B (2 injections à 1 mois d’intervalle)

(vaccin hexavalent (INFANRIX HEXa, HEXACOQ) n’est plus disponible)

Pneumocoque heptavalent

Rougeole-Rubéole, oreillons (ROR) (garçons + filles)

(possible dès 9 mois si collectivité)

Hépatite B (5-12 mois après la 2ème injection)

DTCPH (1er rappel) acellulaire pour coqueluche

ROR (2ème dose) garçons + filles

DTP (2ème rappel) et ROR si une seule dose faite

BCG obligatoire

DTP (3ème rappel), coqueluche (2ème rappel) acellulaire recommandé,

ROR pour tous ceux n’en ayant pas bénéficié

Hép B (1ère injection) si non fait

DTP (4ème rappel),

rubéole chez filles non immunisées,

TP rappel tous les 10 ans, + diphtérie tous les 10 ans dTP

rubéole chez femmes non immunisées (dès l’accouchement si sérologie prénatale

inconnue)

Grippe tous les ans

Entre 11 et 13 ans

Entre 16 et 18 ans

à partir 18 ans

à partir de 65 ans

La couverture vaccinale en France en 2001 BEH 36/2003

- Couverture élevée pour diphtérie, tétanos, poliomyélite, et coqueluche (87-95%)

- Bonne couverture pour Hib

méningite à Hib chez les moins d’un an: 33 / 100 000 en 1992 à 1.4 / 100 000 en 2000

- couverture insuffisante pour rougeole, rubéole, oreillons (<83% en moyenne, fortes

variations géographiques)

- Hépatite B: couverture des 16-24 ans 74-83% / couverture de 24 mois 30%

vaccin hexavalent retiré

Tx de couverture à 2 ans = 85%

Tx de couverture nécessaire pour l’éradication = 95% (OMS)

=> risque d’apparition d’épidémies

ex la rougeole:

- Rappels chez l’adulte insuffisant surtout pour le tétanos

160 cas déclarés entre 1996 et 2001 chez plus de 70 ans

dégradation de la couverture vaccinale avec la fin du service militaire

Le paradoxe de la coqueluche

Après 30 années de vaccination, recrudescence de la coqueluche chez le nouveau né !

(Tx de couverture > 90% en primovaccination)

Perte progressive de l’immunité après 4 injections sans autre rappel

=> infection des adultes (réservoir) => contamination des nourrissons

Vaccination => modification de l’épidémiologie de la coqueluche

Nouvelles recommandations: adultes susceptibles de devenir parentslors d’une grossesse pour les membres du foyerle plus tôt possible près l’accouchement

en attendant le monovalent, utilisation du vaccinTdCaPolio

Le cas du BCG: doit-on continuer à vacciner?

En Europe, France et Grèce maintiennent une vaccination entre la naissance et 6 ans

OMS -> Inutilité de la revaccination

Efficacité contre méningites, miliaires tuberculeuses 64 - 86%

Suède arrêt de la vaccination en 1975Avant 0.8 cas / 100 000 à 3.9 / 100 000

Pour

Efficacité contre formes pulmonaires <50%

Contre

Impossibilité d’utiliser le test tuberculinique pour diagnostiquer d’une primo-infection

BCGites

CSHPF -> suppression de la revaccination et des IDR de routine

Primovaccination dans les zones à risque, pour des populations à risque?

Le vaccin contre le virus de la varicelle. Un peu d’histoire

1974 mise au point du 1er vaccin vivant atténué à partir de la souche OKA (Takahashi et coll. Japon)

1986 Japon, 1er pays utilisateur

1995 FDA (USA) autorise la mise sur le marché de Varivax (Merck)Vaccination généralisée entre 12 et 18 mois

1993 -1999 vaccin Mérieux souche OKA (France). Plus disponible

2002 Varilrix (GSK, souche OKA/Rit) et Varivax (Sanofi Pasteur, souche OKA/Merck)

Faut-il vacciner les nourrissons contre la varicelle?

Indications actuelles pour le vaccin anti-varicelleux

personnes en contact étroit avec immunodéprimés,

adulte de plus de 18 ans exposé à la varicelle (dans les 3 jours)

AMM en cours pour ROR + Varicelle

Pour

- 700 000 cas /ans, 1000 hospitalisations, 20 décès

- Vaccin aux USA depuis 1995 => réduction de 80% des hospitalisations et décès

- Coût vaccination < coût arrêt de travail

Contre

- Vaccination => baisse circulation virus

=> augmentation de l’age moyen des cas si couverture non optimale (entre 30 et 40%)

=> formes + graves chez adulte

- Vaccination => baisse protection contre zona chez l’adulte

(protection liée au contact avec le virus de la varicelle)

Vaccination des adolescents non immuns?

L’histoire mouvementée du vaccin anti-rotavirus

Bientôt Rotateq (Merck, Sanofi Pasteur)vaccin pentavalent (souches P, G1, G2, G3, G4)

2006 Rotarix (GSK)vaccin monovalent (souche G1)

(2 doses dès l’âge de 6 semaines)

1998 Rotashield (Wyeth): rotavirus de singe rhésus + protéine du virus humainvaccin tétravalent

Effet secondaire observé : invagination (occlusion intestinale) 1/10000bénéfice risque défavorable => vaccin suspendu en Octobre 1999!

1980s souche bovine (GSK) => résultats cliniques décevants => arrêt

À 5 ans tous les enfants sont exposés au rotavirusUSA 50 000 hospitalisation par an (20 à 40 morts)pays pauvres : 500 000 morts par rotavirus

Vaccination = priorité de l’OMS

nouveau-né

dès 2-3 mois

9 mois

Entre 16 et 18 mois

15 ans

BCG

DTPC (3 injections espacées de 1 mois)

Rougeole

DTPC (rappel 1 an après la 3ème injection)

TP (rappel par 2 injections espacées de 1 mois)

programme vaccinal minimum pour les enfants (OMS)

Les pays en voie de développement

Rappuoli, Nat Med 2004, 10:1177

V. Les nouvelles stratégies vaccinales

Il faut revisiter la notion de vaccin

Vaccin

Maladies autoimmunes

Allergies

Agents infectieux

Cancer

Pourtant toujours le même principe:

(Re)stimulation du système immunitaire par des antigènes

Amélioration des vaccins et techniques actuels

méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…)


Challenges de la voie orale

• Dégradation enzymatique

• Faible perméabilité des muqueuses GI aux grandes molécules

• Temps limité de passage

• Dégradation des protéines à cause du faible pH dans l’estomac

Prof Siepman

100 µm 10 µm

Morphologie (MEB)

Prof Siepman



utilisation d’adjuvants plus performants


Les adjuvants

Propriétés des adjuvants:

- induction réaction inflammatoire (formations de granulomes localement)

- modification de la présentation des Ag (réseaux, agrégats)

-> augmente l’immunogénicité

- retard de l’élimination de l’Ag

- action sur les cellules présentatrices d’Ag (stimulation des co-signaux d’activation)

(notion de danger)

Les adjuvants utilisés

gels minéraux (phosphate d’aluminium,(hydroxyde d’alumine Al(OH)3))

entrent dans la composition des vaccins actuels, précipite les Ag

MF59C.1 à base de squalène (vaccin de la grippe)

Les adjuvants de l’avenir:

Les immunosomes:

Les virosomes = phospholipides + Ag à la surface

ex virus de la grippe

ISCOMs (Immuno Stimulating Complexes). Ø 35nm = antigène + QuilA(saponine) + qq lécithine, cholestérol

Les liposomes Ø 100nm

Les immunostimulants issu d’immunogènes bactériensMDP-A = MDP (muramyl dipeptide) + émulsion squalane-L-121dinucléotides déméthylés 5’-CpG-3’

Les cytokinesIL-2….

ou





technique de prime-boost






Les vaccins peptidiquesAg -> épitope T ou B -> séquence AA -> peptide + transporteur (carrier)

Utilisation de vecteursVecteurs (vaccine, poliovirus, BGC, Salmonella) exprimant des antigènes,

vecteur non réplicatif


Les vaccins à ADNAg -> clonage du gène -> séquence ADN -> transfert de l’ADN

-> production Ag in situ


Utilisation de vecteursVecteurs (vaccine, poliovirus, BGC, Salmonella) exprimant des antigènes





Injection IM

Plasmide vaccinal

Gène de la protéine antigénique

sécrétionCMH I

CPA

CMH II

Les vaccins à ADN

N ARNm

LT cytotoxiqueLT CD8 mémoire

LB

Plasmocytes

Ac

LB mémoire

LT CD8

Immunité cellulaire

Immunité humorale

LT h mémoire

LT CD4

protéasome

Vaccinologie inverse










La vaccinologie classique 5 - 15 ans

Développementindustriel etfabrication

VaccinationEtude de l’immunogénicitésur modèles animaux

Expression sur vecteursdu vaccin recombinant

Tests d’immunogénicité

Purification desComposants, clonage

Identification desComposants immunogènesSélection des

antigènescandidats

croissance exponentielle des séquences de génome bactérien

La vaccinologie inverse

Analyse informatiquecomplète de la totalitédu génome

Résultats et prédictions desCandidats- vaccins potentiels

Isof 1 TTCACCGTAA ATGCTTCTAA

Cont 1 TTCACCGTAA ATGCTTCTAA

Isof 2 TTCATCGCAA ATGCTTTT..

Cont 2 TTCATCGCAA ATGCTTTT..

Isof 1 ATTATATTCT TGTCATGTCT

Cont 1 ATTATATTCT TGTCATGTCT

Isof 2 ATTATCTC

Cont 2 ATTATCTC

Expression sur vecteursdu vaccin recombinant

Développementindustriel etfabrication

Vaccination

Etude de l’immunogénicitésur modèles animaux

1 - 2 ans


Les vaccins anti-tumoraux










Protection contre cancer du col de l’utérus par une vaccination par l’HPV

Gardasil (Merck) = particule virale vide

Essai clinique prometteur:

1200 femmes n’ayant jamais rencontré HPV

vaccinéesNon vaccinées

21 lésions précancéreuses Pas de lésions

Vaccination par les cellules tumorales

Cellules tumorales autologues

Cellules tumorales autologues

Irradiation+ adjuvant

sc

Transfection avec gènes d’activation

(cytokine…)

Lignées de cellules tumorales allogéniques

biopsie

Cellules tumorales + cellules immunitaires infiltrantes

IL-2

Lymphocytes infiltrants tumoraux activés

(TIL)


Les vaccins thérapeutiques





Les vaccins anti-tumoraux






Le vaccin thérapeutique, un nouveau concept. Une nouvelle efficacité ?

Vaccin thérapeutique(vaccinothérapie)

Rééducation du système immunitaire

Vaccin préventif(prophylaxique)

Prévenir une infection

Préparation vaccinale (Alvac vCP1433 et Lipo-6T) = virus canarypox portant les gènes nef, et pol

Essais de vaccin thérapeutique anti VIH chez l’homme

118 patients dont charge virale indétectable sous traitement (< 200 copies/ml)

4 injections (à 1 mois d’intervalle)

Etude 1: (48 patients)réponse CD4 spécifique (61%) et CD8 (55%)Pb dans 80% des cas reprise du traitement après 6-7 semaines.

Etude 2: (70 patients) vaccin + cure d ’IL-224% des patients vaccinés sans traitement 3 mois après la fin du traitement

Vaccination dans le cadre d’infections chroniques (HIV, HCV, HPV...)

Nom d’utilisateur: immunologiemot de passe: pharimmuno

Accès au site d’immunologie:=>Site de la Faculté de Pharmacie de Lille

=> Espace étudiant=> Les services réservés aux étudiants de la Faculté

=> Immunologie

Agents pathogènes vivants atténués

Caractéristiques

Microorganisme ayant perdu sa virulence mais ayant conservé son antigénicité(3 méthodes : empirique, « jenerienne », moléculaire)

Multiplication dans l’organisme (vaccin vivant)

Administration par voies naturelles possible -> production d’IgA possible

Réaction de type humorale et cellulaire -> protection contre germes intracellulaires

Efficacité, faible coût, facilité de production, une seule injection Limites

Effets secondaires, Phénomène de réversion possible

Exemples

BCG, ROR, polio (Sabin), Fièvre jaune….

Microorganismes traité par agent chimique ou physique pour ôter le pouvoir pathogène

Généralement moins toxique et plus stable à température élevées (pour PVD)

Nécessité d’adjuvant (hydroxyde d’aluminium)

Nécessité de plusieurs administrations

Mauvaise réponse cellulaire -> Pb germes à croissance intracellulaire

Production d’IgG circulant. Pas d’IgA

Les agents pathogènes entiers inactivés

Caractéristiques / limites

Exemples

Bordetella cellulaire, polio (Salk), grippe...

Fractions antigéniques

Caractéristiques

Toxines inactivées mais pouvoir antigénique conservé (anatoxine)

Efficace dans maladies infectieuses liées uniquement à la présence de la

toxine

Nécessité d’adjuvants (sels d’aluminium)

Sous-unités polyosidiques inefficaces chez l’enfant

Nécessité de plusieurs injections

Exemples

Tétanos, diphtérie, HBV, Haemophilus….

Une vingtaine de vaccin en essais cliniques

1 seul vaccin en phase III:

Vaccin Gp 120 (AIDSVAX ) randomisé, double-aveugle, contre placebo, sur 36 mois, 7 injections

Un vaccin contre le VIH est-il possible?

groupe placebo => 105 infectésgroupe vaccin => 106 infectés

Étude thaïlandaise

2546 toxicomanes volontaires

Les vaccins prophylactiques

VIII. Immunothérapie du VIH ?

Étude américaine

5108 homosexuels masculins + 309 femmes à risque

Pas de protection sauf dans quelques groupes ethniques (noirs)

Protéines cibles : Gp120, Gag, Pol, Nef,

Obtenir un vaccin produisant des Ac neutralisants

Induire une réponse cellulaire CD8+ efficace et à long terme

couplage ADN puis épitopes T (prime-boost)

utilisation d’adjuvant et cytokines (IL-2)

Multiplier les phases III dans les pays en voie de développement

combinaison des données internationales

3 challenges à relever pour envisager un vaccin:

pas de modèle animal d’infection à VIH

variabilité du virus élevé

risque de stimulation de réplication du virus par activation des cellules immunitaires

Les problèmes pour le développement de vaccin

…..

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