vaccins du futur : nouvelles technologies

J P6diarr Pu&cuhre 2001 ; 14 : 370-9 Q 2001 Editions scientifiques et mCdicales Elseviet SAS. Tous droits rbewt?s

PHARMACOLOGIE

vaccins du futur nouvelles technologies :

I.

Kusters

dbpartement recherche et dbveloppement, Aventis hst~ur, campus Mkrieux, I54 1, avenue Marcel Mdrieux, 69280 Marcy L’Etoile, France

Les reche~hes actueks en vaccinologie devmient contribuer, dans let prochaines am&s, i une meilleure couverture vaccinale, aussi bien dons les pays d&lopp6s que dons les pays en dkkppement. Par ailleurs, peut dlargir le I’&laboratlon des vaccins th6mpe4qws champ d’application des immunisotions actives et antig&niques spkifiques b de nouvelles indications comma les cancers ou les infectknr vi&es chroniques. Carticle suivant t&e des dlff6rents aspects dont dispose la vocclnologie moderne pour atteindre ces buts. II est tout d’abord nkessoire de developper de nouveaux vaccins contre des m&dii Cmergentes sur lesquelles se concentrent les efforts de la recherche. II s’agit aussi d’amiliorer les vaccins existants en Ies optimisant et en concevant des combinaisons p6diatriques contre les maladies infectkuses maieures. Enfin, la vaccinologie moderne se doit d’int6grer la croissance accrue des connaissances sur Ie systame immunitaire, sur Ies nouveaux p&og&nes mats 6golement sur Ies pathogi nes connus de longue date, ainsi que I’apparition de nouvelles technologies. Q 2001 Editions scientifiques et mklicales Elsevier SAS. Tour droits reserves

futur / g&de g&t&lque / revue / technologies / voccin

reduction

*.

myelite (vaccin oral) ou la tuberculose sont constitues de souches de virus ou de bacttries qui ont perdu leur pouvoir pathogene, mais qui sont toujours capables de se multiplier dans l’organisme. 11s provoquent une veritable infection sans manifestation pathologique et induisent cependant une reponse immunitaire tant cellulaire qu’humorale. Bien que de mieux en mieux stabilises, ces vaccins doivent imperativement &tre conserves a basse temperature pour demeurer vivants. Cependant, ils soulevent un probltme d’innocuite, car il existe le risque, m&me infiniment petit, de reversion vers le phenotype virulent. Ainsi, le vaccin oral contre la poliomyelite est certes effkace [ 11, mais des mutations redonnant aux virus vaccinaux leur neurovirulence peuvent entrainer des paralysies postvaccinales (dew: cas sur un million de vaccinations) [2]. L’approthe vaccinale attenute ne peut done pas &tre utiliste pour toute cible. Les retrovirus notamment (virus de l’immunodeficience humaine [VIH]) ont une frtquence de mutations tres importante et le risque de reversion vers le phenotype virulent reste trop Clew& D’autre part, les vaccins inactives, exempts de tout problkme d’innocuitt, induisent parfois une reponse immunitaire de type cellulaire moins tlevee que les vaccins vivants atdnuts. 11s sont composes soit :

Avant d’analyser les vaccins du futur, rappelons d’abord les caracttristiques des vaccins classiques, diviSCStraditionnellement en deux categories.

-

D’une part, les vaccins vivants attCnuCs, utilists pour prevenir les oreillons, la varicelle, la rubtole, la polio-

- dune fraction du germe, on les appelle splitt vaccins (le vaccin contre la grippe) ;

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de la bacdrie ou du virus entier et sont appek vaccins a germe entier (les vaccins contre la rage, la coqueluche, le cholera ou le vaccin antipoliomyelite injectable) ; alors les

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- dune sous-unite purifite et sont appelts vaccins a sous-unite. Aussi effkaces en termes de protection immunitaire que les vaccins a germe entier, ils ne provoquent pas, ou tres peu, d’effets secondaires. Actuellement, les efforts de la recherche devraient conduire a une augmentation de la couverture vaccinale contre un nombre croissant de maladies infectieuses dam les pays developpes ou en voie de developpement. En effet, une vaccinologie moderne, terme apparu pour la premiere fois dans les publications scjentifiques en 1997 [3], est en train de se developper et cet article se propose den analyser les principaux moteurs d’innovation - comme le developpement de vaccins contre de nouvelles cibles (maladies Cmergentes ou cancers) ou le remplacement des vaccins existams contre les maladies infectieuses majeures - et les progres considerables des connaissances (des pathogenes nouveaux ou connus et du systeme immunitaire) et des nouvelles technologies. Ces dernieres sont abordCes en detail et concernent : - la conjugaison, qui augmente l’immunogenicite des vaccins polysaccharidiques ; - les prottines recombinantes, issues du genie gedtique ; - les peptides synthttiques, melange d’epitopes immunogeniques du pathogene ; - les vecteurs viraux, utiles notamment pour des pathogenes dangereux ou techniquement difficiles h manipuler ; - les plasmides, a la base des vaccins a l’ADN ; - et les adjuvants, substances qui augmentent la reponse immunitaire. Les moteurs &innovation constitueront le premier chapitre. Dans le second chapitre, les nouvelles technologies seront developpees.

‘&oteursd’innovation d’une vaccinologie moderne nouvelles cibles vaccinologiques L’apparition, au tours du XXesiecle, de nouvelles pathologies necessite l’elaboration rapide de vaccins, par exemple le sida dont le nombre de personnes infectees est estime, fin 1999, a 34,3 millions de personnes [4], ou les Gvres htmorragiques provoqutes par le virus Ebola, qui sont pour la plupart mortelles chez l’homme [5]. Par ailleurs, des don&es epidemiologiques sur des pathogenes connus, comme pour la tuberculose, montrent une augmentation alarmante du nombre de cas de tuberculose a bacille resistant aux JOURNAL

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antibiotiques (environ 50 millions). La m&me problematique se manifeste pour les infections nosocomiales dues aux staphylocoques do&s. La resistance a la meticilline est pa&e de 5 % en 1981 a 38 % en 1991 [6]. De la m&me faGon, les connaissances sur les differents clades ou sous-types de VIH contribuent au dkveloppement de vaccins mieux adapt&. En effet, le clade B predomine en Europe et aux ctats-Unis, et le clade C est responsable d’environ 40 % des nouvelles infections dans le monde et est particuliltrement rampant en Inde et Chine [7]. Le concept de vaccination therapeutique est apparu dernierement. Les vaccins therapeutiques doivent (( traiter )) plutot que prevenir un certain nombre de Les infections virales chroniques maladies. (l’htpatite B ou le VIH-1) ou les cancers reprtsentent ainsi de nouvelles cibles pour la vaccinologie. Le principe est d’induire des rtponses immunitaires contre des antigenes viraux, qui reduisent de facon significative la charge virale. L’approche la plus utilisee est la combinaison de differentes methodes d’inoculation. Par exemple, un vecteur viral est utilise en primoinfection et est suivi dun rappel avec des proteines recombinantes ou des peptides. L’objectif dune telle approche est de generer une reponse immunitaire de type cellules T, qui Climine les cellules infecttes, et une reponse humorale (anticorps) qui previent la re-infection des cellules nakes [8]. L’approche vaccinale contre le cancer est abordee en detail dans le paragraphe sur les peptides synthetiques.

nkessitk

d’ambliorer

les vaccins existants

Lam&oration des produits existants contribue Cgalement au dkeloppement de nouveaux vaccins. Nous avons vu la probkmatique de l’innocuitt du vaccin oral dontre la poliomyelite. Un nouveau vaccin am& liore existe et est disponible sur le march& I1 s’agit dun produit inactive injectable aussi e&ace que son predecesseur, mais oh le risque de reversion est, bien hidemment, inexistant. De la meme facon, le vaccin coqueluche a germe entier a ete remplace par un vaccin a sous-unites (acellulaire). L’avantage est de n’utiliser que deux a cinq prottines bacteriennes puriI-ides afin de donner a ce vaccin autant d’eficacite, mais moins d’effets indtsirables, que le vaccin a germe entier [9]. Un autre aspect important est le confort du vaccine. Par exemple, les combinaisons vaccinales sont une (( nouvelle technologie )P dont l’indr&t majeur est de minimiser le nombre d’injections tout en immunisant contre un maximum de maladies infectieuses. Les 371

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vaccins combines associent des vaccins classiques (contre la diphterie, le tetanos, la coqueluche, la poliomyelite) a des vaccins recemment developpes (le vaccin contre les mtningites a Haemophih injluenza de type b); des vaccins am&or& (le vaccin coqueluche acellulaire) ou des vaccins recommandes (hepatite B, poliomyelite inactide). Recemment, la combinaison pentavalente (diphterie, tetanos, poliomyelite, Haemophilus injhenza de type b, coqueluche acellulaire) a en? mise sur le marche [lo]. Un vaccin hexavalent, qui contient en plus l’antigene de surface HBs de l’hepatite B [ 111, a ete recemment enregistre et sera sur le marcht debut 2001. Grace aux combinaisons, le nombre d’injections pour les enfants de moins de deux ans en France (1998) est passe de 35 a neuf.

nouvelles connaissances immunitaire

du systkme

La conception de nouveaux vaccins est possible grace a l’evolution des connaissances sur le systeme immunitaire. 11y une quinzaine d’annees, la reponse humorale etait preferentiellement CtudiCe pour la fabrication des vaccins. Aujourd’hui, les etudes sont aussi axtes sur l’implication des lymphocytes T cytotoxiques, des lymphocytes T helper (Thl et Th2) et des cellules presentatrices d’antigenes comme les macrophages ou les cellules dendritiques. Le choix des composants d’un vaccin est determine par la rtponse aux differents antigenes. Les chercheurs savent aujourd’hui que la reponse CTL (lymphocytes T cytotoxiques) joue un role determinant contre les infections virales [ 121 ou le cancer [ 131. Les connaissances de l’equilibre des cytokines produites lors dune reponse immunitaire ont Thl (IL-2, yIFN) beaucoup evolut : une rtponse entraine plutbt une rtponse de type cellulaire ; une reponse Th2 (IL-4, IL-5, IL-lo) entraine plutbt une reponse de type humoral [ 141. En schematisant, pour lutter contre un pathogene intracellulaire, il est done preferable d’inclure dans le vaccin des antigenes qui gentrent une reponse de type CTL et Thl. S’il s’agit dun vaccin contre un pathogtne extracellulaire, une reponse anticorps et Th2 est alors requise. Le type de reponse souhaitee depend done du pathogene dont il faut prfkenir I’infection. Beaucoup de recherches ont Ctt egalement men&es sur l’immunite mucosale. Pour des maladies respiratoires, gastro-intestinales et sexuellement transmissibles, une protection au niveau des muqueuses sera extremement effkace. Des efforts considerables ont ete rtalisCs dans le developpement des vaccins qui immunisent par voie nasale, orale et aussi par voie vaginale ou rectale [IS, 161. Ceux-la peuvent &tre dtveloppes en 372

utilisant des vecteurs qui infectent des cellules de la muqueuse [ 17, 181 ou des adjuvants qui augmentent la rtponse immunitaire mucosale [ 191. nouvelles technologies Enfin, des technologies kemment mises au point sont actuellement testees pour la fabrication de vactins. La conjugaison, la production de prottines recombinantes ou de (lipo-) peptides synthetiques permettent ainsi l’amtlioration de la presentation des antigenes au systtme immunitaire. D’autres techniques (plasmides ou virus recombinants) ciblent les cellules presentatrices d’antigtnes, les macrophages ou les cellules dendritiques, qui jouent un role majeur dans les reponses immunitaires. L’augmentation du nombre d’adjuvants favorise egalement le developpement de nouveaux vaccins. Les adjuvants, substances chimiques ou molecules biologiques (cytokines), augmentent la reponse immunitaire ou la dirigent vers une reponse de type cellulaire ou humoral.

nouvelles

technologies

Les technologies, les plus avancees permettant le developpement de sont : la conjugaison, les proteines peptides synthttiques, les vecteurs I’ADN et les adjuvants.

et/au prometteuses, nouveaux vaccins, recombinantes, les viraux, les vaccins a

conjugaison Les vaccins polysaccharidiques ne sont pas - ou sont faiblement - immunogenes chez les nourrissons. En effet, ils induisent une reponse T-independante qui ne peut pas etre g&Me par le sysdme immunitaire immature des nouveau-n&. Chez eux, seuls les antigenes T-dependants comme les proteines sont immunogenes. Le probleme est tres important car des etudes tpidtmiologiques ont montrt que l’incidence de certaines maladies bacteriennes comme les mtningites a Haemophihs ou les maladies a pneumocoques et mtningocoques, Ctait trb elevee durant les deux premieres an&es de la vie. 11 est done necessaire de trouver des vaccins T-dtpendants. Afin d’obtenir une meilleure immunogenicite des vaccins polysaccharidiques cha les enfants de moins de deux ans, la technique utiliste est une conjugaison des antigenes [20]. Lorsque les polysaccharides sont conjuguts sous forme de complexes proteine-polysaccharide, les enfants dtveloppent une reponse immunitaire T-dtpendante puissante et durable [21]. Les JOURNAL

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proteines de ces complexes les plus utilistes sont les anatoxines diphterique et tetanique @WY 1) [22]. Le vaccin conjugue contre Haemophilus injhenza de type b (Hib), la cause principale des mtningites chez l’enfant, a obtenu un succts spectaculaire. Hib est une maladie qui a disparu dans tous les pays oh le vaccin de la maladie a est prescrit. De plus, l’incidence diminue chez les enfants vaccines ainsi que chez les enfants non-vaccines. Ce phenomene est appek le herd effect (litt&lement l’effet de troupeau) et se produit parce que le vaccin, diminuant la colonisation bacterienne du pharynx, emp&che la dispersion de la bacttrie parmi la population infantile [23, 241. Le principe de la conjugaison est utilise pour d’autres approches polysaccharidiques comme le vactin contre les pneumocoques [22], les meningocoques [25] et les streptocoques de groupe B [26].

prothines recombinantes Les pathogenes qui se cultivent difhcilement en laboratoire posent probltme pour le developpement de vaccins. C’est le cas de plusieurs virus comme HBV, HCV, de batteries comme Mycobacterium leprae ou Helicobacter pylori et de parasites comme Phmodium falciparum (parasite du paludisme). Une avancee a done ttt la production de prottines recombinantes, issue dune technologie du genie genetique. Les genes exprimant des antigenes capables d’induire une reponse immunitaire protectrice sont ins&& dans un

plasmide. Celui-la est ensuite introduit dans une cellule h&e (transfection), comme une bacttrie (E. co@, une levure (S. cerevisiae), ou des cellules de mammifire en lignee cellulaire (Chinese Hamster Ovary cells, cellules Vero, etc.). Ces cellules expriment alors une molecule recombinante ayant conserve ses proprietes antigeniques et immunogenes &we 2). Les avantages des vaccins bases sur des proteines recombinantes sont multiples. En plus de la possibilitt de produire l’antigene souhaite, il est possible den augmenter la production et en consequence de faciliter sa purification. Cependant, la production dune proteine recombinante dans un h&e (bacterie, levure ou cellule de marnmi&e) ne donne pas toujours la configuration moleculaire native, souvent necessaire pour l’induction d’anticorps protecteurs. Par exemple, la glycosylation de la proteine recombinante, indispensable a l’antigenicite, la conformation et la stabilite proteique, nest pas assuree chez tous les hates. Pour les vaccins bacdriens, le probleme ne se pose pas car la plupart des proteines bacteriennes ne sont pas glycosylees. Les proteines recombinantes peuvent done &tre produites dans d’autres bacttries [27]. En revanche, les proteines virales sent en general glycosylees selon le schema de leurs cellules hates humaines. 11 est done important d’etudier l’immunogenicite du produit recombinant non glycosyle lorsqu’il est produit dans une bacttrie, ou glycosyle selon les mtcanismes de la levure, des cellules de mammifkres [28] ou d’insectes 1291. Les vaccins bases sur une proteine recombinante contre l’hepatite B, actuellement disponibles, ont et6 mis au point selon ce modele. La proteine de surface HBs du virus de l’hepatite B est produite dans une

0 +=

BactCriel

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Cellules de mammifkrcr Polysaccharidcs

Polysiicharides

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Figure 1. Le principe de la conjugaison : afin d’obtenir une meilleure immunogenicite des vaccins polysaccharidiques chez les enfants de moins de deux ans, la technique utilisee est une conjugaison des antigenes. Lorsque les polysaccharides sont conjugues sous forme de complexes proteine-polysaccharide, les enfants developpent une r6ponse immunitaire puissante et durable. Les proteines de ces complexes les plus utilisees sont les anatoxines diphtk rique et tetanique.

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Figure 2. Les proteines recombinantes issues d’une technologie du genie g&&ique : les genes (-) exprimant des antigenes capables d’induire une r6ponse immunitaire protectrice sont ins&& dans un plasmide (0). Celui-la est ensuite introduit dons une cellule h&e (tmnsfection), comme une bacterie (E. co/i), une levure (S. cerevisiae), ou des cellules de mammifere en IignCe cellulaire (Chinese Hamster Ovary cells, cellules Vero, etc.). Ces cellules sont cultiv6es en tr& grande quantite et la molkule recombinante, ayant conserve ses propriMs antigeniques, est purifibe et mise sous forme pharmaceutique.

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levure. Lorsqu’elle est purifiee, elle forme des particules qui ressemblent aux particules virales detectees dam le plasma des ind’ IVid us infect& Le vaccin ainsi prepare entraine la production d’anticorps protecteurs cha la personne vaccinte [3O].

peptides synthktiques Les dew voies, cellulaire et humorale, du systeme immunitaire peuvent reconndtre et rtagir contre des (ou parties de) molecules specifiques des agents pathogenes. Des vaccins ont ete concus h partir de sousunites de taille variable allant de la molecule aux polypeptides jusqu’aux peptides synthttiques. Pour ces derniers, la strategic consiste a developper un vaccin avec une structure minimale, contenant un anti&e bien ident&!, afk d’induire une reponse effective et specifique, tvitant des effets hasardeux potentiels. Elle doit prendre en compte la presence essentielle des epitopes reconnus par les cellules T et B, ainsi que la restriction des molecules CMH (complexe majeur d’histocompatibilite) pour la reponse T. Puisque la reponse cellulaire chez l’homme est limitee aux antigenes HLA (le CMH humain) specifiques, un vaccin base sur un seul peptide ne sera probablement pas eflkace dans une population Clargie. Atin de dtpasser ces obstacles, des vaccins constituts de plusieurs peptides seront mis au point pour stimuler les deux voies du systtme immunitaire. De plus, cette approche permettra de selectionner des epitopes limit& a l’antigene HLA, le plus frequent dans la population [31]. Les avantages dun vaccin peptidique synthetique sont une utilisation sans risque d’integration (comme pour les vecteurs viraux et l’ADN nu), une induction de la reponse immunitaire bien dtfinie et monofonctionnelle et une fabrication reproductible, extrkmement pure et en grande quantite. L’inconvenient principal est sa faible immunogenicite. D’une part, la monospecificitt de la reponse immunitaire permet aux agents pathogenes d’echapper a la surveillance immunitaire par leur capacite a muter. D’autre part, la degradation des peptides par des peptidases seriques leur 8te leur pouvoir immunogtne. Cela peut Ctre corrigt par la modification de ces peptides [32] ou par leur incorporation dam des formulations. En effet, l’addition des chaines d’hydrates de carbone a l’extremid N-terminale des epitopes augmente de maniere significative leur stabilite, sans pour autant influencer leur potentiel d’activation des cellules T [33]. De la m&me faGon, des peptides incorpores dans des microbilles composees de poly- (DL-lactide-co-glycolide) [PLG] , sont proteges a l’indrieur de ces billes [34]. 374

L’immunisation peptidique est aujourd’hui consider& comme peu e&ace. Cependant, dans le domaine du cancer, des r&hats encourageants ont ttt obtenus. L’hypothkse majeure dune vaccination active contre le cancer repose sur le fait que les cellules tumorales expriment des antigenes uniques qui sont capables d’induire une reponse immunitaire specifique. Un vaccin doit delivrer l’antigene au systeme immunitaire qui le reconm&a et dkruira les cellules qui portent cet antigene. Toutefois, beaucoup d’antigenes tumoraux sont des prodines du soi (de l’organisme), non mutees. DCpasser la tokrance du systeme immunitaire contre ces antigenes est crucial et l’approche peptidique est une possibilite. Une serie d’ttudes cliniques (phase I et II) a montre que l’immunisation avec des peptides induit une reponse specifique de type T chez certains malades candreux. Des resultats posit& ont en effet ett? obtenus avec des peptides issus des prodines : gplO0 [35], MAGE [36] et MART [37], cha des patients atteints de melanomes, et avec des peptides de HER-2/neu pour des cancers du sein m&astatiques, des carcinomes ad&m-colorectaux ou encore des cancers de l’ovaire [38]. L’approche vaccinale a td conduite avec les peptides seuls ou en combinaison avec des adjuvants comme le GM-CSF [39], l’IL2 [40] ou l’adjuvant de Freund incomplet [4 11.

vecteurs viraux Un vecteur viral est un virus dans lequel des genes codant pour des antigenes protecteurs dun pathogene ont td ins&& dans leur propre genome. Une fois administres a l’homme, ces vecteurs expriment les antigenes vaccinaux correspondant aux genes Ctrangers. Cette technique est extrkmement utile pour des pathogenes dangereux ou techniquement diffkiles a manipuler. La premiere expression recombinante a ete demontree en 1982 a partir dun vecteur vaccinia, du genre Ortbopoxvirus de la famille Poxviridae [42]. D’autres virus sont utilises comme vecteur, notamment les retrovirus [43], les adtnovirus [44], les adenoassociated virus [45], et differents virus de la famille Poxviriahe, comme le canarypox et le fowlpox [46]. Les avantages des vaccins bases sur des vecteurs viraux sont leur capacite de cibler des cellules ou des tissus specifiques [47] et leur effkacite Be&e qui permet d’induire une reponse immunitaire cellulaire et humor-ale. Souvent une seule injection suffit. Leur inconvenient est lie a la pathogenicite potentielle du virus utilise, soit par reversion vers un phenotype virulent soit par recombinaison avec des virus sauvages. De plus, il peut y avoir une immunite preexistante contre le vecteur utilise qui reduira, ou dam le pire des cas, abolira l’expression dun nto-antigene [48]. JOURNAL

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Aujourd’hui, le virus de la variole du canari (canarypox) est souvent utilise. Les cellules de mammikes, celles de l’homme en particulier, ne tolerent pas ce virus qui ne presente qu’un cycle abortif de replication. Neanmoins, un gene &ranger ins&C apres un promoteur precoce est transcrit et traduit au tours de la la proteine exprimee dans les replication abortive, cellules infectees avec le vecteur pouvant ainsi &tre presende au systeme immunitaire [49]. Ce vecteur est utilise pour le dkveloppement dun vaccin contre le VIH. Plusieurs genes du VIH sont ins&& dam le canarypox et l’inoculation chez l’homme induit de petites quantitts d’anticorps, mais une forte reponse cellulaire de type CTL (lymphocytes T cytotoxiques) [50]. Afin d’augmenter la reponse anticorps, la vaccination avec le canarypox-VIH est suivie dun rappel avec une partie de l’enveloppe du VIH sous la forme soluble de la glycoproteine gp120. Si cette strategic primo-infection-rappel est protectrite, elle doit encore prouver son effkacite dans des etudes cliniques, mais les resultats en termes de reponse immunitaire sont encourageants [5 11. Recemment, d’autres etudes utilisant le canarypox, chez la souris, ont montre des rtsultats tres prometteurs dam le domaine du cancer [52].

vaccins L ADN L’approche vaccinale a base d’ADN, qui a demarre au debut des annees 1990 [53], est probablement la plus moderne pour le developpement de nouveaux vaccins [54]. Le principe est particulitrement simple mais le mecanisme &action nest pas encore completement elucide. Le gene qui code, pour l’antigene vaccinal, est ins&e dans un plasmide ?I ADN qui peut se repliquer dans une bacterie mais pas dam des cellules humaines. Le plasmide a ADN est purifie a partir dune culture d’E. coli et gentralement injectt par voie intramusculake. Parvenu dans les cellules, I’ADN est traduit en une proteine immunogtne. La procedure, appeke vaccination a ADN, est peut-etre mieux d&rite comme immunisation medite par I’ADN, sachant que l’objectif n’est pas d’obtenir une reponse contre l’ADN mais contre la prodine synthetiste. Cependant, apres introduction parent&ale en simple solution saline, le niveau des cellules transfectees avec de I’ADN, et en consequence le niveau antigenique, nest pas suffisant pour induire une reponse immunitaire [53]. Une m&ode plus radicale d’introduction de l’ADN, appeh? gene-gun, consiste en un bombardement de la peau de particules couvertes dune fine couche d’ADN. Ces particules produisent une reponse JOURNAL

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immunitaire avec moins d’ADN que dam d’autres methodes, comme l’injection intramusculaire ou intradermique

[ 5 51.

ii partir du vaccin a ADN, l’antigene est produit dam les cellules du vaccine et est done directement prksentt par les molecules CMH de classe I ou de classe II pour stimuler les cellules T cytotoxiques CD8 + ou CD4 + [56]. Deux scenarios sont possibles pour expliquer le mkanisme de l’immunisation par des vaccins a ADN (&w-e 3). Les myocytes produisent les antigenes qui sont transfer& a des cellules prtsentatrices d’antigenes (CPA) sous forme de proteine entiere ou de peptide [57]. D’une autre facon, les CI’As peuvent &tre transfectees directement et l’antigene exprime par les myocytes est alors un produit mineur. Dam les deux cas, les CPAs migrent vers les ganglions 1ymphoyde.s oh elles activent les cellules T et B [54]. Les avantages de l’utilisation de l’ADN sont nombreux. 11 est plus facile a fabriquer que les vaccins (( classiques F).11est egalement trts stable et resiste a des temperatures extremes ; en consequence, le stockage, le transport et la distribution sont plus pratiques et moins chers [ 581. Cependant, il existe le risque theorique de l’inttgration dun plasmide dans le gtnome de la cellule h&e. Cet evenement peu probable pourrait provoquer la transformation de la cellule et, en consequence, un cancer. De nombreuses etudes utilisant cette technique ont CtC r&lisees sur des animaux de laboratoire, et des etudes cliniques sont aujourd’hui en tours pour des maladies comme le cancer [59], le sida [60], ou le paludisme [61]. Les resultats obtenus sont encourageants, mais l’efficacite de ces vaccins reste encore a prouver.

Figure 3. Le principe de la vaccination a base d’ADN : les cellules hbtes sont transfectbes avec un plasmide d’ADN. Le plasmide (0) entre activement ou passivement dans la cellule. Les myocytes produisent les antigenes qui sont transfer& b des cellules prbsentatrices d’antigenes (CPA) sous forme de protbine entiere (n) ou de peptide (0). Alternativement, les CPAs peuvent Qre transfectbes directement. Dons les deux cas, les CPAs migrent vers les ganglions lymphoides ou elles activent les cellules T et 6.

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adjuvants 11a ete mis en evidence tres tot que les prottines seules presendes en solution sont moins immunogenes que lorsqu’elles sont presenttes sous forme de complexe. C’est la raison pour laquelle, les anatoxines diphdriques ou tCtaniques sont adsorbees sur le phosphate de calcium (surtout utilise en France) [62] ou sur le gel d’alum (constitue d’hydroxyde d’aluminium ou de phosphate) qui agissent comme adjuvants. Les adjuvants, un groupe heteroclite de mokcules, sont des substances qui augmentent et prolongent les reponses immunitaires. Les adjuvants qui ont ete utilisb ou Ctudies pour la vaccination humaine ou veterinaire sont des composants mineraux (alum), des emulsions comme le MF59 [63], l’adjuvant de Freund incomplet [64], des toxines naturelles ou synthetiques d&i&es de bacdries (MPL) [65], y compris des toxines detoxifiees chimiquement comme la toxine chokrique ou ou genetiquement, lymphotoxique. La liste des adjuvants possibles contient aussi des saponines (QuilA, QS2 l), des cytokines, des oligonucltotides ou des combinaisons. M&me si le mtkanisme sous-jacent n’est pas encore completement tlucide, il est admis que les modes d’action sont differents. Ainsi, certains adjuvants sont capables de presenter l’antigene durablement (effet depot), d’autres aident h cibler les cellules immunitaires. Aujourd’hui, le gel d’alum est l’adjuvant majoritairement utilisC dans les vaccins pour l’homme. Les seuls autres adjuvants utilisks sont le MF59, present dam un vaccin grippal et mis sur le marche seulement en Italie dans un vaccin contre Pw 9 et des liposomes l’hepatite A vendu uniquement en Suisse [67]. D’autres adjuvants ont ete et sont toujours ttudies, mais ils provoquent des reactions indesirables locales ou genetales et, en consequence, ne sont pas enregistres pour l’usage chez l’homme. 11 existe aujourd’hui de nouveaux adjuvants pouvant egalement influencer le type de reponse immunitaire induisant des combinaisons differentes de cytokines (Thl ou Th2) et/au augmentant le niveau des molecules co-stimulantes des cellules presentatrices d’antigenes [68]. I1 faut enfin noter que la difference est grande entre l’homme et l’animal et limite les possibilids de prediction a partir des modtles animaux. Aussi dans le but de p&oir une application potentielle chez l’homme, les etudes de developpement des nouveaux adjuvants sont longues et potentiellement non relevantes. Une etude a montrt! que la reponse immunitaire contre la prottine gp120 du VIH ttait augmende en presence de QS21, aussi bien chez la souris [69] que cha le singe [70]. Cependant, ces resultats n’ont pas pu &tre reproduits 376

chez l’homme, car la presence de QS21 induit une augmentation t&s faible des reponses anticorps et pratiquement pas de reponse CTL contre la gp 120 [7 I].

Dans cet article, nous avons analyse les principaux moteurs d’innovation de la vaccinologie moderne et notamment les differentes technologies permettant le developpement de nouveaux vaccins. Malgre les nouveaux outils et les dernieres connaissances a notre disposition, le processus, de la conception jusqu’a la mise au march& dun vaccin est long et les delis restent multiples. Les nouvelles technologies semblent prometteuses mais l’effkacid des vaccins issus de celles-la ne sera connue qu’avec le temps. Un d&i majeur est de disposer dun modtle animal adequat. Les modeles animaux necessitent de longues etudes en dheloppement afm qu’ils soient dune bonne predictibilitt chez l’homme (definition des parametres biologiques pertinents, choix de l’antigene, voie d’administration, etc.). Les rongeurs (rats, souris) sont souvent utilises dans les etudes mais ne refletent pas toujours la physiologie humaine. Le probleme peut &tre minimise par l’utilisation de primates (chimpanzes, macaques). Cependant, ces animaux sont rares, quelquefois proteges, les couts sont t&s eleves, leur manipulation et leur entretien demandent du personnel particulierement qualifit. De plus, lors des etudes d’eficacite, les resultats sont longs a obtenir. D’un point de vue Cthique, la reduction du nombre d’animaux de laboratoire est fortement recommandee. La mise au point de tests in vitro, utilisant des cellules immunitaires humaines, est une autre alternative actuellement en tours. En ce qui concerne les maladies emergentes, le peu de connaissances existant sur les pathogenes a l’origine de ces maladies freinent le developpement des vaccins. Dans le cas des maladies connues de longue date pour lesquelles nul vaccin n’existe, les caracdristiques specifiques des pathogtnes, comme les meningocoques de serogroupe B, rendent la solution diffkile. Le polysaccharide du mtningocoque B est peu ou pas immunogene a cause dune ressemblance structurale avec le polysaccharide de la molecule neuronale N-CAM [72]. Les autres serogroupes ne presentent pas les memes caracttristiques et il existe, de fait, des vaccins polysaccharidiques classiques contres les meningocoques A, C, W135 et Y. La strategic dun vaccin antimeningocoques B pourrait consister a depasser la tolerance du systtme immunitaire en modifiant la JOURNAL

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structure antigtne

du polysaccharide ou en stlectionnant non polysaccharidique.

un

Le cork de nouveaux vaccins moleculaires potentiels est Cgalement a prendre en consideration. Leur developpement et leur production sont extr&mement onereux et s’ajoutent a l’acquisition des licences pour les nouvelles technologies, ce qui risque de se rtpercuter ineluctablement sur le prix final, mettant les produits hors de portee des pays qui en auraient le plus besoin. Enfin, l’accts aux brevets et a l’expertise est un dCfi pour le developpement des vaccins du XXIe siecle. 11 est peu probable qu’une organisation ou une socitte pharmaceutique r-assemble toute l’expertise et toute la proprittt industrielle n&es&e pour concevoir un vaccin mokculaire de haute complexid. Afin de couvrir les besoins en termes d’innovation, de developpement clinique et pharmaceutique, d’industrialisation et d’acces aux reseaux de distribution mondiale, il sera indispensable d’etablir des reseaux entre laboratoires academiques, hopitaux, societtis de biotechnologies et les grandes industries pharmaceutiques/vaccinales. Remerciements : le tiens ?I remercier tout Sabatier pour to&e I’aide qu’il m’a apportke.

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