Les vaccins d’aujourd’hui et de demain Christophe Carnoy Laboratoire d’Immunologie, Faculté de Pharmacie de Lille 01/06/06

Vaccination contre la variole avec le virus de vaccine  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 Vaccination contre la variole avec le virus de vaccine (vacca = vache)

Efficacité de la vaccination Nombre de cas annuels dans la monde Avant Après Variole 10 millions 0 (depuis 1977) Poliomyélite 350 000 800 (1998-2002) Diphtérie 45 000 < 100 Tétanos 20 - 50 millions 250 000 -500 000 éradication éradication? Eradication de la variole possible car: - la maladie confinée aux humains - Pas de vecteur - Pas de porteur sains et d’état sub-cliniques - vaccin très efficace - bon marqueur de vaccination 2 autres candidats potentiels: polio et rougeole polio programme d’éradication mais plus compliqué que variole car pas de vaccin stable à la chaleur, plusieurs injection nécessaires, réversion possible due au vaccin. Déclaré éradiqué du continent non américain

Causes majeures de mortalité 57 millions de morts annuelles, toutes causes confondues Maladies infectieuses > 25 % 15 millions Maladies cardiovasculaires 31 % Cancers 13 % Accidents 11 % Autres 6 % Mortalité maternelle 5 % Affections respiratoires et allergiques 9 % Source OMS

Causes majeures de mortalité dans les pays à faible revenu (Asie du Sud - Est et Afrique) Maladies non transmissibles 35 % Maladies infectieuses 45 % Accidents 11 % Mortalité périnatale 6 % Mortalité maternelle 2 % Malnutrition 1 % Source OMS

Causes majeures de mortalité chez les enfants de 0 à 4 ans périnatale 20 % Maladies infectieuses 63 % Malnutrition 3 % Maladies non transmissibles 8 % Accidents 6 % Source OMS

Pourquoi les maladies infectieuses sont toujours d’actualité 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... Fonds disponibles pour le service santé / personne / an pays développé 1000 $ PVD 2 - 10 $ Les antibiotiques ne permettent pas de répondre à toutes les infections bactériennes Le grand challenge du domaine de la vaccinologie dans le 3ème millénaire est de rendre disponible les vaccins actuels et les nouveaux vaccins antiparasitaires aux PVD. 1 millions d’enfants meurent de paludisme par an + de 200 millions dans le monde sont infectés par HBV (la plupart en Asie du sud-Est. Bloom J. Immunol. 1986, 137, i-x : C’est dans le tier monde que 75 % de la population de la planète vit,que 86% des enfants naissent, que 98% des morts d’enfants ont lieu, et où 10 enfants meurent chaque minute d’une maladie évitable par un vaccin. OMS 20 à 30% des morts infantiles sont dus à des maladies qui pourraient être prévenue par les vaccins existant.

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) Vaccination = immunisation active qui induit une mémoire immunitaire Vaccination (Réponse primaire) Infection ou rappel (Réponse secondaire) Taux d’anticorps réponse primaire - Latencedpt de la voie d ’adminisration (8-14 jours pour infection bactérienne ou virale) Essai de phase I: produit injecté à un petit nombre de volontaires normaux Test pour déterminer - la sécurité du produit - la potentialité (réponse immune désirée) - effet sur le métabolisme général au moins un essai doit être fait en PVD si vaccin poour PVD Essai phase II: - détermination de l’efficacité du produit à produire une réponse immune adéquate - administration de l’agent infectieux à des volontaires vaccinés Essai phase III: essais effectués sur le terrains sur une communauté sélectionnée Temps 1ère injection 2ème injection Vaccination = induction d’une réponse immunitaire protectrice sans pathologies

Cinétique de la production d’anticorps Activation LT, LB naifs -> réponse primaire Activation LT, LB mémoires -> réponse secondaire (plus forte, plus rapide) D ’après Revillard, De Boeck Ed

organes lymphoides secondaires II. Les éléments de la mémoire immunologique 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) Les lymphocytes sont la base de la mémoire immunitaire

Coopération cellulaire IgM, IgG, IgA + mémoire Ag thymodépendant LB Ag thymoindépendant LB CMH II CD40 LTh TcR CD40L signal 1 signaux 1 + 2 signal 2 Coopération cellulaire IgM, IgG, IgA + mémoire IgM 11

III. La situation actuelle en France 154 spécialités pharmaceutiques vaccinales avec une AMM pour 22 pathologies infectieuses Fraction antigénique Vivant atténué Entier inactivé tuberculose (BCG) poliomyélite oral (Sabin) fièvre Jaune rougeole oreillons rubéole varicelle rotavirus rage poliomyélite injecté (Salk) coqueluche hépatite A encéphalite à tiques leptospire choléra Protéique Tétanos Diphtérie grippe hépatite B coqueluche Polysaccharidique Haemophilus Méningocoque (A, C, Y W135) pneumocoques salmonella typhi

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 Accidents infectieux vaccinations variolique 1 cas encéphalite:100 000 La plupart des vaccins viraux actuels sont des vaccins vivants atténués Obtention vaccin par - passages succéssifs de la souche virulente dans différents hôte ou culture cellulaire j-> méthode empirique Ex virus de la fièvre jaune (souche 17D) : 53 passages dans singes rhésus (avec intermédiaire moustiques), 18 passages culture embryonnaire de souris, 58 fois dans embryon de poulet, 160 fois dans embryon de poulet sans SN. - la « méthode jennerian » = utilisation pour l ’homme d ’un virus pathogène pour une autre espèce ex virus de la vaccine, l ’herpes virus de dinde pour vacciner les poulets contre la maladie de Marek - utilisation de virus avec le génome segmenté ex orthomyxovirus Dans PVD, morts avec rougeole dus aux anticorps de la mère qui persistent jusque 9 mois. Limites Effets secondaires, Phénomène de réversion possible contamination par des virus de la culture Ex: BCG, ROR, polio (Sabin), Fièvre jaune….

III. B. Les agents pathogènes entiers inactivés Caractéristiques / limites 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 Les pb de sécurité des vaccins vivants atténués justifie l’utilisation de vaccins avec micro tués ou protéines purifiées. Ex HIV qui mute énormément Hydroxyde d’aluminium est actuellement le seul testé chez l’homme autre adjuvant : sels de Ca virus polio inactivé = vaccin de Salk effet secondaires du vaccin coqueluche (rares) = encéphalites, dommages cérébraux, morts 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….

Anatoxine tétanique ou diphtérique mémoire Réponse thymo-dépendante protéine Réponse thymo-indépendante Pas de mémoire 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

En France Vaccinations obligatoires BCG, diphtérie, tétanos, poliomyélite Vaccination recommandées coqueluche, rougeole, oreillons, rubéole, H. influenzae, hép B

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 Entre 12 et 15 mois (en tous cas avant 24 mois) Rougeole-rubéole et oreillons est conseillé BCG obligatoire quand enfant à la crèche (collectivité) Hépatite B était proposé en même temps que le pentacoque, même calendrier. Retiré depuis plusieurs années H = Haemoplilus influenzae type B pour calendrier voir 1er page vidal pour hepB, vaccination doit être faite dès la naissance si la mère est HBs + 2eme rappel coqueluche (11-13 ans) se fait enmeme temps de DTP et avec le vaccin acellulaire à 11-13 ans: Si après 2 vaccinations (id) par le BCG, les sujets ayant l ’intradremoréaction négative sont considérés comme ayant satisfait aux obligations vaccinales. Polio oral seulement pour situation endémiques La polémique concernant le vaccin contre l’hépatite B est strictement française pour le ROR respecter l ’intervalle d ’au moins 1 mois entre les 2 doses. LA seconde dose de ROR ne constitue pas un rappel mais un rattrapage pourceux qui n ’ont pas eu de séroconversion. vaccinationROR possible dès 9 mois si collectivité Hépatite B recommandé pour tous les enfants avant 13 ans

Entre 11 et 13 ans 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 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) Tx de couverture à 2 ans = 85% Tx de couverture nécessaire pour l’éradication = 95% (OMS) => risque d’apparition d’épidémies ex la rougeole: chez l ’adulte la diphtérie et la polio presque disparu or tétanos un réservoir autre que l’humain (environement et pas d ’immunité de groupe) La couverture rougeole de 95% atteinte en Suède - Hépatite B: couverture des 16-24 ans 74-83% / couverture de 24 mois 30% vaccin hexavalent retiré - 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 Pas de protection des nourissons car les Ac protecteurs ne passent pas la barrière placentaire début de la vaccination anticoqueluche en 1959 en France, Les US avaient mis en placde ce vaccin qq années plus tot. Vaccination => modification de l’épidémiologie de la coqueluche Nouvelles recommandations: adultes susceptibles de devenir parents lors d’une grossesse pour les membres du foyer le 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 Efficacité contre méningites, miliaires tuberculeuses 64 - 86% Suède arrêt de la vaccination en 1975 Avant 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 Miliaire: érupion cutanée faire de petites élevures tuberculose miliaire: forme grave de la tuberculose . Dissémination hématogène des bacilles vers différents organes (os, méninges, organes hématopoietique se traduit par des nodules visibles sur clichés radiologiques BCG date de 1921 Efficacité du BCG établie entre 60-80% et 0% (étude en Inde). Mais en tout cas la protection est démontrée chez les jeunes enfants OMS -> Inutilité de la revaccination 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 OKA du nom du garçon de 3ans à partir duquel le virus a été isolé. Atténuation par passages sucessifs sur cultures de celulles pulmonaires embryonnaires humaines, des cellules fibroblastiques embryonnaires de cobaye et des cellules diploïdes humaines. Risque de transmission de la souche vaccinale. Il concerne les personnes vaccinées qui développent une éruption cutanée et qui sont susceptible de transmettre le virus vaccinal à des sujets à rsique. Japon, Corée, USA, Canada Allemagne => vaccination généralisée des enfants sains. 2002 Varilrix (GSK, souche OKA/Rit) et Varivax (Sanofi Pasteur, souche OKA/Merck)

Vaccination des adolescents non immuns? 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) Varicelle benigne chez l’enfant Vaccination des adolescents non immuns?

L’histoire mouvementée du vaccin anti-rotavirus À 5 ans tous les enfants sont exposés au rotavirus USA 50 000 hospitalisation par an (20 à 40 morts) pays pauvres : 500 000 morts par rotavirus Vaccination = priorité de l’OMS 1980s souche bovine (GSK) => résultats cliniques décevants => arrêt 1998 Rotashield (Wyeth): rotavirus de singe rhésus + protéine du virus humain vaccin tétravalent Effet secondaire observé : invagination (occlusion intestinale) 1/10000 bénéfice risque défavorable => vaccin suspendu en Octobre 1999! 2006 Rotarix (GSK) vaccin monovalent (souche G1) (2 doses dès l’âge de 6 semaines) 4 souches rendent compte des 96% des cas d’infection par >Rotaviru dans le monde Bientôt Rotateq (Merck, Sanofi Pasteur) vaccin pentavalent (souches P, G1, G2, G3, G4)

DTPC (3 injections espacées de 1 mois) Rougeole Les pays en voie de développement 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)

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Rappuoli, Nat Med 2004, 10:1177

Il faut revisiter la notion de vaccin Maladies autoimmunes Allergies Vaccin Agents infectieux Cancer Pourtant toujours le même principe: (Re)stimulation du système immunitaire par des antigènes

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales

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 1

Morphologie (MEB) 100 µm 10 µm Prof Siepman 1

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) utilisation d’adjuvants plus performants Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales

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) Adjuvant = adjuvare (latin) = aider Al(OH)3: découvert en 1926. Favorise réponse Th2 Ex toxine tétanique associée à un adjuvant pour augmenter l ’immunogenicité adsorption électrostatique de l ’Ag sur le gel Al(OH)3. pour les liposomes (100nm de diamètre) Ag en phase aqueuse à l ’intérieur du liposome ou dans la mb lipidique ISCOM 35 nm de diamètre voir schéma revillar p356 adjuvant de Freund = émulsion eau / huile avec émulsifiant: mannide mono-oléate adjuvant complet de Freund (avec fragment de M. tuberculosis) => violente réaction infammatoire, fièvre, arthrite, réaction autoimmune -> isolement de la partie active de l ’adjuvant = fragment de paroi CpG méthylés chez les vertébrés -> implication de TLR 9. Induction d ’une réaction inflammatoire ( IL-1, IL-12, TNFa) et activation polyclonale des cellules B. Le MF59C.1: adjuvant pour le vaccin de la grippe est composé de squalène (isolé du foie de requin et retrouvé dans le métabolisme du cholestérol) + émulsifiant hydrosoluble (polysorbate 80 ou twenn80) + émulsifiant liposoluble (trioléatede sorbitan ou span 85) (voir thèse de Wasson pour les structures. 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)

ou 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 ou ISCOm participe à un vaccin pour cheval. ISCOM utilisé pour le VRS, HSV, la grippe. ISCom peut provoquer une réponse cytotoxique Les immunostimulants issu d’immunogènes bactériens MDP-A = MDP (muramyl dipeptide) + émulsion squalane-L-121 dinucléotides déméthylés 5’-CpG-3’ Les cytokines IL-2….

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) utilisation d’adjuvants plus performants technique de prime-boost Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) utilisation d’adjuvants plus performants technique de prime-boost Utilisation de vecteurs Vecteurs (vaccine, poliovirus, BGC, Salmonella) exprimant des antigènes, vecteur non réplicatif Les vaccins peptidiques Ag -> épitope T ou B -> séquence AA -> peptide + transporteur (carrier) Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Les vaccins peptidiques Ag -> épitope T ou B -> séquence AA -> peptide + transporteur (carrier) Utilisation de vecteurs Vecteurs (vaccine, poliovirus, BGC, Salmonella) exprimant des antigènes Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) utilisation d’adjuvants plus performants technique de prime-boost Les vaccins à ADN Ag -> clonage du gène -> séquence ADN -> transfert de l’ADN -> production Ag in situ Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales

Immunité cellulaire Immunité humorale Les vaccins à ADN N CPA LB Plasmide vaccinal Gène de la protéine antigénique Injection IM N ARNm protéasome CMH I sécrétion LT CD8 CPA CMH II LB Plasmocytes Ac LB mémoire LT cytotoxique LT CD8 mémoire ADN peut aussi être capté par les cellules dendritiques résidentes intégration possible dans l ’ADN aspect pratique intéressant : pas de réfrigération des plasmides nécesssaire injection possible avec un canon à air (gene gun) après que les plasmides soient recouvert d ’or => plus d ’utilisation de seringuen ou d ’aiguille. en cours d ’essai chez l ’homme Association de gènes d ’antigènes et de géne de chimiokines ou cytokines Pb - seuls les génes codant les protéines peuvent être injectés. - vaccin mucosal. LT h mémoire LT CD4 Immunité cellulaire Immunité humorale

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Les vaccins à ADN Ag -> clonage du gène -> séquence ADN -> transfert de l’ADN -> production Ag in situ Les vaccins peptidiques Ag -> épitope T ou B -> séquence AA -> peptide + transporteur (carrier) Utilisation de vecteurs Vecteurs (vaccine, poliovirus, BGC, Salmonella) exprimant des antigènes Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) utilisation d’adjuvants plus performants technique de prime-boost Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales Vaccinologie inverse

La vaccinologie classique 5 - 15 ans Identification des Composants immunogènes Sélection des antigènes candidats Purification des Composants, clonage Tests d’ immunogénicité Développement industriel et fabrication Expression sur vecteurs du vaccin recombinant Etude de l’immunogénicité sur modèles animaux Vaccination

croissance exponentielle des séquences de génome bactérien

La vaccinologie inverse 1 - 2 ans Résultats et prédictions des Candidats- 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 Analyse informatique complète de la totalité du génome Expression sur vecteurs du vaccin recombinant Développement industriel et fabrication Etude de l’immunogénicité sur modèles animaux Vaccination

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Les vaccins à ADN Ag -> clonage du gène -> séquence ADN -> transfert de l’ADN -> production Ag in situ Les vaccins peptidiques Ag -> épitope T ou B -> séquence AA -> peptide + transporteur (carrier) Utilisation de vecteurs Vecteurs (vaccine, poliovirus, BGC, Salmonella) exprimant des antigènes Vaccinologie inverse Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) utilisation d’adjuvants plus performants technique de prime-boost Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales 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 Non vaccinées vaccinées 21 lésions précancéreuses Pas de lésions

Vaccination par les cellules tumorales Lignées de cellules tumorales allogéniques Cellules tumorales autologues Irradiation + adjuvant sc Transfection avec gènes d’activation (cytokine…) biopsie Cellules tumorales + cellules immunitaires infiltrantes Cellules tumorales autologues risque: maladie autoimmune liée à l ’utilisation d ’extraits cellules cancéreuses autologues. Intérêt des lignées cellulaires => production en grande quantité de cellules tumorales; Vaccinations avec cellules tumorales voir Mod. Asp. Immunobiol. 2000 1(3)114 Cell Lysate Vaccines Cell lysate vaccines consist of lysed allogeneic melanoma cell membrane particles. The allogeneic antigens are ingested by macrophages and presented with the tumor antigens in the context of self-MHC to effector cells. M.S. Mitchell has developed a cell lysate vaccine for melanoma which has induced increased survival rates in advanced disease by two to three fold. The vaccine incorporates mechanically disrupted, allogeneic, non-irradiated melanoma cells with the DETOX adjuvant. An increase in cytotoxic T lymphocyte (CTL) precursors as well as melanoma specific cytotoxic T cells are observed upon vaccination, although heightened macrophage infiltration causing a delayed-type hypersensitivity response has also been suggested as a mechanism by which the vaccine elicits an immune response. IL-2 Lymphocytes infiltrants tumoraux activés (TIL)

V. Les nouvelles stratégies vaccinales Les vaccins à ADN Ag -> clonage du gène -> séquence ADN -> transfert de l’ADN -> production Ag in situ Les vaccins peptidiques Ag -> épitope T ou B -> séquence AA -> peptide + transporteur (carrier) Utilisation de vecteurs Vecteurs (vaccine, poliovirus, BGC, Salmonella) exprimant des antigènes Les vaccins anti-tumoraux Amélioration des vaccins et techniques actuels méthodes d’injection (voie orale, nasale, vaginale…) utilisation d’adjuvants plus performants technique de prime-boost Vaccinologie inverse Virus de la vaccine = gros virus avec un génome de 200 gènes. Comme le vaccin de la variole, les vecteurs à base de vaccine sont inoculés par scarification. Etats des recherches Carrier :DT ,TT, hemocyanin, NP (nuvcléoprotein) d’ influenza, OMP du méningocoque Ex de vaccin peptidique Schistosoma mansoni antigen peptide 155-131 associé à la GST. Les vaccins petidiques: Intéret prendre un peptide ayant un épitope pour cellules B et un déterminant pour les cellules T. peptides synthétiques correspondant à des épitopes T ou B Pb des peptides : chez certains virus l’épitope est discontinu, structure secondaire nécessaire, Chaines glycanniques peuvent intervenir dans l’épitope, diificulté d  ’avoir peptide à la fois épitope T et épitope B; lepolymorphisme de CMH peut aussi compliquer la réponse à un pepetide. Pb vaccin anti-idiotype : injection de protéines animales Les vaccins thérapeutiques

Le vaccin thérapeutique, un nouveau concept. Une nouvelle efficacité ? Vaccin préventif (prophylaxique) Prévenir une infection Vaccin thérapeutique (vaccinothérapie) Rééducation du système immunitaire 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. Résultats publiés à la conférence sur les rétrovirus de Boston (Kazatchkine) essais mis en œuvre par l ’ANRS Etude pilote = Vacciter et Vaccil-2 en février 2003 3-4 études dans le monde et un essai clinique international Pas d ’effet secondaire et l ’intensité maximale de la réponse est obtenu après 2 injections tandis qu  ’après 4 la réponse est moins bonne. Etude 2: (70 patients) vaccin + cure d ’IL-2 24% des patients vaccinés sans traitement 3 mois après la fin du traitement Vaccination dans le cadre d’infections chroniques (HIV, HCV, HPV...)

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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 Accidents infectieux vaccinations variolique 1 cas encéphalite:100 000 La plupart des vaccins viraux actuels sont das vaccins vivants atténués Limites Effets secondaires, Phénomène de réversion possible Exemples BCG, ROR, polio (Sabin), Fièvre jaune….

Les agents pathogènes entiers inactivés Caractéristiques / limites 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 pb de sécurité des vaccins vivants atténués justifie l’utilisation de vaccins avec micro tués ou protéines purifiées. Ex HIV qui mute énormément Hydroxyde d’aluminium est actuellement le seul testé chez l’homme virus polio inactivé = vaccin de Salk effet secondaires du vaccin coqueluche (rares) = encéphalites, dommages cérebraux, morts 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….

VIII. Immunothérapie du VIH ? Les vaccins prophylactiques Une vingtaine de vaccin en essais cliniques Protéines cibles : Gp120, Gag, Pol, Nef, 1 seul vaccin en phase III: Vaccin Gp 120 (AIDSVAX ) randomisé, double-aveugle, contre placebo, sur 36 mois, 7 injections Une résistance aux inhibiteurs de protéase apparait apès qq jours de traitement Résistance à l ’AZT prend qq mois (nécessité de 3 ou 4 mutations pour que l ’AZT ne reconnaisse plus l ’enzyme) résistance due aux taux de mutation élevé (quasi-espèce) but de la tri-thérapie = détruire tous les virus avant qu ’une souche ai eu le temps de développer toutes les mutations de résistance Pas de modèle animal pour le VIH. VIH-1 infecte le chimpanzé mais pas d ’immunodéficience VIS (v de l ’immunodéficience simienne, proche de VIH n ’est pas fatal chez le macaque Il-2 effet pléiotropique stimule prolif LT, cytotoxicité des CD8, production IFNg, différentiation des LB en plasmocytes. Essais en phase III pour l’IL-2 avec trithérapie restauration du SI imcomplète => utilisation d ’IL2 PB effets secondaires : fièvre , syndrome grippal injection sc par cycle de 5 jours, toutes les 8 semaines l ’idée: interruption du traitement antiviral temporairement pour baisser les pression de résistance mais aussi pour restimuler le SI. Tat protéines est utilisée comme candidat vaccinale car plus conservée que les protéines d ’enveloppe et essentielle dans la vie du virus et est exprimé très tôt. Phase I en Italie (DNA cell Biol 2002 21 p599) Gag et nef font souvent parti de vaccin. Gag est le plus immunogène et présente des épitopes helper. Nef doit être inactivé avant d ’être utilisé dans ll préparation vaccinale. La reverse transcriptase est conservées mais doit aussi être activées pour être utilisée Étude américaine 5108 homosexuels masculins + 309 femmes à risque Pas de protection sauf dans quelques groupes ethniques (noirs) groupe placebo => 105 infectés groupe vaccin => 106 infectés Étude thaïlandaise 2546 toxicomanes volontaires Un vaccin contre le VIH est-il possible?

Les problèmes pour le développement de 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 ….. 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: Vaccin Adn seul faible réponse mais peu servir de priming pour une meilleure réponse quand on booste avec les épitopes