FMC LILLE le 3 février 2007 Fabrication industrielle des vaccins Jean-Charles Jouassin-Nouri Attaché Affaires Scientifiques Vaccins GSK
Histoire de la Vaccination
Généralités Vaccination: action dont le but est de protéger de manière durable un individu contre une maladie (infectieuse) par l’activation de son propre système immunitaire Vaccinologie: science qui rassemble toutes les connaissances en matière de vaccination, de sa conception théorique à son administration
Généralités La vaccination a un peu plus de 200 ans Aucun progrès technologique (à part l’eau potable) - y compris les antibiotiques –n’a eu autant d’influence sur la réduction de la mortalité et la croissance de la population mondiale. (Stanley A.Plotkin) La découverte du vaccin a été empirique. Les bases immunologiques n’ont été découvertes que plus tard, notamment suite aux travaux de Louis Pasteur
Historique On avait remarqué que les fermiers qui avaient contracté le cowpox étaient protégés contre la variole Edward Jenner (1796) montre que le matériel provenant de pustules humaines de cowpox (« vaccine »)injecté à un autre humain reproduit la maladie. Celle-ci protège ultérieurement contre la variole
Historique Louis Pasteur en 1879 travaillant sur le choléra des poules montre que la bactérie responsable (Pasteurella multocida) exposée à l’air pendant un jour perd sa virulence mais que son administration protège l’animal contre la maladie Applique cette technique de l’atténuation au bacille du charbon animal (1877) puis au virus de la rage (1885) administré à Joseph Meister (contre l’avis de la communauté scientifique)
Grandes étapes ultérieures Utilisation de microorganismes tués Salmon (1886) montre que l’injection au pigeon de cultures d’agents de la peste du porc tués préalablement par la chaleur a un effet protecteur Découverte des toxines bactériennes et de anatoxines: toxines modifiées par la chaleur (Roux, Behring, Kitasato, Ramon): vaccination contre diphtérie (1923) et tétanos (1927) Utilisation de produits bactériens comme antigènes: polysaccharides (pneumocoque, méningocoque, Haemophilus influenzae), protéines (vaccin coquelucheux acellulaire)
Grandes étapes ultérieures Culture des virus sur milieu cellulaire: J.Enders, F.Robins, T.Weller Permet d’obtenir des virus modifiés ayant perdu leur virulence et conservé leurs propriétés immunologiques par: Manipulation physique ou chimique (rage) Passage chez l ’animal ou milieux successifs provoquant des mutations (rougeole, vaccin polio oral, varicelle, oreillons, rubéole, vaccin grippe vivant) Réassortiment (grippe (œuf), rotavirus)
Grandes étapes ultérieures La fabrication de vaccins par génie génétique Les particules de l’antigène de surface HBs isolées chez les malades atteintes d’hépatite B sont immunogènes et non infectantes -> 1° génération de vaccin (1981) Émergence du SIDA… Clonage du gène pour antigène HBs chez la levure premier vaccin recombinant, (1986) Vaccin maladie de Lyme: même principe
Deux types de vaccin Vaccin égoïste: confère une protection individuelle exclusive: exemple le tétanos,BCG Vaccin altruiste: la vaccination d’une partie significative de la population d’ une communauté protège le reste de la population par le biais d’une immunité de groupe (« herd immunity ») Au-delà d’un certain seuil, spécifique pour chaque agent, la maladie devient éradicable si l’homme est le seul réservoir du microorganisme en cause
Vaccins et cancer Le vaccin BCG a été utilisé dans l’immunothérapie de certains cancers (vessie) ou leucémies (leucémie myéloïde chronique) Le papillomavirus oncogène: est responsable à 100% du K du col de l’utérus. Vaccin en développement dont l’objectif est la prévention du cancer du col utérin. L’hépatite B: Le vaccin est efficace: programme de vaccination des nouveau-nés et nourrissons développé à Taiwan depuis 1984: prévalence du portage chronique d ’HbS chez les moins de 5 ans passée de 9,3% à 2% incidence du cancer du foie 6 -14 ans de 0,7 à 0,36/100 000/an 6 - 9 ans de 0,52 à 0,13/100 000/an Tsen YJ J Med Virol 1991
PREVENIR : LES VACCINS Un certain nombre d'épidémies et de maladies graves ont disparu dans le monde et en particulier dans les pays développés. Ce succès est dû à une prise de conscience de ce qu'est l'hygiène et à deux découvertes médicales que sont les antibiotiques et les vaccins.
Les maladies infectieuses sont dues à des microbes ou à des virus Les maladies infectieuses sont dues à des microbes ou à des virus. Lors de ces agressions, l'organisme se défend et acquiert une immunité (mémoire). Cette réponse immunitaire fait intervenir schématiquement deux types de cellules sanguines, qui sont les macrophages et les lymphocytes. Ces cellules vont fabriquer des anticorps dirigés contre les antigènes que sont les microbes et les virus. Lors d'un nouveau contact avec le même antigène responsable de la maladie infectieuse, l'organisme déclenche sa réponse immunitaire et il ne sera pas malade. C'est PASTEUR qui a démontré ce mécanisme pour la maladie de la rage et qui a ensuite appliqué pour la première fois le traitement antirabique par une vaccination.
A la suite de cette découverte, tous les chercheurs ont essayé d'obtenir une immunité artificielle sans que l'organisme n'ait à encourir les risques d'une maladie et de ses séquelles. Deux méthodes se sont révélées efficaces. L'une consiste à injecter dans l'organisme menacé à court terme des anticorps issus d'organismes déjà immunisés: c'est le principe de la sérothérapie représentée par le sérum antitétanique. L'autre méthode, c'est la vaccination qui est responsable d'une immunité active lente à s'installer (3 à 4 semaines) mais durable.
LES VACCINS: LEUR FABRICATION Un bon vaccin doit être efficace, sûr et inoffensif pour la personne vaccinée. Un vaccin efficace est donc un vaccin qui va permettre d'obtenir une immunité durable pendant plusieurs années et éviter ainsi à l'organisme d'être malade lorsqu'il sera en contact avec le germe responsable de la maladie. Trois méthodes sont actuellement utilisées pour la fabrication des vaccins. Les vaccins atténués sont fabriqués à partir de bactéries ou de virus vivants que l'on a fait muter et qui de ce fait ont perdu leur pouvoir pathogène mais qui ont gardé leur qualité antigénique et permettent ainsi la fabrication d'anticorps. C'est ainsi que sont fabriqués les vaccins contre la rougeole, la rubéole, les oreillons, la poliomyélite (buccal), la fièvre jaune et le B. C. G. (contre la tuberculose).
Les vaccins inactivés sont fabriqués à partir de bactéries ou de virus qui ont été tués ou inactivés par diverses méthodes cliniques ou physiques. Ces germes ne sont plus pathogènes mais gardent leur pouvoir antigénique. C'est le cas des vaccins contre la coqueluche, la typhoïde, le choléra, la grippe, polysaccharides (pneumocoque, méningocoque, Haemophilus influenzae), protéines (vaccin coquelucheux acellulaire) et la poliomyélite (injectable), et aussi les anatoxines: diphtérie et tétanos Enfin, la dernière méthode est la fabrication de vaccin par génie génétique qui consiste à faire fabriquer le vaccin par des organismes vivants, des bactéries ou virus dont on a modifié le patrimoine génétique. (HBs)
En France, pour des raisons historiques, seuls les vaccins B. C. G., antidiphtérique, antitétanique et antipoliomyélite sont obligatoires. L'efficacité des vaccinations ne peut se mesurer que sur les résultats après plusieurs années. Les plus beaux exemples de cette efficacité viennent du vaccin antivariolique puisque depuis 1978 aucun cas de variole n'a été recensé dans le monde. De ce fait, cette vaccination qui n'était pas dépourvue de dangers n'est plus effectuée, et les souches de virus variolique ont été détruites sur recommandation de l‘ O.M.S., à l'exception de quelques souches conservées à Moscou. Très efficace également, le vaccin antipoliomyélite, puisqu'en France, on est passé de 1900 cas en 1953 à 6 cas en 1985. Quant au vaccin antidiphtérique, d'efficacité contrôlée depuis 50 ans, il est à nouveau d'actualité et recommandé pour les républiques de Russie, Biélorussie et d'Ukraine, où sévit actuellement une épidémie. Mais aussi en France aujourd’hui chez les adultes tous les 10 ans.
C'est à ce titre d'efficacité incontestable que l'Organisation Mondiale de la Santé (O. M. S.) a institué son programme élargi de vaccinations dans les pays en voie de développement. Cette efficacité complète est obtenue si 90 à 95% de la population est vaccinée car dans ce cas les 10 % restants sont protégés par la vaccination dite " passive " puisque (les bactéries) pas toujours ou les virus ne peuvent plus se multiplier. L'avenir des vaccinations passe par la découverte de nouvelles techniques de fabrication qui sont en cours de développement (génie génétique et anticorps monoclonaux). La recherche porte enfin sur de nouveaux vaccins surtout antiparasitaires (paludisme), ou ANTISIDA qui permettront l'éradication des maladies qui peuvent décimer des pays et des continents entiers.
PRODUCTION DES VACCINS : La spécificité biologique I. Introduction II. Cadre réglementaire 1. Autorisation de mise sur le marché 2. Libération des lots avant commercialisation III. Production des vaccins 1. Principaux types de vaccins 2. Production des vaccins IV. Contrôles des vaccins V. Conclusion
Spécificité des vaccins Les principes actifs d’origine biologique proviennent de systèmes de production auxquels participent des organismes vivants. On est confronté au problème de variabilité intrinsèque du système biologique, tout en ayant besoin de maîtriser la reproductibilité du procédé de production. · Les principes actifs biologiques diffèrent de ceux de la chimie par une structure moléculaire très complexe (mélange d’espèces moléculaires pas toujours bien identifiées) d'où une délicatesse et une complexité des contrôles. · Longueur des cycles de production et des contrôles. · Origine des matières premières – Sécurité virale – Agents transmissibles Non Conventionnels (ATNC) .A-Coups de production (campagnes de vaccination – épidémies).
II. Cadre Réglementaire 1. Autorisation de mise sur le marché Délivrée par les Autorités de Santé sur la base d’un dossier qui montre : - La qualité L’innocuité Rapport bénéfice / risque - L’efficacité spécificités des vaccins ou produits biologiques : Reproductibilité des procédés (et organismes) Sécurité virale à démontrer.
2. Libération des lots avant commercialisation Contrôles réalisés par le fabricant à toutes les étapes de la fabrication pour la libération interne Libération officielle par une autorité de santé - Expertise indépendante par les laboratoires officiels de contrôle en France l’ AFSSAPS - Obligatoire pour tous les lots de vaccins (Directive 89/342/EEC) Délai standard de réponse après envoi des échantillons du lot : 60 jours ouvrables. Pour les vaccins importés des USA : Contrôle à l’importation obligatoire – Exemple : R.O.R. Vax Selon des référentiels et des normes élaborés initialement par les Pharmacopées Nationales, maintenant par la Pharmacopée Européenne et la Conférence Internationale d’Harmonisation (Europe / USA / Japon)
III. Production des Vaccins 1-Les Principaux types de vaccins Vaccins bactériens vivants: BCG Vaccins viraux vivants : Oreillons, Rougeole, Rubéole, Polio (oral), Fièvre jaune Vaccins viraux inertes : Grippe, Rage, Polio (injectable), Hépatite A, Encéphalite japonaise Vaccins bactériens inertes : Diphtérie, Tétanos, Coqueluche, Hib (Haemophilus influenzae b), Méningocoque, Typhoïde, Pneumocoque. Vaccins obtenus par recombinaison génétique : Hépatite B Vaccins monovalents, Vaccins combinés : augmentation significative de la complexité de production
2-Production des vaccins: - On distingue 2 étapes : fabrication biologique et pharmaceutique Fabrication Biologique : On part d'une banque de germes que l'on met en culture. C'est une étape délicate, car il faut des germes bien caractérisés avec des propriétés constantes (pas de dérive génétique). Les milieux de culture sont complexes. Il faut maîtriser l'asepsie, la stérilité, mais aussi les paramètres de culture :T°, Temps, pureté, aspect du germe, pH, agitation. Pour les virus (parasites obligatoires de cellules), nécessité d’une culture préalable de cellules animales. Puis a lieu la récolte de l'Ag et sa purification (par précipitation, chromatographie, ultracentrifugation.) Ensuite a lieu l'inactivation qui est une étape clé : les Ag pathogènes sont inactivés de façon à conserver leurs propriétés antigéniques (inactivation par la chaleur, agent chimique : formol ou propionolactone). On obtient alors la valence antigénique (principe actif du vaccin).
Fabrication pharmaceutique : On mélange les antigènes entre eux afin d'obtenir la formulation finale. Puis a lieu la préparation des valences vaccinales, le mélange des valences vaccinales pour les vaccins combinés et la préparation du produit final vrac : addition de stabilisants, de diluants et d’adjuvants. Il y a ensuite répartition du produit en doses standardisées et lyophilisation, ce qui est une étape délicate car il faut respecter les conditions de la chaîne d'asepsie et de la chaîne du froid. De plus, il faut un personnel formé et habillé, des locaux avec air stérile, des machines nettoyées aseptiques.
Exemple : Mise sous forme pharmaceutique d’un vaccin hexavalent : les conditionnements sont différents selon les patients, les produits, et les clients. Pour l'année 2000, il faudra 1.4 milliards d'Ag, soit 116 millions de seringues,flacons et ampoules. Pour augmenter la taille du fermenteur et la capacité de production du vaccin polio (oct.1996, autorisation espérée pour avril 2000) : Il a fallu 1 an pour la construction du plan de validation, 3 mois pour la modification du matériel, 12 mois pour la validation. Ensuite il a fallu 10 mois pour produire les lots de consistance (répétitivité des systèmes de production) et 10 mois pour les études de neurovirulence. Et 12 mois de délai de dépôt de dossier et de réponse de l'agence. Résultat: Variation autorisée en juillet 2001.
IV. Contrôles des Vaccins Assurance de qualité au cours de la fabrication · Qualification des matières premières, des équipements, des procédés, des opérateurs, des contrôles (produits et environnement).Documentation des techniques, des qualifications, des dossiers de lots, des résultats de contrôle Formation des opérateurs Dossier d’enregistrement Inspections : audits des fournisseurs, des sous-traitants, auto-inspection, inspections nationales et internationales Contrôle des produits
Les contrôles en cours de production des principes actifs : Ils ont lieu à toutes les étapes de production (matières premières, semences microbiennes, cultures, récoltes, inactivation…) et représentent un temps très long, souvent plus de 3/4 du temps des cycles de fabrication des vaccins.
Contrôle du produit final vrac et du produit fini : Tests physico-chimiques Tests d’activité Test in-vitro : charge antigénique Tests d’activité sur animaux (immunogénicité, challenge, etc. ) longueur des tests, choix des animaux, variabilité, problèmes éthiques, économiques - titrage biologique dans des systèmes cellulaires pour les vaccins viraux atténués Tests de pureté Tests de sécurité microbiologique Tests d’innocuité Lorsqu'il y a: - Conformité du dossier de fabrication au dossier d’AMM…….
Lorsqu'il y a: - Conformité du dossier de fabrication au dossier d’AMM……. - Conformité des résultats des contrôles au dossier d’AMM, cela entraîne: La libération interne et l'envoi des échantillons pour libération officielle par un laboratoire officiel (+ 60 jours). Puis il y a Établissement d’un certificat : European Batch Release (EBR) et enfin Autorisation de commercialisation (+7 jours) Exemple : contrôle du vaccin Haemophilus influenzae b conjugué Entre la culture et la purification, il y a 6 étapes de contrôle. Entre la culture de Clostridiumtetani et la détoxification de la protéine tétanique, il y a 10 étapes de contrôle. Temps de cycle: Fabrication 20 jours Contrôles 192 jours 10 mois
V. Conclusions Spécificités fortes. Savoir-faire indispensable. Complexité, et importance des systèmes garantissant la qualité. Longueur des procédés de production et des temps de contrôles. Au futur : Développement d’antigènes vaccinaux encore mieux caractérisés. Développement de méthodes de contrôles plus précises, robustes, appropriées. Eviter les tests sur les animaux.
Les vaccins disponibles Pr Daniel Floret Lyon Vivants atténués Tués entiers Protéiques ou Polysaccharides Génie génétique Variole (1798) Typhoïde (1896) Diphtérie (1923 Hépatite B Rage (1885) Cholera (1896) Tétanos (1927) Lyme Tuberculose (1927) Coqueluche (1926) Pneumocoque Fièvre jaune (1935) Grippe (1936) Méningocoque Polio (oral) Typhus (1938) Pneumo conjugué Rougeole Polio injectable Méningo conjugué Oreillons Rage Haemophilus conjugué Rubéole Encéphalite japonaise Rotavirus Encéphalite à tique Typhoïde Varicelle Hépatite A Coqueluche acellulaire Grippe (USA) Choléra Charbon
Calendrier des vaccinations 2006 Tableau synoptique BEH N°29-30/2006 -18 juillet 2006 –www.invs.sante.fr
Plus de 20 projets en essai clinique Indications thérapeutiques Pré-clinique RSV(pers. âgées) CMV Men B (péd.) Chlamydia Staph Aureus SARS Phase I New Flu HIV S.Pneumoniae (pers. âgées) TB VZV Phase II Combinaisons N.Meningitis EBV Malaria Hépatite E Dengue Phase III / Soumis Cervarix™ Rotarix™ Streptorix ™ Priorix tetra ™ (Eur) Simplirix™ (US/Eur) Boostrix™ IPV (Eur) Fendrix ™ (Eur) Total = 6 Total = 5 Total = 7 Cancer du sein Cancer prostate Cancer du poumon Mélanome RSV = Virus Respiratoire Syncytial EBV = Virus d’Epstein Barr VZV = Virus Varicella Zoster Indications thérapeutiques
Merci de votre attention ! Documents Pr E. Caumes, photos G. Lecso, D. Richard-Lenoble, M. Danis,…