- Email: [email protected]
Vaccination anti-papillomavirus humains
SEMINAIRE
Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3): 271-274 0040-5957/05/0003-0271/$34.95/0 © 2005 Société Française de Pharmacologie
Vaccination anti-papillomavirus humains Vaccination against Human Papillomaviruses Isabelle Bourgault-Villada Institut Cochin, Département d’Immunologie, Université René Descartes, Hôpital Cochin, Paris, France
Résumé
Les papillomavirus humains sont des virus à tropisme épithélial, responsables pour ceux d’entre eux qui sont oncogènes du cancer du col de l’utérus. Cette revue de la littérature aborde les vaccins en développement, qu’ils soient prophylactiques ou thérapeutiques. Mots clés : papillomavirus humains, vaccins
Abstract
Human papillomaviruses (HPV) have an epithelial tropism and numerous oncogenic HPV are responsible for uterine cervical cancer. Here we analyse the published studies concerning both prophylactic and therapeutic vaccines against HPV. Keywords: human papillomaviruses, vaccination
1. Mise en place du système d’infection par papillomavirus Les papillomavirus humains (PVH) sont de petits virus à ADN (acide désoxyribonucléique), non enveloppés, dont les gènes codent pour des protéines précoces (early proteins : E1, E2, E4, E5, E6, E7) qui jouent un rôle dans la réplication virale et des protéines tardives (late proteins : L1 et L2) qui forment la capside virale, la protéine L1 étant la protéine majoritaire (80 % de la capside). Il existe plus d’une centaine de génotypes viraux, distincts lorsque existe une différence d’au moins 10 % au sein des nucléotides du gène codant pour L1. Ces virus peuvent être classés en deux catégories : les virus non oncogènes et les virus oncogènes. La différence de pathogénicité tient aux protéines virales E6 et E7 qui possèdent ou non la capacité de se lier à des anti-oncogènes et d’inhiber ainsi leur activité. La protéine E6 des virus oncogènes a la propriété de se lier à p53 et d’entraîner sa dégradation après ubiquitinisation, ce qui a pour conséquence la perte de la régulation de la synthèse de l’ADN. La protéine E7 se lie à pRB (protéine codée par le gène suppresseur du rétinoblastome), ce qui libère le facteur de croissance E2F. Les PVH non oncogènes sont nombreux, possèdent un tropisme cutané ou cutanéo-muqueux. Parmi les PVH non oncogènes génitaux, les plus fréquents sont PVH-6 (majoritaires) et PVH-11 responsables des condylomes ano-génitaux. Les PVH oncogènes muqueux sont les virus responsables des cancers du col de l’utérus et, parmi eux, les PVH-16 et -18 représentent 70 % des types retrouvés. Ils
sont aussi responsables d’infections cutanéo-muqueuses des muqueuses externes et du périné (néoplasies vulvaires et néoplasies anales). Les PVH ont pour cible les kératinocytes basaux des épithéliums malpighiens pluristratifiés. Ils arrivent à leur cible grâce à une brèche de cet épithélium (micro ou macrotraumatisme). Sur les kératinocytes basaux existent des récepteurs au PVH, identifiés pour les PVH-6 (intégrine alpha 6) mais moins bien caractérisés pour PVH-16 (glycosaminoglycanes, syndécane-1, héparanes sulfates). Une fois entré dans le kératinocyte basal, le PVH va persister sous forme épisomale et se répliquer. Dans les couches basales de kératinocytes, seules les protéines précoces (dont E6 et E7) sont synthétisées, la production des protéines tardives L1 et L2 nécessitant une maturation du kératinocyte qui se produit lorsque celui-ci migre vers la surface épithéliale. Ainsi l’assemblage et la production des nouveaux virions s’effectuent à la surface de l’épithélium infecté. Les PVH oncogènes possèdent en plus la capacité de s’intégrer au génome humain. Les cellules de Langerhans sont des cellules dendritiques immatures, de localisation intra-épithéliale, qui ont la propriété de capter les particules virales et de les internaliser. Bien que le mécanisme exact de phagocytose ne soit pas actuellement complètement élucidé, les cellules de Langerhans ont la propriété de dégrader les particules virales et de les présenter aux lymphocytes T via leurs molécules HLA (human leukocyte antigen) de
272
Bourgault-Villada
classe I et de classe II. Elles peuvent également transporter des particules virales entières n’ayant pas subi de dégradation, ce qui permet une stimulation des lymphocytes B. Après l’infection par un PVH, les cellules de Langerhans ont la possibilité de migrer vers la structure lymphoïde proche et de stimuler ainsi les lymphocytes T (CD4+ et CD8+) ainsi que les lymphocytes B. Les lymphocytes T qui sont ceux qui recirculent le plus peuvent alors être réadressés vers la zone épithéliale infectée, grâce à certaines de leurs molécules de surface (CLA [cutaneous lymphocyte antigen]) et migrer à travers l’épithélium jusqu’au contact des kératinocytes infectés (koïlocytes) ou tumoraux pour les détruire et/ou inhiber la réplication virale. 2. Les vaccins développés Deux objectifs vaccinaux existent en termes de vaccination anti-PVH. On se place soit dans une optique de vaccin prophylactique – et dans ce cas le but est d’empêcher le virus d’atteindre sa cible et/ou de le détruire très vite avant qu’il n’ait le temps de se répliquer –, soit dans une optique de vaccin thérapeutique à administrer une fois que l’infection est déjà en place. 2.1 Le vaccin prophylactique
Le but d’un tel vaccin est de neutraliser la particule virale le plus tôt possible après pénétration dans l’organisme afin de l’empêcher d’atteindre sa cible et de se répliquer. Cette neutralisation se fait au mieux à l’aide d’anticorps (Ac) dirigés contre les protéines de surface des virus qui sont, pour les PVH, les protéines de capside L1 et L2. Cet objectif peut être atteint en utilisant plusieurs stratégies : l’utilisation de peptides ou de lipopeptides, de protéines recombinantes et en particulier de VLP (virus-like particle). La fabrication de VLP est particulièrement intéressante et originale car, in vitro, la production de L1 ou de L1 et de L2 conduit à un auto-assemblage des différentes protéines de capside qui prennent ainsi une taille et une conformation dans l’espace identiques à celles de la particule virale. L’immunisation à l’aide de cette particule conduit ainsi à une synthèse d’Ac reconnaissant la particule virale native. Il faut noter qu’il n’y a pas une assez grande homologie entre les protéines L1 des différents PVH pour espérer obtenir des Ac multispécifiques après immunisation avec un seul type de L1, les vaccins visant à obtenir des Ac multispécifiques devront donc être fabriqués avec des mélanges de VLP. Plusieurs essais cliniques chez l’homme ont déjà été pratiqués avec des VLP. Le PVH-16 étant responsable de plus de 50 % des cancers du col de l’utérus, les premiers essais de vaccination ont utilisé une VLP de PVH-16, d’autres une VLP de 2005 Société Française de Pharmacologie
PVH-11 (PVH-11 responsable des condylomes). Les phases I ont été pratiquées chez des femmes PVH négatives.[1-4] Aucune toxicité n’a été observée, les titres d’Ac obtenus étaient très élevés (50 fois ceux mesurés lors de l’infection naturelle). Il s’agissait d’immunoglobulines (Ig) G circulantes, les immunisations ayant été faites par voie intramusculaire (IM). Un essai de phase II a ensuite été pratiqué, multicentrique, en double aveugle, utilisant une VLP-PVH-16 contre un placebo.[5] Mille quatre cent soixante-treize jeunes femmes, d’âge compris entre 16 et 23 ans, à frottis normaux, ayant une sérologie anti-PVH-16 négative et ayant eu moins de cinq partenaires, ont reçu soit le placebo, soit le vaccin à J0 (jour 0), M2 (mois 2) et M6 par voie IM. L’adjuvant utilisé pour le vaccin était l’alun. Un suivi tous les 6 mois a été ensuite pratiqué : frottis, recherche de PVH par PCR (polymerase chain reaction [réaction de polymérisation en chaîne]), sérologie PVH-16. La tolérance du vaccin a été bonne et une séroconversion a été obtenue chez 99,7 % des femmes, avec un taux d’Ac très élevé, confirmant le résultat obtenu lors des phases I. Le vaccin était en échec si le PVH-16 était retrouvé deux fois consécutives à 6 mois d’intervalle ou s’il existait une néoplasie intra-épithéliale du col utérin (CIN) ou un cancer invasif du col. Après 17 mois de suivi, 41 cas d’infections ont été notés dans le groupe placebo contre zéro dans le groupe vacciné (p = 10–12). Ce résultat est tout à fait impressionnant. Il faut juste noter que six cas d’infection transitoire à PVH-16 ont été notés chez les vaccinées, qui pour l’instant n’ont pas été clairement explicités. Par ailleurs, la durée de la protection n’est pas encore déterminée. Une étude récente[6] a montré que le taux d’Ac persistait 2 ans après un rappel effectué à M12, à un taux identique à celui mesuré 1 mois après la troisième injection. Ce sont vraisemblablement des IgG qui sont responsables de la protection. Il n’y a pas de réactivité croisée entre les différentes VLP. D’autres essais de phase I utilisant les VLP de PVH-11 et de PVH-18 ont fait la preuve de l’immunogénicité de ces diverses VLP.[7]
2.2 Le vaccin thérapeutique
Chez des malades infectées par un ou des PVH et ayant donc déjà des kératinocytes infectés, un vaccin thérapeutique a pour but de stimuler le système immunitaire spécifique ou inné. Pour stimuler les réponses immunitaires cellulaires T spécifiques de PVH (CD4+ et CD8+), divers vecteurs peuvent être utilisés : (i) favorisant l’entrée des antigènes (Ag) vaccinaux dans le cytoplasme des cellules présentatrices de l’Ag puis leur dégradation et leur présentation à la surface de ces mêmes cellules en association avec les molécules HLA de classe I afin de stimuler les lymphocytes T CD8+ ; (ii) permettant une dégradation par le Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3)
Vaccination anti-papillomavirus humains
système endosome/lysosome et une présentation des Ag vaccinaux à la surface des cellules présentatrices en association avec les molécules HLA de classe II, ce qui permet une stimulation des lymphocytes T CD4+. Diverses approches peuvent être utilisées : les peptides libres ou les lipopeptides, les virus recombinants associés à des gènes codant pour les PVH d’intérêt, de l’ADN, des cellules dendritiques sensibilisés par des Ag viraux, des protéines recombinantes. Les Ag viraux qui doivent être ciblés sont les protéines virales exprimées précocement à la surface des kératinocytes infectés, c’est-à-dire les protéines virales précoces. Les vaccins peptidiques/lipopeptidiques ont uniquement fait l’objet d’études de phase I, chez des malades ayant des CIN (cervical intraepithelial neoplasia) de grade 3 (CIN 3) ou chez des malades ayant des lésions métastatiques. Les peptides utilisés avaient été préalablement montrés comme étant immunogènes et pouvant être reconnus par des lymphocytes T en association à la molécule HLA-A2. Ainsi, les peptides libres E7 11–20, E7 86–93 ou sous forme de lipopeptides ont été utilisés en association avec un peptide stimulant les lymphocytes T CD4+ (PADRE) chez des femmes ayant des cancers invasifs du col, avec 25–30 % de réponses CD4+ ou CD8+ obtenues.[8-11] Chez 18 femmes ayant des CIN 2–3, 55 % de réponses CD8+ ont été observées avec une évolution clinique favorable chez une malade sur 2.[12] Le virus de la vaccine est très utilisé comme vecteur et a été associé aux gènes α codant pour E6 et E7 des PVH-16 et -18. Le premier essai effectué chez des femmes ayant un cancer invasif s’est révélé être un échec complet, tant en ce qui concerne l’induction d’une réponse immunitaire qu’en termes de réponse clinique.[13,14] Ce même vecteur, administré à des femmes ayant des CIN 3 ou des cancers du col à des stades Ib-IIa a permis d’obtenir des lymphocytes T cytotoxiques dans 4 –25 % des cas. De façon plus enthousiasmante, l’immunisation au cours de néoplasies vulvaires intra-épithéliales de grade 3 (VIN 3) a permis une rémission complète dans un cas et partielle de plus de 50 % des lésions chez 7 malades parmi les 18 traitées.[15] D’autres essais sont en cours, notamment au cours des néoplasies anales intra-épithéliales (AIN). En France, le vecteur développé par Transgene est un MVA (modified virus Ankara) couplé aux gènes codant pour E6, E7 de PVH-16 ainsi qu’au gène codant pour l’interleukine (IL)-2. L’ajout du gène codant pour l’IL-2 avait pour but d’optimiser la stimulation des lymphocytes T par le vaccin. Des essais de phase I chez des malades ayant des CIN 3, des cancers invasifs du col stade I–II, des cancers invasifs métastasés, ont montré une très bonne immunogénicité du vecteur puisque des lymphocytes T CD8+ synthétisant de l’interféron (IFN)-γ en présence d’Ag du PVH-16 ont été mis en évidence chez 75 % des patientes immunisées. Une phase II 2005 Société Française de Pharmacologie
273
utilisant le même vaccin contre placebo au cours des VIN 3 n’a cependant pas fait la preuve de son efficacité. Il semble que les doses administrées n’aient pas été optimales, un autre essai au cours des CIN 3 avec une dose plus élevée de un logarithme semblant beaucoup plus prometteur. Le MVA a également été combiné au gène codant pour E2. Une immunisation par voie muqueuse (six injections à une semaine d’intervalle) intra-utérine a été pratiquée chez 36 malades ayant des CIN 1 (21 malades) et des CIN 2–3 (15 malades).[16] La tolérance n’était pas parfaite, avec un syndrome pseudogrippal chez 35 % des malades. Une clairance complète des lésions a été observée chez 31 des 36 malades immunisées, deux malades ont régressé d’une CIN 3 à une CIN 1, et trois malades ont eu une persistance de koïlocytes. Onze des 15 malades ayant une CIN 3 ont totalement régressé. Le PVH est devenu indétectable chez 50 % des malades. Une réponse immunitaire cellulaire cytotoxique a été mise en évidence – et est faible (spécificité anti-E2 non montrée) – ainsi que la présence d’Ac anti-E2, ces paramètres semblant corrélés avec la régression mais pas avec l’élimination des PVH. Une immunisation par ADN a également été testée au cours de deux essais de phase I : (i) chez des malades ayant une CIN 2–3 (15 malades), parmi lesquels une réponse histologique complète a été observée chez cinq d’entre eux ;[17] (ii) chez des malades ayant une AIN 2–3 avec trois réponses histologiques partielles parmi les 12 malades traités.[18] Des réinjections de cellules dendritiques, soit immatures incubées avec des extraits tumoraux soit matures et transfectées par le gène codant pour E7, ont été pratiquées dans le cadre d’essais de phase I. Bien que la tolérance ait été satisfaisante, des réponses cellulaires T spécifiques n’ont été observées que dans 27 % des cas.[19,20] En ce qui concerne les PVH non oncogènes, deux essais de phase I utilisant la VLP de PVH-6[21] ou la protéine de fusion L2E7 du PVH-6[22,23] ont montré respectivement des rémissions complètes de 69 % et de 21 %. Il faut noter que ces études sont des études ouvertes, sans groupe témoin, et sont donc difficiles à interpréter pour évaluer l’évolution d’une maladie spontanément régressive dans 30 % des cas environ. Enfin, un essai récent d’administration d’IL-12 a montré une augmentation des réponses prolifératives vis-à-vis de peptides de E4, E6 et E7 de PVH-16 chez des malades ayant un cancer avancé du col, sans aucun effet sur la survie globale.[24]
3. Conclusion Le vaccin prophylactique utilisant les VLP est extrêmement prometteur en termes d’efficacité bien qu’il n’existe pas de Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3)
274
Bourgault-Villada
réactivité croisée entre les différentes L1. En ce qui concerne le vaccin thérapeutique, l’efficacité semble meilleure aux stades précoces (CIN, VIN) qu’aux stades de cancers invasifs. Les différentes approches vaccinales peuvent être combinées et chacune d’elles présente un intérêt certain. Il faut cependant noter que la plupart des études sont ouvertes, sans groupe contrôle, ce qui est gênant pour l’interprétation des résultats, les lésions à PVH pouvant être spontanément régressives. Reste à trouver la place de la vaccination anti-PVH à la fois pour une prévention et en thérapeutique.
Bibliographie Harper DM, Franco EL, Wheeler C, et al. Efficacy of a bivalent L1 virus-like particle vaccine in prevention of infection with human papillomavirus types 16 and 18 in young women: a randomised controlled trial. Lancet 2004; 364 (9447): 1731-2 Villa LL, Costa RL, Petta CA, et al. Prophylactic quadrivalent human papillomavirus (types 6, 11, 16, and 18) L1 virus-like particle vaccine in young women: a randomised double-blind placebo-controlled multicentre phase II efficacy trial. Lancet Oncol 2005; 6 (5): 271-8
Références 1.
2.
3.
4.
5. 6.
7. 8.
9.
Harro CD, Pang YY, Roden RB, et al. Safety and immunogenicity trial in adult volunteers of a human papillomavirus 16 L1 virus-like particle vaccine. J Natl Cancer Inst 2001; 93: 284-92 Evans TG, Bonnez W, Rose RC, et al. A phase 1 study of a recombinant virus-like particle vaccine against human papillomavirus type 11 in healthy adult volunteers. J Infect Dis 2001; 183: 1485-93 Brown DR, Bryan JT, Schroeder JM, et al. Neutralization of human papillomavirus type 11 (HPV-11) by serum from women vaccinated with yeastderived HPV-11 L1 virus-like particles: correlation with competitive radioimmunoassay titer. J Infect Dis 2001; 184: 1183-6 Emeny RT, Wheeler CM, Jansen KU, et al. Priming of human papillomavirus type 11-specific humoral and cellular immune responses in college-aged women with a virus-like particle vaccine. J Virol 2002; 76: 7832-42 Koutsky LA, Ault KA, Wheeler CM, et al. A controlled trial of a human papillomavirus type 16 vaccine. N Engl J Med 2002; 347: 1645-51 Fife KH, Wheeler CM, Koutsky L, et al. Dose-ranging studies of the safety and immunogenicity of human papillomavirus type 11 and type 16 virus-like particle candidate vaccines in young healthy women. Vaccine 2004; 22: 2943-52 Ault KA, Giuliano AR, Edwards RP, et al. A phase I study to evaluate a human papillomavirus (HPV) type 18 L1 VLP vaccine. Vaccine 2004; 22: 3004-7 Van Driel WJ, Ressing ME, Kenter GG, et al. Vaccination with HPV16 peptides of patients with advanced cervical carcinoma: clinical evaluation of a phase I–II trial. Eur J Cancer 1999; 35: 946-52 Ressing ME, van Driel WJ, Brandt RM, et al. Detection of T helper responses, but not of human papillomavirus-specific cytotoxic T lymphocyte responses, after peptide vaccination of patients with cervical carcinoma. J Immunother 2000; 23: 255-66
2005 Société Française de Pharmacologie
10.
11. 12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19. 20.
21. 22.
23.
24.
Steller MA, Gurski KJ, Murakami M, et al. Cell-mediated immunological responses in cervical and vaginal cancer patients immunized with a lipidated epitope of human papillomavirus type 16 E7. Clin Cancer Res 1998; 4: 2103-9 Steller MA. Cervical cancer vaccines: progress and prospects. J Soc Gynecol Investig 2002; 9: 254-64 Muderspach L, Wilczynski S, Roman L, et al. A phase I trial of a human papillomavirus (HPV) peptide vaccine for women with high-grade cervical and vulvar intraepithelial neoplasia who are HPV 16 positive. Clin Cancer Res 2000; 6: 3406-16 Borysiewicz LK, Fiander A, Nimako M, et al. A recombinant vaccinia virus encoding human papillomavirus types 16 and 18, E6 and E7 proteins as immunotherapy for cervical cancer. Lancet 1996; 347: 1523-7 Kaufmann AM, Stern PL, Rankin EM, et al. Safety and immunogenicity of TAHPV, a recombinant vaccinia virus expressing modified human papillomavirus (HPV)-16 and HPV-18 E6 and E7 genes, in women with progressive cervical cancer. Clin Cancer Res 2002; 8: 3676-85 Davidson EJ, Boswell CM, Sehr P, et al. Immunological and clinical responses in women with vulval intraepithelial neoplasia vaccinated with a vaccinia virus encoding human papillomavirus 16/18 oncoproteins. Cancer Res 2003; 63: 6032-41 Corona Gutierrez CM, Tinoco A, Navarro T, et al. Therapeutic vaccination with MVA E2 can eliminate precancerous lesions (CIN 1, CIN 2, and CIN 3) associated with infection by oncogenic human papillomavirus. Hum Gene Ther 2004; 15: 421-31 Sheets EE, Urban RG, Crum CP, et al. Immunotherapy of human cervical highgrade cervical intraepithelial neoplasia with microparticle-delivered human papillomavirus 16 E7 plasmid DNA. Am J Obstet Gynecol 2003; 188: 916-26 Klencke B, Matijevic M, Urban RG, et al. Encapsulated plasmid DNA treatment for human papillomavirus 16-associated anal dysplasia: a phase I study of ZYC101. Clin Cancer Res 2002; 8: 1028-37 Adams M, Borysiewicz L, Fiander A, et al. Clinical studies of human papilloma vaccines in pre-invasive and invasive cancer. Vaccine 2001; 19: 2549-56 Ferrara A, Nonn M, Sehr P, et al. Dendritic cell-based tumor vaccine for cervical cancer II: results of a clinical pilot study in 15 individual patients. J Cancer Res Clin Oncol 2003; 129: 521-30 Zhang LF, Zhou J, Chen S, et al. HPV6b virus-like particles are potent immunogens without adjuvant in man. Vaccine 2000; 18: 1051-8 Thompson HS, Davies ML, Holding FP, et al. Phase I safety and antigenicity of TA-GW: a recombinant HPV6 L2E7 vaccine for the treatment of genital warts. Vaccine 1999; 17: 40-9 Lacey CJ, Thompson HS, Monteiro EF, et al. Phase IIa safety and immunogenicity of a therapeutic vaccine, TA-GW, in persons with genital warts. J Infect Dis 1999; 179: 612-8 Wadler S, Levy D, Frederickson HL, et al. A phase II trial of interleukin-12 in patients with advanced cervical cancer: clinical and immunologic correlates: Eastern Cooperative Oncology Group study E1E96. Gynecol Oncol 2004; 92: 957-64
Correspondance et offprints : Isabelle Bourgault-Villada, Institut Cochin, Département d’Immunologie ; INSERM U567, CNRS UMR 8104, IFR Alfred Jost - Université René Descartes, Hôpital Cochin, 27 rue du Faubourg SaintJacques, 75014 Paris, France. E-mail : [email protected]
Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3)
Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3): 271-274 0040-5957/05/0003-0271/$34.95/0 © 2005 Société Française de Pharmacologie
Vaccination anti-papillomavirus humains Vaccination against Human Papillomaviruses Isabelle Bourgault-Villada Institut Cochin, Département d’Immunologie, Université René Descartes, Hôpital Cochin, Paris, France
Résumé
Les papillomavirus humains sont des virus à tropisme épithélial, responsables pour ceux d’entre eux qui sont oncogènes du cancer du col de l’utérus. Cette revue de la littérature aborde les vaccins en développement, qu’ils soient prophylactiques ou thérapeutiques. Mots clés : papillomavirus humains, vaccins
Abstract
Human papillomaviruses (HPV) have an epithelial tropism and numerous oncogenic HPV are responsible for uterine cervical cancer. Here we analyse the published studies concerning both prophylactic and therapeutic vaccines against HPV. Keywords: human papillomaviruses, vaccination
1. Mise en place du système d’infection par papillomavirus Les papillomavirus humains (PVH) sont de petits virus à ADN (acide désoxyribonucléique), non enveloppés, dont les gènes codent pour des protéines précoces (early proteins : E1, E2, E4, E5, E6, E7) qui jouent un rôle dans la réplication virale et des protéines tardives (late proteins : L1 et L2) qui forment la capside virale, la protéine L1 étant la protéine majoritaire (80 % de la capside). Il existe plus d’une centaine de génotypes viraux, distincts lorsque existe une différence d’au moins 10 % au sein des nucléotides du gène codant pour L1. Ces virus peuvent être classés en deux catégories : les virus non oncogènes et les virus oncogènes. La différence de pathogénicité tient aux protéines virales E6 et E7 qui possèdent ou non la capacité de se lier à des anti-oncogènes et d’inhiber ainsi leur activité. La protéine E6 des virus oncogènes a la propriété de se lier à p53 et d’entraîner sa dégradation après ubiquitinisation, ce qui a pour conséquence la perte de la régulation de la synthèse de l’ADN. La protéine E7 se lie à pRB (protéine codée par le gène suppresseur du rétinoblastome), ce qui libère le facteur de croissance E2F. Les PVH non oncogènes sont nombreux, possèdent un tropisme cutané ou cutanéo-muqueux. Parmi les PVH non oncogènes génitaux, les plus fréquents sont PVH-6 (majoritaires) et PVH-11 responsables des condylomes ano-génitaux. Les PVH oncogènes muqueux sont les virus responsables des cancers du col de l’utérus et, parmi eux, les PVH-16 et -18 représentent 70 % des types retrouvés. Ils
sont aussi responsables d’infections cutanéo-muqueuses des muqueuses externes et du périné (néoplasies vulvaires et néoplasies anales). Les PVH ont pour cible les kératinocytes basaux des épithéliums malpighiens pluristratifiés. Ils arrivent à leur cible grâce à une brèche de cet épithélium (micro ou macrotraumatisme). Sur les kératinocytes basaux existent des récepteurs au PVH, identifiés pour les PVH-6 (intégrine alpha 6) mais moins bien caractérisés pour PVH-16 (glycosaminoglycanes, syndécane-1, héparanes sulfates). Une fois entré dans le kératinocyte basal, le PVH va persister sous forme épisomale et se répliquer. Dans les couches basales de kératinocytes, seules les protéines précoces (dont E6 et E7) sont synthétisées, la production des protéines tardives L1 et L2 nécessitant une maturation du kératinocyte qui se produit lorsque celui-ci migre vers la surface épithéliale. Ainsi l’assemblage et la production des nouveaux virions s’effectuent à la surface de l’épithélium infecté. Les PVH oncogènes possèdent en plus la capacité de s’intégrer au génome humain. Les cellules de Langerhans sont des cellules dendritiques immatures, de localisation intra-épithéliale, qui ont la propriété de capter les particules virales et de les internaliser. Bien que le mécanisme exact de phagocytose ne soit pas actuellement complètement élucidé, les cellules de Langerhans ont la propriété de dégrader les particules virales et de les présenter aux lymphocytes T via leurs molécules HLA (human leukocyte antigen) de
272
Bourgault-Villada
classe I et de classe II. Elles peuvent également transporter des particules virales entières n’ayant pas subi de dégradation, ce qui permet une stimulation des lymphocytes B. Après l’infection par un PVH, les cellules de Langerhans ont la possibilité de migrer vers la structure lymphoïde proche et de stimuler ainsi les lymphocytes T (CD4+ et CD8+) ainsi que les lymphocytes B. Les lymphocytes T qui sont ceux qui recirculent le plus peuvent alors être réadressés vers la zone épithéliale infectée, grâce à certaines de leurs molécules de surface (CLA [cutaneous lymphocyte antigen]) et migrer à travers l’épithélium jusqu’au contact des kératinocytes infectés (koïlocytes) ou tumoraux pour les détruire et/ou inhiber la réplication virale. 2. Les vaccins développés Deux objectifs vaccinaux existent en termes de vaccination anti-PVH. On se place soit dans une optique de vaccin prophylactique – et dans ce cas le but est d’empêcher le virus d’atteindre sa cible et/ou de le détruire très vite avant qu’il n’ait le temps de se répliquer –, soit dans une optique de vaccin thérapeutique à administrer une fois que l’infection est déjà en place. 2.1 Le vaccin prophylactique
Le but d’un tel vaccin est de neutraliser la particule virale le plus tôt possible après pénétration dans l’organisme afin de l’empêcher d’atteindre sa cible et de se répliquer. Cette neutralisation se fait au mieux à l’aide d’anticorps (Ac) dirigés contre les protéines de surface des virus qui sont, pour les PVH, les protéines de capside L1 et L2. Cet objectif peut être atteint en utilisant plusieurs stratégies : l’utilisation de peptides ou de lipopeptides, de protéines recombinantes et en particulier de VLP (virus-like particle). La fabrication de VLP est particulièrement intéressante et originale car, in vitro, la production de L1 ou de L1 et de L2 conduit à un auto-assemblage des différentes protéines de capside qui prennent ainsi une taille et une conformation dans l’espace identiques à celles de la particule virale. L’immunisation à l’aide de cette particule conduit ainsi à une synthèse d’Ac reconnaissant la particule virale native. Il faut noter qu’il n’y a pas une assez grande homologie entre les protéines L1 des différents PVH pour espérer obtenir des Ac multispécifiques après immunisation avec un seul type de L1, les vaccins visant à obtenir des Ac multispécifiques devront donc être fabriqués avec des mélanges de VLP. Plusieurs essais cliniques chez l’homme ont déjà été pratiqués avec des VLP. Le PVH-16 étant responsable de plus de 50 % des cancers du col de l’utérus, les premiers essais de vaccination ont utilisé une VLP de PVH-16, d’autres une VLP de 2005 Société Française de Pharmacologie
PVH-11 (PVH-11 responsable des condylomes). Les phases I ont été pratiquées chez des femmes PVH négatives.[1-4] Aucune toxicité n’a été observée, les titres d’Ac obtenus étaient très élevés (50 fois ceux mesurés lors de l’infection naturelle). Il s’agissait d’immunoglobulines (Ig) G circulantes, les immunisations ayant été faites par voie intramusculaire (IM). Un essai de phase II a ensuite été pratiqué, multicentrique, en double aveugle, utilisant une VLP-PVH-16 contre un placebo.[5] Mille quatre cent soixante-treize jeunes femmes, d’âge compris entre 16 et 23 ans, à frottis normaux, ayant une sérologie anti-PVH-16 négative et ayant eu moins de cinq partenaires, ont reçu soit le placebo, soit le vaccin à J0 (jour 0), M2 (mois 2) et M6 par voie IM. L’adjuvant utilisé pour le vaccin était l’alun. Un suivi tous les 6 mois a été ensuite pratiqué : frottis, recherche de PVH par PCR (polymerase chain reaction [réaction de polymérisation en chaîne]), sérologie PVH-16. La tolérance du vaccin a été bonne et une séroconversion a été obtenue chez 99,7 % des femmes, avec un taux d’Ac très élevé, confirmant le résultat obtenu lors des phases I. Le vaccin était en échec si le PVH-16 était retrouvé deux fois consécutives à 6 mois d’intervalle ou s’il existait une néoplasie intra-épithéliale du col utérin (CIN) ou un cancer invasif du col. Après 17 mois de suivi, 41 cas d’infections ont été notés dans le groupe placebo contre zéro dans le groupe vacciné (p = 10–12). Ce résultat est tout à fait impressionnant. Il faut juste noter que six cas d’infection transitoire à PVH-16 ont été notés chez les vaccinées, qui pour l’instant n’ont pas été clairement explicités. Par ailleurs, la durée de la protection n’est pas encore déterminée. Une étude récente[6] a montré que le taux d’Ac persistait 2 ans après un rappel effectué à M12, à un taux identique à celui mesuré 1 mois après la troisième injection. Ce sont vraisemblablement des IgG qui sont responsables de la protection. Il n’y a pas de réactivité croisée entre les différentes VLP. D’autres essais de phase I utilisant les VLP de PVH-11 et de PVH-18 ont fait la preuve de l’immunogénicité de ces diverses VLP.[7]
2.2 Le vaccin thérapeutique
Chez des malades infectées par un ou des PVH et ayant donc déjà des kératinocytes infectés, un vaccin thérapeutique a pour but de stimuler le système immunitaire spécifique ou inné. Pour stimuler les réponses immunitaires cellulaires T spécifiques de PVH (CD4+ et CD8+), divers vecteurs peuvent être utilisés : (i) favorisant l’entrée des antigènes (Ag) vaccinaux dans le cytoplasme des cellules présentatrices de l’Ag puis leur dégradation et leur présentation à la surface de ces mêmes cellules en association avec les molécules HLA de classe I afin de stimuler les lymphocytes T CD8+ ; (ii) permettant une dégradation par le Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3)
Vaccination anti-papillomavirus humains
système endosome/lysosome et une présentation des Ag vaccinaux à la surface des cellules présentatrices en association avec les molécules HLA de classe II, ce qui permet une stimulation des lymphocytes T CD4+. Diverses approches peuvent être utilisées : les peptides libres ou les lipopeptides, les virus recombinants associés à des gènes codant pour les PVH d’intérêt, de l’ADN, des cellules dendritiques sensibilisés par des Ag viraux, des protéines recombinantes. Les Ag viraux qui doivent être ciblés sont les protéines virales exprimées précocement à la surface des kératinocytes infectés, c’est-à-dire les protéines virales précoces. Les vaccins peptidiques/lipopeptidiques ont uniquement fait l’objet d’études de phase I, chez des malades ayant des CIN (cervical intraepithelial neoplasia) de grade 3 (CIN 3) ou chez des malades ayant des lésions métastatiques. Les peptides utilisés avaient été préalablement montrés comme étant immunogènes et pouvant être reconnus par des lymphocytes T en association à la molécule HLA-A2. Ainsi, les peptides libres E7 11–20, E7 86–93 ou sous forme de lipopeptides ont été utilisés en association avec un peptide stimulant les lymphocytes T CD4+ (PADRE) chez des femmes ayant des cancers invasifs du col, avec 25–30 % de réponses CD4+ ou CD8+ obtenues.[8-11] Chez 18 femmes ayant des CIN 2–3, 55 % de réponses CD8+ ont été observées avec une évolution clinique favorable chez une malade sur 2.[12] Le virus de la vaccine est très utilisé comme vecteur et a été associé aux gènes α codant pour E6 et E7 des PVH-16 et -18. Le premier essai effectué chez des femmes ayant un cancer invasif s’est révélé être un échec complet, tant en ce qui concerne l’induction d’une réponse immunitaire qu’en termes de réponse clinique.[13,14] Ce même vecteur, administré à des femmes ayant des CIN 3 ou des cancers du col à des stades Ib-IIa a permis d’obtenir des lymphocytes T cytotoxiques dans 4 –25 % des cas. De façon plus enthousiasmante, l’immunisation au cours de néoplasies vulvaires intra-épithéliales de grade 3 (VIN 3) a permis une rémission complète dans un cas et partielle de plus de 50 % des lésions chez 7 malades parmi les 18 traitées.[15] D’autres essais sont en cours, notamment au cours des néoplasies anales intra-épithéliales (AIN). En France, le vecteur développé par Transgene est un MVA (modified virus Ankara) couplé aux gènes codant pour E6, E7 de PVH-16 ainsi qu’au gène codant pour l’interleukine (IL)-2. L’ajout du gène codant pour l’IL-2 avait pour but d’optimiser la stimulation des lymphocytes T par le vaccin. Des essais de phase I chez des malades ayant des CIN 3, des cancers invasifs du col stade I–II, des cancers invasifs métastasés, ont montré une très bonne immunogénicité du vecteur puisque des lymphocytes T CD8+ synthétisant de l’interféron (IFN)-γ en présence d’Ag du PVH-16 ont été mis en évidence chez 75 % des patientes immunisées. Une phase II 2005 Société Française de Pharmacologie
273
utilisant le même vaccin contre placebo au cours des VIN 3 n’a cependant pas fait la preuve de son efficacité. Il semble que les doses administrées n’aient pas été optimales, un autre essai au cours des CIN 3 avec une dose plus élevée de un logarithme semblant beaucoup plus prometteur. Le MVA a également été combiné au gène codant pour E2. Une immunisation par voie muqueuse (six injections à une semaine d’intervalle) intra-utérine a été pratiquée chez 36 malades ayant des CIN 1 (21 malades) et des CIN 2–3 (15 malades).[16] La tolérance n’était pas parfaite, avec un syndrome pseudogrippal chez 35 % des malades. Une clairance complète des lésions a été observée chez 31 des 36 malades immunisées, deux malades ont régressé d’une CIN 3 à une CIN 1, et trois malades ont eu une persistance de koïlocytes. Onze des 15 malades ayant une CIN 3 ont totalement régressé. Le PVH est devenu indétectable chez 50 % des malades. Une réponse immunitaire cellulaire cytotoxique a été mise en évidence – et est faible (spécificité anti-E2 non montrée) – ainsi que la présence d’Ac anti-E2, ces paramètres semblant corrélés avec la régression mais pas avec l’élimination des PVH. Une immunisation par ADN a également été testée au cours de deux essais de phase I : (i) chez des malades ayant une CIN 2–3 (15 malades), parmi lesquels une réponse histologique complète a été observée chez cinq d’entre eux ;[17] (ii) chez des malades ayant une AIN 2–3 avec trois réponses histologiques partielles parmi les 12 malades traités.[18] Des réinjections de cellules dendritiques, soit immatures incubées avec des extraits tumoraux soit matures et transfectées par le gène codant pour E7, ont été pratiquées dans le cadre d’essais de phase I. Bien que la tolérance ait été satisfaisante, des réponses cellulaires T spécifiques n’ont été observées que dans 27 % des cas.[19,20] En ce qui concerne les PVH non oncogènes, deux essais de phase I utilisant la VLP de PVH-6[21] ou la protéine de fusion L2E7 du PVH-6[22,23] ont montré respectivement des rémissions complètes de 69 % et de 21 %. Il faut noter que ces études sont des études ouvertes, sans groupe témoin, et sont donc difficiles à interpréter pour évaluer l’évolution d’une maladie spontanément régressive dans 30 % des cas environ. Enfin, un essai récent d’administration d’IL-12 a montré une augmentation des réponses prolifératives vis-à-vis de peptides de E4, E6 et E7 de PVH-16 chez des malades ayant un cancer avancé du col, sans aucun effet sur la survie globale.[24]
3. Conclusion Le vaccin prophylactique utilisant les VLP est extrêmement prometteur en termes d’efficacité bien qu’il n’existe pas de Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3)
274
Bourgault-Villada
réactivité croisée entre les différentes L1. En ce qui concerne le vaccin thérapeutique, l’efficacité semble meilleure aux stades précoces (CIN, VIN) qu’aux stades de cancers invasifs. Les différentes approches vaccinales peuvent être combinées et chacune d’elles présente un intérêt certain. Il faut cependant noter que la plupart des études sont ouvertes, sans groupe contrôle, ce qui est gênant pour l’interprétation des résultats, les lésions à PVH pouvant être spontanément régressives. Reste à trouver la place de la vaccination anti-PVH à la fois pour une prévention et en thérapeutique.
Bibliographie Harper DM, Franco EL, Wheeler C, et al. Efficacy of a bivalent L1 virus-like particle vaccine in prevention of infection with human papillomavirus types 16 and 18 in young women: a randomised controlled trial. Lancet 2004; 364 (9447): 1731-2 Villa LL, Costa RL, Petta CA, et al. Prophylactic quadrivalent human papillomavirus (types 6, 11, 16, and 18) L1 virus-like particle vaccine in young women: a randomised double-blind placebo-controlled multicentre phase II efficacy trial. Lancet Oncol 2005; 6 (5): 271-8
Références 1.
2.
3.
4.
5. 6.
7. 8.
9.
Harro CD, Pang YY, Roden RB, et al. Safety and immunogenicity trial in adult volunteers of a human papillomavirus 16 L1 virus-like particle vaccine. J Natl Cancer Inst 2001; 93: 284-92 Evans TG, Bonnez W, Rose RC, et al. A phase 1 study of a recombinant virus-like particle vaccine against human papillomavirus type 11 in healthy adult volunteers. J Infect Dis 2001; 183: 1485-93 Brown DR, Bryan JT, Schroeder JM, et al. Neutralization of human papillomavirus type 11 (HPV-11) by serum from women vaccinated with yeastderived HPV-11 L1 virus-like particles: correlation with competitive radioimmunoassay titer. J Infect Dis 2001; 184: 1183-6 Emeny RT, Wheeler CM, Jansen KU, et al. Priming of human papillomavirus type 11-specific humoral and cellular immune responses in college-aged women with a virus-like particle vaccine. J Virol 2002; 76: 7832-42 Koutsky LA, Ault KA, Wheeler CM, et al. A controlled trial of a human papillomavirus type 16 vaccine. N Engl J Med 2002; 347: 1645-51 Fife KH, Wheeler CM, Koutsky L, et al. Dose-ranging studies of the safety and immunogenicity of human papillomavirus type 11 and type 16 virus-like particle candidate vaccines in young healthy women. Vaccine 2004; 22: 2943-52 Ault KA, Giuliano AR, Edwards RP, et al. A phase I study to evaluate a human papillomavirus (HPV) type 18 L1 VLP vaccine. Vaccine 2004; 22: 3004-7 Van Driel WJ, Ressing ME, Kenter GG, et al. Vaccination with HPV16 peptides of patients with advanced cervical carcinoma: clinical evaluation of a phase I–II trial. Eur J Cancer 1999; 35: 946-52 Ressing ME, van Driel WJ, Brandt RM, et al. Detection of T helper responses, but not of human papillomavirus-specific cytotoxic T lymphocyte responses, after peptide vaccination of patients with cervical carcinoma. J Immunother 2000; 23: 255-66
2005 Société Française de Pharmacologie
10.
11. 12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19. 20.
21. 22.
23.
24.
Steller MA, Gurski KJ, Murakami M, et al. Cell-mediated immunological responses in cervical and vaginal cancer patients immunized with a lipidated epitope of human papillomavirus type 16 E7. Clin Cancer Res 1998; 4: 2103-9 Steller MA. Cervical cancer vaccines: progress and prospects. J Soc Gynecol Investig 2002; 9: 254-64 Muderspach L, Wilczynski S, Roman L, et al. A phase I trial of a human papillomavirus (HPV) peptide vaccine for women with high-grade cervical and vulvar intraepithelial neoplasia who are HPV 16 positive. Clin Cancer Res 2000; 6: 3406-16 Borysiewicz LK, Fiander A, Nimako M, et al. A recombinant vaccinia virus encoding human papillomavirus types 16 and 18, E6 and E7 proteins as immunotherapy for cervical cancer. Lancet 1996; 347: 1523-7 Kaufmann AM, Stern PL, Rankin EM, et al. Safety and immunogenicity of TAHPV, a recombinant vaccinia virus expressing modified human papillomavirus (HPV)-16 and HPV-18 E6 and E7 genes, in women with progressive cervical cancer. Clin Cancer Res 2002; 8: 3676-85 Davidson EJ, Boswell CM, Sehr P, et al. Immunological and clinical responses in women with vulval intraepithelial neoplasia vaccinated with a vaccinia virus encoding human papillomavirus 16/18 oncoproteins. Cancer Res 2003; 63: 6032-41 Corona Gutierrez CM, Tinoco A, Navarro T, et al. Therapeutic vaccination with MVA E2 can eliminate precancerous lesions (CIN 1, CIN 2, and CIN 3) associated with infection by oncogenic human papillomavirus. Hum Gene Ther 2004; 15: 421-31 Sheets EE, Urban RG, Crum CP, et al. Immunotherapy of human cervical highgrade cervical intraepithelial neoplasia with microparticle-delivered human papillomavirus 16 E7 plasmid DNA. Am J Obstet Gynecol 2003; 188: 916-26 Klencke B, Matijevic M, Urban RG, et al. Encapsulated plasmid DNA treatment for human papillomavirus 16-associated anal dysplasia: a phase I study of ZYC101. Clin Cancer Res 2002; 8: 1028-37 Adams M, Borysiewicz L, Fiander A, et al. Clinical studies of human papilloma vaccines in pre-invasive and invasive cancer. Vaccine 2001; 19: 2549-56 Ferrara A, Nonn M, Sehr P, et al. Dendritic cell-based tumor vaccine for cervical cancer II: results of a clinical pilot study in 15 individual patients. J Cancer Res Clin Oncol 2003; 129: 521-30 Zhang LF, Zhou J, Chen S, et al. HPV6b virus-like particles are potent immunogens without adjuvant in man. Vaccine 2000; 18: 1051-8 Thompson HS, Davies ML, Holding FP, et al. Phase I safety and antigenicity of TA-GW: a recombinant HPV6 L2E7 vaccine for the treatment of genital warts. Vaccine 1999; 17: 40-9 Lacey CJ, Thompson HS, Monteiro EF, et al. Phase IIa safety and immunogenicity of a therapeutic vaccine, TA-GW, in persons with genital warts. J Infect Dis 1999; 179: 612-8 Wadler S, Levy D, Frederickson HL, et al. A phase II trial of interleukin-12 in patients with advanced cervical cancer: clinical and immunologic correlates: Eastern Cooperative Oncology Group study E1E96. Gynecol Oncol 2004; 92: 957-64
Correspondance et offprints : Isabelle Bourgault-Villada, Institut Cochin, Département d’Immunologie ; INSERM U567, CNRS UMR 8104, IFR Alfred Jost - Université René Descartes, Hôpital Cochin, 27 rue du Faubourg SaintJacques, 75014 Paris, France. E-mail : [email protected]
Thérapie 2005 Mai-Juin; 60 (3)