B. Bellier

Vaccins inactivés

• Avantages

– Sécurité: Pas de mutation, ni de réversion

– Utilisables chez patients immunodéficients

– Protége contre formes graves de la maladie

– Immunité humorale suffisante après injections de rappel

• Inconvénients

– Inactivation complète à contrôler

– Généralement pas aussi efficace que les vaccins vivants

– Requiert généralement 3-5 doses (car pas de réplication) :

Nécessitent des rappels

– Nécessite un adjuvant

– Réponse immune généralement humorale (car pas de réplication)

– Réponse immune cellulaire limitée

– Pas d’élimination complète du pathogène

– Pas d’immunité locale

– Coûts supérieurs

B. Bellier

Application du vaccin contre la grippe saisonnière

à la grippe avaiaire

• Limites des vaccins classiques :

– Lenteur de la préparation du vaccin

– 1 œuf < 1 dose (pour 1milliard doses = 4 milliards d’œufs embryonnés)

– Cycle abortif dans l’œuf si virus virulent

– Immunité apparaît en 2 à 3 semaines et persiste 5 à 6 mois

– Réduit la mortalité chez les personnes infectés mais ne contrôle pas de

façon satisfaisante les épidémies.

• Nécessité de nouveaux vaccins

– Production plus rapide

– Indépendante de l’œuf ou non-abortive

– Rapidité d’induction de l’immunité

– Immunité plus robuste

B. Bellier

Vaccins «!hybrides!» inactivés produits par génétique inverse

La génétique inverse : réassortiment induit ou alléatoire du matérielgénétique d’intérêt (antigènes: HA NA) sur le virus provenant des cashumains avec celui d’un virus de laboratoire (enzymes responsablesd’un cycle réplicatif non-létal pour les embryons de poulets).

Vaccins:

2 RNP des antigènes HA NA de la souche d’intérêt

6 RNP de M1 M2 et des enzymes de la souche de « labo »

Le virus qui en résulte reste immunogène mais n’est pas pathogène.

L’avantage supplémentaire de cette technique est de produire un virusexpérimental qui pousse de manière prévisible pendant la phase deproduction.

B. Bellier

Reassortment

• The goal of reassortment is to combine the desired HAand NA antigens from the target strain (flu strain 1) withgenes from a harmless strain that grows well in an egg(flu strain 2).

• The illustration details the following steps in creatingthe vaccine:

• Flu strains 1 and 2 are injected into a fertilizedchicken egg.

• The genes from flu strain 1 multiply and mix with thegenes from flu strain 2, forming as many as 256possible gene combinations.

• Researchers search the many combinations for the flustrain that contains the HA and NA genes from flustrain 1 and remaining genes from flu strain 2 thatensures that it is able to grow efficiently in eggs.

• This new reassortant flu strain and two other flu strainswill make up next year’s vaccine.

B. Bellier

Induced-Reassortment

• The illustration details the followingsteps in creating the vaccine:

1. After removing the dangerous part ofthe HA gene, scientists splice theHA and NA genes from flu strain 1into circular pieces of DNA calledplasmids.

2. Additional plasmids are createdusing the remaining six genesfound in flu strain 2.

3. Scientists insert the HA and NAplasmids from flu strain 1 andthe six plasmids carrying genesfrom flu strain 2 into animal cellsgrowing in the laboratory.

4. The genes in the plasmids instructthe animal cells to make thedesired new flu strain

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Vaccins sous-unitaires

Vaccins sous-unitaires sont constitués de

sous-unités antigéniques

– Purifiées à partir des cultures = sous-

unitaires purifiés

– Produits par génie génétique = sous-

unitaires recombinants

Ex: cas du vaccin de l’hépatite B

Séquence correspondant

au déterminant antigénique

Construction

plasmidique

Système

d’expressionPurification

+

adjuvant

B. Bellier

Vaccins sous-unitaires anti-bactérien purifiés:

Coqueluche

Composants du vaccin

acellulaire pertussis

(coqueluche)

Bordetella pertussis cellule complète

Hémagglutinine filamenteuse (FHA)

Pertactine (PRN)(69 kDa outer membrane protein)

Toxoïde Pertussis (PT)

Depuis 1998, il existe 2 types de vaccins contre la coqueluche:

-Vaccin cellulaire inactivé: vaccin obtenu à partir de bacilles de Bordet-Gengou inactivé par l'aldéhyde

-Vaccin acellulaire sous-unitaire: nouveau vaccin constitué d'extraits antigéniques bactériens

! Réactogénicité des vaccins à cellules

entières (DTPw)

! Risque de séquelles neurologiques

post-vaccination

! Déclin de la vaccination avec le

vaccin à cellules entières

dans plusieurs pays

Augmentation de l’incidence de la

maladie dans ces pays

Ex : UK, Japon, Italie, Suède,

Allemagne

PourquoiPourquoi ddééveloppervelopper un un vaccinvaccin acellulaireacellulaire contrecontre PertussisPertussis ? ?

B. Bellier

Etapes-clEtapes-clééss du du ddééveloppementveloppementdu du vaccinvaccin acellulaireacellulaire anti- anti-CoquelucheCoqueluche (Pa) (Pa)

! La production de quantités importantes de

Bordetella pertussis en fermenteur (800 L et plus)

! La purification simultanée des 3 protéines (PT, FHA, 69k) à partir

des bactéries tuées (56° C)

! La détoxification de la PT (sans destruction d’épitopes)

! La stabilisation de la FHA et de la 69k

(Ac. Monoclonaux détectant les épitopes-clés)

! La formulation simultanée des 3 antigènes (désorption de la 69k en

présence de tampon PO4)

! Les tests d’immunogénicité en souris

B. Bellier

Vaccins sous -unitaires :

immunisation par des protéines - polypeptides

• Avantages

– Sécurité (Immuno-déprimées)

– Réponse humorale +++; cellulaire (TH2)

– Réponse CTL grâce cross-présentation

• Inconvénients

– Peu immunogène

• Nécessite adjuvants: alum (ou IFA, CFA)

– Dégradation rapide

– Coût

– Fréquence de non-répondeurs supérieure

– Requiert es injections de rappel

B. Bellier

Adjuvants

• Substances utilisées dans les vaccins et qui permettent d’augmenter

l’immunogénicité des antigènes utilisés

• Deux types d’adjuvants avec des fonctions différentes

– Favoriser et prolonger la durée de l’interaction entre l’antigène et le système

immunitaire

• Ex. hydroxyde d’alumine

– Recruter et activer des cellules de l’immunité n naturelle pour qu’elles

induisent la réponse adaptative

• Les PAMP sont souvent de bons adjuvants

• Certains molécules sont à la fois des antigènes et des PAMP

B. Bellier

Adjuvants

– Adjuvant minéraux :

• Précipité insoluble; Alum (Hydroxyde ou

Phosphate d’Alu)

– Adjuvants huileux :

• émulsion eau-huile, IFA (Adjuvant Incomplet de

Freund)

– Constituants bactériens:

• Mycobactérie inactivée (Mycob tuberculosis) ou

constituants (Mycob bovis, BCG) : CFA

– Toxines bactériennes

• Toxine cholérique (CT) ou ss-u B purifiée (CTB),

Toxine pertussique (PT)

– Oligodésoxynucléotides CpG

• Séquence ADN bactérien non-méthylée (ODN

CpG) ; interaction avec TLR-9

– Adjuvants vésiculaires• Bicouche lipidique, liposomes - virosomes

– Cytokines• Médiateurs des RI: IL-2, IL-12, IFN-g, GM-CSF

•« adjuvare » : aider, assister

•Substance capable d’augmenter la réponse immune dirigée contre un Agadministré simultanément.

•Multiples / classification complexe (selon mode d’action - effets)

B. Bellier

Mode d’action des adjuvants

• Libération progressive de l’Ag

• Concentration antigénique

• Protections contre dégradation (IFA, ISCOM, Liposome)

• Aggrégats multimoléculaires d’Ag (Alum)

• Routage vers les organes lymphoïdes 2nd(IFA (sphérule d’huile))

• Effet « corps étranger »(CFA, ISCOM, Virosome)

• Favorise captation par les APC(Alum, CFA, ISCOM, Virosome)

• Activation directement des APC(Alum, cytokines , imiquimod, CpG)

• Orientation de la réponse immunitaire vers TH1(CFA , cytokines, imiquimod, CpG)

• Orientation de la réponse immunitaire vers TH2(alum , cytokines)

• Favorise réponse CTL(ISCOM, liposome, virosome (Ag endogène))

• Activation du complément(Alum, IFA)

A ce jour, les adjuvants utilisés dansles vaccins commerciaux nepermettent pas d’induire une réponseTH1

AgAg

+adjuvant

Alum:

B. Bellier Vaccins polysaccharidiques

purs ou conjugués

Polysaccharides purs

• Peu immunogénique chez les enfants

• Activent peu ou pas la mémoire

immunitaire

• Effet booster limité

• Mauvaise activité fonctionnelle des

anticorps

• Injections régulières

Ex de vaccins Polysaccharides

pures• Pneumocoques

• Meningocoques

• Salmonella Typhi

Polysaccharides purs liés à des

protéines

• Associés à une protéine porteuse =

Polyosides= Ag thymo-dépendants

• Immunogénique chez les enfants

• Activent la mémoire immunitaire

• Effet booster puissant

Ex de vaccins Polysaccharides

conjugué

• Haemophilus influenzae type b

• Pneumocoques

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Vaccins Méningite

• Méningites bactériennes:– Méningite à pneumocoques (Streptococcus pneumoniae).

– Méningite à Hib (Haemophilus influenzae de type B).

– Méningite à méningocoques (Neisseria meningitidis).

– Méningite à Listeria (Listeria monocytogenes).

• Vaccins:

– Pneumocoques: polysaccharides issus de 23 sérotypes de pneumocoques. Laréponse immunitaire est insatisfaisante chez les enfants de moins de deux ans. Le

vaccin Prevnar®, le seul vaccin conjugué contre le pneumocoque, protège les jeunes

enfants à 90 % contre ce type de méningite,

– Hib: Vaccins conjugués disponibles

– Méningocoques:

• Aucun vaccin n’existe contre la méningite à méningocoque de type B.

• le vaccin polysaccharidique MenAC-Ps protège contre les méningocoques des

sérotypes A et C et le vaccin polysaccharidique MenACYW-Ps (Menomune®),

contre quatre sérotypes (A,C,Y et W135). Ces vaccins non conjugués seraient

peu efficaces chez les enfants (41 % chez les 2 à 9 ans durant les deux

premières années suivant la vaccination), et inefficaces chez les moins de deux

ans9. Pour une protection contre la méningite de sérotype C seulement, trois

vaccins conjugués sont homologués : le Menjugate®, le NeisVac-C® et le

Meningitec®.

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Vaccins sous-unitaires «!particulaires!»

• Protéines virales purifiées qui s’assemblent en pseudo-particulesvirales : « Virus-like particles » ou VLP

– Pseudo-virion: complexe protéique # structure virale, # taille

– Sans génome viral: déficients pour la réplication

• VLP simples:– Auto-assemblage des protéines de surface

– Produites par génie génétique : système d’expression bactérien, levure,baculo

• Ex: HBV: Auto-assemblage des protéines de surface HBs en VLP

• Ex: HPV: Auto-assemblage des protéines de capside L1 en VLP

• VLP complexes:– Assemblage des protéines de core et d’enveloppe

– Produites dans système cellulaire

• Avantages– Sécurité

– Particules sont plus immunogènes que le protéines seules: Taille,Complexité

– Induit des AC y compris AC neutralisants

• Limites– Production

– Fragilité: Stockage au froid

– Réponse cellulaire limitée

B. Bellier

Vaccins HPV

• Les papillomavirus humains (HPV, human papilloma virus) de type

16 (50% des cas) et 18 (20% des cas) sont responsables des cancers

du col de l’utérus.

– Cancer du col de l’utérus : 2ème cancer pour F; 250 000 décès/an

• Gardasil : Merck. Octobre 2005. Vaccin quadrivalent produit chez la

levure contre les HPV- 6, 11, 16, 18. Essai phase III sur 6082 femmes :

protection 100 % des pré cancers du col et des cancers cervicaux non

invasifs.

• Attente de mise sur le marché

B. Bellier

Dilemme vaccinal

Atténué Inactivé VLPSous-unitaire

Immunogénicité

Sécurité

Rép CTL

Rép AC

B. Bellier

Conditions d’efficacité des vaccins

• Mécanismes protecteurs appropriés

– AC neutralisants (infections virales , Toxines bactériennes)

– CTL (infections chroniques, parasite, cancer, …)

• Vaccins doit contenir les épitopes immuno-dominants

– Epitope majoritairement présenté et/ou reconnu

• Choix de la voie d’injection: Immunité locale ou systémique

• Variabilité antigénique limitée des pathogènes: cas de la grippe

B. Bellier

Influence de la voie d’injection

• Injections parentérales:

– Voies IM ou SC

• Favorisent la production d’anticorps sériques IgG

• Ex: Hépatite B

– Voies ID favorisent la réponse cellulaire de typehypersensibilité retardée

• Ex: Vaccination BcG

• Test IDR pour valider l’immunité induite

• Injections muqueuses

– Voie orale

• Favorise la production d’anticorps sécrétoires IgA

• Autorise production d’IgG sériques

• Ex: Polio orale (vaccin atténué en cas d’épidémie)

– Muqueuses (recto-vaginales): expérimental

B. Bellier

Exemple d’instabilité antigénique:

Vaccin contre la grippe

• 3 espèces de virus Influenzae : A, B, C

• Influenza A : plusieurs sous-types définis par Ag desurface:

– H : hémagglutinine (HA) : 15 types

– N : neuraminidase (NA) : 9 types

– Chez l’Homme: H1N1 et H3N2

– Chez oiseaux, volailles, porc: H5N1, H9N1, H7N1, H7N2

• Mutations de HA/ NA responsables de nouvellesépidémies chaque hiver

– Isole les derniers variants H3N2 et H1N1 de l’année encours (+B)

– Production du virus dans des œufs embryonnés puisinactivation

• Cassures antigéniques à l’origine de pandémie

– Apparitions de nouveaux sous-types

– Par recombinaison génétique avec autres virus (virusaviaire)

1918: Grippe Espagnole (H1N1)

1957: Grippe asiatique (H2N2)

1968: Grippe de Hong-Kong (H3N2)

1997: cas de grippe aviaire H5N1

B. Bellier

Variation antigénique du virus de la grippe

Changement par mutation:

«!Drift!» antigénique (dérive)

Certains

épitopes dessouchesprécédantessont

conservés.Sévéritéréduite de lamaladie et

dessymptômes(épidémie).Le virus peut

toujours serépliquer etse propager.

Changement par échange de gènes:

«!Shift!» antigénique (cassure)

Epitopes

différents desvirus précédant(pas de cross-réaction).

Pas de protectionpartielle des

infectionsprécédantes.

Maladie beaucoupplus sévère(pandémie).

Pandémie Flu de1918-19 a tué

>20,000,000(grippe espagnole).

B. Bellier

Variabilité de la réponse vaccinale

• Variabilité HLA

– Variabilité des épitopes reconnus: cf restriction au CMH

– Taux de non-répondeurs important si préparation mono-antigénique

• Age

– Dysfonctionnements immunitaires:

• RIC affectées liée à une diminution de production de lymphocytes T matures

(involution du thymus)

• Prolifération et sécrétion de cytokine diminuées

• Affecte capacité à induire réponse primaire / mais peu réponses mémoire

• RIH moins affectée (LB constants): Vaccin grippe: réponse AC équivalente entre

gp 87 ans vs 38 ans (Pozetto et coll. 1993)

• Il apparaît cependant que la réponse anticorps des personnes âgées serait plus

importante vis-à-vis de souches virales anciennes que de nouvelles (McElhaney,

1993).

• Statut immunitaire

B. Bellier

Lacunes

•Des manques évidents :

–Infections virales

•HIV

•HCV

•WNV

Infections virales chroniques, Neutralisation inefficace

Instabilité génomique, échappement système immunitaire

–Cancer

Réponse CTL insuffisante

–Parasite

Réponse CTL insuffisante

–Prion

OINI

>> Nécessité de nouveaux vaccins

B. Bellier

Defi de la recherche vaccinale actuelle

• Emergence de nouvelles maladies infectieuses (SIDA, Marburg, Ebola, Dengue,...)

• Réapparition d’anciennes maladies infectieuses (Diphtérie, coqueluche,...)

• Résistance aux médicaments (pneumocoques, tuberculose, staphylocoques dorés,...)

• Dissémination de maladies infectieuses vers de nouvelles régions

• Dissémination de maladies infectieuses là où le contrôle est insuffisant

Les maladies qui tuent dans le monde (1997)

0,2

0,3

0,3

0,6

1

2,1

2,3

2,5

2,9

3,7

Morts en millions

Infections respiratoires

Diarrhée

Tuberculose

Malaria

Hépatite B

SIDA

Rougeole

Tétanos

Pertussis

Maladies parasitaires (nématodes)

Mo

rts e

n m

illio

ns

Source :

OMS, 1998

B. Bellier

Les nouveaux vaccins:

Comment concilier Sécurité-Immunogénicité-RIC

VLP

homologueDC

VLP

hétérologue