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8/09/09 1 B. Bellier Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009 DES Biologie MĂ©dicale Cambodge - septembre 2009 CM 6.3 Vaccination Bertrand Bellier UPMC CNRS Immunology Immunopathology Immunotherapy PitiĂ©-SalpĂ©triĂšre - Paris - France [email protected] B. Bellier Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009 A l’origine de la vaccination ‱ Observation dĂšs le IIeme S. que les personnes ayant prĂ©alablement survĂ©cu Ă  une Ă©pidĂ©mie de peste sont relativement rĂ©sistantes lors des Ă©pidĂ©mies ultĂ©rieures. ‱ Pratique de la variolisation en Chine au Xeme S: injection Ă  des sujets sains du pue prĂ©levĂ© dans les pustules des malades : pratique risquĂ©e (jusqu’à 10% mortalitĂ©) mais efficacitĂ© observĂ©e. ‱ De la variolisation Ă  la vaccination: – S’inspirant de ces pratiques et des observations oĂč les femmes chargĂ©es de la traite des vaches Ă©taient rĂ©sistante Ă  la variole, Edward Jenner eu l’idĂ©e d’inoculer en 1796 Ă  un jeune garçon de 8 ans le virus de la vaccine (variole de la vache) et dĂ©montra sa protection en injectant intentionnellement le virus de la variole. – GĂ©nĂ©ralisation de la pratique au XVIII S et risques plus limitĂ©s – Injection de la Vaccine (vacca = vache) = Immunisation = Vaccination B. Bellier Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009 Les dĂ©buts de la vaccination ‱ Louis Pasteur: – 1880: souche vieillie de B CholĂ©ra chez la poule – 1885: vaccin contre la rage – par inoculation d’extrait de moelle Ă©piniĂšre de lapin infectĂ© par le virus de la rage – Travaux sur la dĂ©couverte et l’attĂ©nuation des « microbes » ‱ GĂ©nĂ©ralisation du principe de la vaccination : – Induire une protection contre un agent pathogĂšne en administrant en prĂ©ventif une forme inoffensive du pathogĂšne – InnocuitĂ© obtenue par : ‱ Inactivation (chaleur,..) ‱ AttĂ©nuation de la souche ‱ DĂ©veloppement des vaccins Variole Rage Peste Diphterie Coqueluche Tuberculose Tetanos FiĂšvre Jaune Rougeole Oreillons RubĂ©ole HĂ©patite B B. Bellier Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009 Variole: exemple d’efficacitĂ© vaccinale ‱ Vaccination anti-variole (smallpox): – Virus de la Vaccine (vaccinia) – Souche Lister/Elstree – Primo-injection A1-2, Rappels A11, A21 ‱ RĂ©ponse Ă  la vaccination: – RĂ©plication locale - lĂ©sion= prise vaccinale – Pustule+ arĂ©ole rouge: Jours 7-14 / fiĂšvre – AdĂ©nite: Inflammation des ganglions lymphatiques – Au bout de 8-10 jours: Ac neutralisants (persistance >20 ans) – CroĂ»te – cicatrice ‱ Cadre juridique – Obligatoire en France de 1901 Ă  1978 – <26 ans (40% pop) non vaccinĂ©es – 27-35 ans: uniquement primo-injection – >35 ans: Primo+ 1 ou 2 rappels ‱ EfficacitĂ© de la vaccination – Impact Ă©pidĂ©miologique au XIX – Eradication dĂ©clarĂ©e en 1980 par l’OMS

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8/09/09

1

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

DES Biologie MĂ©dicale Cambodge - septembre 2009

CM 6.3 Vaccination

Bertrand Bellier UPMC CNRS

Immunology Immunopathology Immunotherapy Pitié-SalpétriÚre - Paris - France

[email protected]

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

A l’origine de la vaccination

‱  Observation dĂšs le IIeme S. que les personnes ayant prĂ©alablement survĂ©cu Ă  une Ă©pidĂ©mie de peste sont relativement rĂ©sistantes lors des Ă©pidĂ©mies ultĂ©rieures.

‱  Pratique de la variolisation en Chine au Xeme S: injection Ă  des sujets sains du pue prĂ©levĂ© dans les pustules des malades : pratique risquĂ©e (jusqu’à 10% mortalitĂ©) mais efficacitĂ© observĂ©e.

‱  De la variolisation Ă  la vaccination: –  S’inspirant de ces pratiques et des observations oĂč les femmes

chargĂ©es de la traite des vaches Ă©taient rĂ©sistante Ă  la variole, Edward Jenner eu l’idĂ©e d’inoculer en 1796 Ă  un jeune garçon de 8 ans le virus de la vaccine (variole de la vache) et dĂ©montra sa protection en injectant intentionnellement le virus de la variole.

–  GĂ©nĂ©ralisation de la pratique au XVIII S et risques plus limitĂ©s –  Injection de la Vaccine (vacca = vache) = Immunisation =

Vaccination

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Les débuts de la vaccination

‱  Louis Pasteur: –  1880: souche vieillie de B CholĂ©ra chez la poule –  1885: vaccin contre la rage – par inoculation d’extrait de

moelle Ă©piniĂšre de lapin infectĂ© par le virus de la rage –  Travaux sur la dĂ©couverte et l’attĂ©nuation des « microbes »

‱  GĂ©nĂ©ralisation du principe de la vaccination : –  Induire une protection contre un agent pathogĂšne en

administrant en préventif une forme inoffensive du pathogÚne

–  InnocuitĂ© obtenue par : ‱  Inactivation (chaleur,..) ‱  AttĂ©nuation de la souche

‱  DĂ©veloppement des vaccins

Variole Rage Peste Diphterie Coqueluche Tuberculose Tetanos FiĂšvre Jaune

Rougeole Oreillons Rubéole Hépatite B

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Variole: exemple d’efficacitĂ© vaccinale

‱  Vaccination anti-variole (smallpox): –  Virus de la Vaccine (vaccinia) –  Souche Lister/Elstree –  Primo-injection A1-2, Rappels A11, A21

‱  RĂ©ponse Ă  la vaccination: –  RĂ©plication locale - lĂ©sion= prise vaccinale –  Pustule+ arĂ©ole rouge: Jours 7-14 / fiĂšvre –  AdĂ©nite: Inflammation des ganglions lymphatiques –  Au bout de 8-10 jours: Ac neutralisants (persistance >20 ans) –  CroĂ»te – cicatrice

‱  Cadre juridique –  Obligatoire en France de 1901 Ă  1978 –  <26 ans (40% pop) non vaccinĂ©es –  27-35 ans: uniquement primo-injection –  >35 ans: Primo+ 1 ou 2 rappels

‱  EfficacitĂ© de la vaccination –  Impact Ă©pidĂ©miologique au XIX –  Eradication dĂ©clarĂ©e en 1980 par l’OMS

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B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Bénéfices de la vaccination

20

40

60

1980 1990 2000

Polio - mondial

Cas

rapp

orté

s (0

00s)

EPI implemented Vaccin introduit

1950 1960 1970 1980

Measles - US

Vaccin introduit Vaccin introduit

20

40

60

1940 1950 1960

DiphtĂ©rie – England & Wales C

as ra

ppor

tés

(000

s)

Vaccin introduit Vaccin introduit

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Efficacité vaccinale:

‱  Individuelle / population –  Individuelle: ImmunitĂ© acquise –  Population: Eradication des rĂ©servoirs

‱  Requiert des campagnes de vaccination Ă  l’échelle mondiale

‱  RĂŽle important en santĂ© publique: –  plus de 52 M personnes meurent par an de

maladies infectieuses –  Bilan de la vaccination aujourd’hui:

‱  Eradication Variole ‱  Protection contre infection mais pathogùne

circulant ‱  Protection contre les effets les plus graves

(formes neurologiques de Tuberculose) ‱  Absence de vaccin : VIH, VHC, Plasmodium

(Palu), Cancer, 
 –  Objectifs de l’OMS:

‱  2009-10: Ă©radication de la poliomyĂ©lite ‱  2010-12: Ă©radication de l’HĂ©patite B,

Rougeole, Rubéole

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Types de complications

Complications de la Rougeole (nb/100 000 cas)

Complications de la vaccination (nb/100 000 cas)

Encéphalite 50 - 400 0,1

Panencéphalite sclérosante

0,5 - 2 0,05 - 0,1

Pneumonie 4000 0

Convulsions 500 - 1000 0,02 -190

Mort 10 - 10 000 0,02 - 0,3

Notion de BĂ©nĂšfice-Risque

‱  Rapport BĂ©nĂ©fices-Risques en faveur de la vaccination.

‱  Cas de l’ HĂ©patite B: –  ComitĂ© d’expertise de l’OMS conclut (2004) qu'il n'y a aucune Ă©vidence pour soutenir l'hypothĂšse d'une

association entre la vaccination contre l'hépatite B et cas de SEP

On observe une recrudescence des cas de rougeole chez des enfants ou des adultes non ou incomplÚtement vaccinés, soulignent les autorités, qui rappellent qu'un vaccin en 2 doses existe, qu'il n'est pas obligatoire, "mais fortement recommandé" et que sa prise en charge est "à 100 % pour les enfants jusqu'à 13 ans".

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Immunisation Vaccination

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Quelques dĂ©finitions ‱  Vaccin : Un vaccin est une prĂ©paration antigĂ©nique non pathogĂšne et immunogĂšne Le vaccin contient des antigĂšnes identiques ou proches de l’agent infectieux Le vaccin induit une rĂ©ponse immunitaire mĂ©moire protectrice

‱  AntigĂšne : MolĂ©cule capable d’ĂȘtre reconnue par le systĂšme immunitaire Ag soi - Ag non-soi

‱  ImmunogĂšne; AntigĂšne capable de dĂ©clencher une rĂ©ponse immunitaire humorale ou cellulaire

‱  Immunisation: ProcĂ©dĂ© par lequel on confĂšre Ă  une personne ou Ă  un animal la propriĂ©tĂ©

de se défendre contre la maladie (protection). Immunisation active = vaccination Immunisation passive = sérothérapie Immunisation préventive Immunisation thérapeutique

‱  ImmunitĂ© : Etat de rĂ©sistance relative Ă  une infection pouvant ĂȘtre acquise de façon - active: naturelle (infection) ou artificielle (vaccination) - passive naturelle (immunitĂ© maternelle) ou artificielle (sĂ©rothĂ©rapie)

Sérothérapie

Vaccination

B. Bellier

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Immunité passive et active

Immunité naturelle

A la suite d’une infection

Active

Transfert d’anticorps à

travers le placenta

Passive

Exposition Ă  un antigĂšne Vaccinal

Active

Immunité artificielle

Injection d’anticorps

Passive

Immunisation Vaccination

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Immunoglobulines administrées à

un sujet non-immun

Donneur (sujet immun)

Immunoglobulines provenant d’un

sujet immun

Sujet immunisé passivement

Immunisation passive La sérothérapie

‱  Avantage: ‱ Protection immĂ©diate

‱  DĂ©savantages ‱ Protection de courtes durĂ©e ‱ CoĂ»t Ă©levĂ© ‱ SĂ©curitĂ© contestĂ©e

Con

cent

ratio

n en

ant

icor

ps

semaines 4 8 12 16 20 Injection de Ig

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Immunisation active : La Vaccination

Receveur (sujet non-immun)

AntigÚne (vaccin) administré à un

sujet non-immun

Sujet immunisé activement

Con

cent

ratio

n en

ant

icor

ps

semaines 4 8 12 16 20

Injection du vaccin

‱  Les avantages: ‱ Protection Ă  long terme, suite Ă  la gĂ©nĂ©ration des cellules mĂ©moire ‱ CoĂ»t-efficacitĂ© ‱ SĂ©curitĂ©

‱  Les limites: ‱ Cas des personnes ID, femmes enceintes ‱ Non-rĂ©pondeurs ‱ Virus Ă©mergents

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B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Immunisation active : Principe de la protection vaccinale

‱  GĂ©nĂ©ration des cellules mĂ©moire responsables des rĂ©ponses « mĂ©moire » ‱  CaractĂ©risĂ©es par des rĂ©ponses immunitaires accĂ©lĂ©rĂ©es et amplifiĂ©es lors du second

contact antigĂ©nique ‱  Contribuent Ă  la protection de l’organisme contre l’élĂ©ment Ă©tranger dĂ©jĂ  rencontrĂ©

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Les vaccins classiques

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Vaccins classiques

Il existe Trois catégories de vaccins :

–  Vaccins vivants : Ces vaccins contiennent une souche de la bactĂ©rie ou du virus trĂšs proche de la

souche sauvage mais ayant perdu ses propriétés pathogÚnes (agent pathogÚne atténué) tout en conservant ses qualités antigÚnes, donc capable de se développer dans l'organisme et ainsi de stimuler une réponse immunitaire.

–  Vaccins inactivĂ©s ou tuĂ©s : Ces vaccins contiennent des bactĂ©ries ou virus inactivĂ©s incapables de se

développer dans l'organisme, mais dont la présence stimule une réponse immunitaire protectrice contre les futures agressions du micro-organisme vivant.

- Vaccins sous-unitaires: Ces vaccins contiennent une fractions des antigÚnes isolés à partir du micro-

organisme: antigĂšnes protĂ©iques non pathogĂšnes rendus immunogĂšne par l’ajout d’adjuvant.

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Evolution des différents types de vaccins depuis Jenner

1700 1800 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Attenuated

Killed

Purified subunit

Recombinant

VLP

Smallpox Plague

TyphoĂŻd Diphteria

Tuberculosis Tetanus

Cholera Pertusis

Influenza Yellow fever

Polio Salk Polio Sabin

Measle Mumps

Rubella

Pneumococcal Hepatitis B

Hepatitis B

papillomavirus

Haemo Infl b Hepatitis A

Hep A/B

DTP

Safety

Immunogenicity

+ Adjuvant

‱ Only with the advent of new biotechnological methods and genetic engineering techniques has the develoment of vaccines consisting of purified viral subunits, genetically modified toxins or conjugated polysaccharides become possible

‱ The « classical » vaccines are directed either against

acute viral diseases that are normally cleared during natural

infection, or against extracellular bacteria.

‱ Humoral immunity seems to be the major effector arm of IS

responsible for protection

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Vaccins vivants atténués: Culture cellulaire vs Génie génétique

Le virus sauvage est répliqué dans des conditions

défavorables en culture tissulaire

(température, milieu appauvri, origine tissulaire)

Le processus est répété plusieurs fois 



 afin de produire une souche atténuée, incapable

de reproduire la maladie Génie génétique

(délétion des gÚnes de virulence)

NĂ©cessite la connaissance des gĂšnes associĂšs Ă  la virulence de l’agent pathogĂšne: rĂ©plication, toxicitĂ©, 


B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Sélections des souches atténuées

‱  AttĂ©nuation non contrĂŽlĂ©e en culture cellulaire (V) ou milieux appauvris (B)

–  CaractĂ©risation capacitĂ© de rĂ©plication Ă  37°C sur cellules de mammifĂšre

–  Identifications de mutants sĂ©lectifs –  NĂ©cessitĂ© de contrĂŽler la stabilitĂ© de l’attĂ©nuation

‱  AttĂ©nuation dirigĂ©e par mutagĂ©nĂšse: –  SĂ©lection par anticorps monoclonaux ou

séquençage du génome

‱  Mais essais Ă  Ă©chelle limitĂ©e

‱  Seule l’utilisation Ă  large Ă©chelle et sur le long terme permet Ă  postĂ©riori de confirmer son innocuitĂ©.

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Exemples de Vaccins vivants atténués

‱  Virus –  Rougeole –  Oreillons –  RubĂ©ole –  Variole –  Varicelle –  FiĂšvre jaune –  Grippe (intranasal) –  Polio oral , OPV= Sabin –  Rotavirus (oral)

‱  BactĂ©ries –  BCG (tuberculose) –  TyphoĂŻde oral

OPV is a live-attenuated vaccine, produced by the passage of the virus through non-human cells at a sub-physiological temperature. The attenuated poliovirus in the Sabin vaccine replicates very efficiently in the gut, the primary site of infection and replication, but is unable to replicate efficiently within nervous system tissue. The OPV proved to be superior in administration, and also provided longer lasting immunity than the Salk vaccine.

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ROR Rougeole – RubĂ©ole - RubĂ©ole

‱  premiùre dose à 12 mois, deuxiùme dose un mois aprùs la premiùre, si possible avant l'ñge de 24 mois

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Vaccins vivants atténués

Avantages:

‱  Forme attĂ©nuĂ©e de virus ou de la bactĂ©rie sauvage = proche d ’une infection naturelle

‱  Ne cause pas la maladie mais induit une immunitĂ© protectrice

‱  Induction plus rapide d’une protection

‱  RĂ©ponse immune complĂšte et similaire Ă  l’infection naturelle –  Assure l’élimination complĂšte du pathogĂšne

‱  Meilleure sollicitation de l’immunitĂ© cellulaire : –  AntigĂšnes intracytoplasmiques prĂ©sentĂ©s efficacement par CMH-I

‱  Habituellement efficace avec une seule dose (titres anticorps peuvent persister)

‱  Injections de rappel non nĂ©cessaires pour certains vaccins : ImmunitĂ© durable

‱  Induction d’une immunitĂ© locale

‱  Absence d’adjuvant

B. Bellier

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Vaccins vivants atténués

Inconvénients :

‱  Obtention non aisĂ©e (multiples passages)

‱  DĂ©montrer la non-pathogĂ©nicitĂ© de la souche mutante

‱  Peut garder une certaine pathogĂ©nicitĂ©

‱  Risque de mutation et de rĂ©version vers caractĂšre virulent

‱  Risque de dissĂ©mination

‱  Contre-indiquĂ©s chez sujets immunodĂ©primĂ©s

‱  Provocation Ă©ventuelle d’avortement

‱  Manipulation dĂ©licate

‱  Instable : stockage au froid (stockage et transport difficile)

B. Bellier

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Vaccins cellulaires inactivés Cas des vaccins viraux ou bactériens

Le virus ou la bactérie croßt dans des conditions

favorables Est purifié 



 traité par la chaleur ou des produits

chimiques (Formaldéhyde)



 est ainsi inactivé mais toujours

immunogénique

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Bactéries en culture

Purification des toxines bactériennes

et traitement par la chaleur et/ou

chimique 



 ce qui a pour conséquence

l’inactivation (anatoxine), mais reste

immunogénique

Vaccins acellulaires inactivés Cas des vaccins bactériens de type « Anatoxines »

Toxines bactériennes

Anatoxines bactériennes

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Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Exemples de Vaccins inactivés

‱  Virus –  Rage –  Grippe (classique en IM) –  Polio (classique: Salk) –  HĂ©patite A

‱  BactĂ©ries –  Coqueluche (classique « entier ») –  DiphtĂ©rie (Anatoxine diphtĂ©rique / Formol) –  TĂ©tanos (Anatoxine TĂ©tanique) –  CholĂ©ra (B inactivĂ©s + ss-u B Toxine CholĂ©rique) –  Peste

B. Bellier

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Vaccins inactivés

‱  Avantages –  SĂ©curitĂ©: Pas de mutation, ni de rĂ©version –  Utilisables chez patients immunodĂ©ficients –  ProtĂšge contre formes graves de la maladie –  ImmunitĂ© humorale suffisante aprĂšs injections de rappel

‱  InconvĂ©nients –  Inactivation complĂšte Ă  contrĂŽler –  GĂ©nĂ©ralement pas aussi efficace que les vaccins vivants –  Requiert gĂ©nĂ©ralement 3-5 doses (car pas de rĂ©plication) : NĂ©cessitent

des rappels –  NĂ©cessite un adjuvant –  RĂ©ponse immune gĂ©nĂ©ralement humorale (car pas de rĂ©plication) –  RĂ©ponse immune cellulaire limitĂ©e –  Pas d’élimination complĂšte du pathogĂšne lors de l’infection ultĂ©rieure –  Pas d’immunitĂ© locale –  CoĂ»ts supĂ©rieurs

B. Bellier

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Premiers vaccins contre la Grippe

‱  Virus inactivĂ© –  CultivĂ© dans des Ɠufs embryonnĂ©s

de 12 jours –  inactivĂ© par traitement chimique (FA) –  adjuvant : alum –  Homologue / hĂ©tĂ©rologue (NA≠)

‱  Les vaccins sont constituĂ©s: –  souches A : H1N1 et H3N2 (variant de l’annĂ©e) –  souche B

‱  La composition du vaccin trivalent 2007/2008 pour l'hĂ©misphĂšre nord, conformĂ©ment aux recommandations de l'Organisation mondiale de la santĂ© est :

-souche analogue Ă  A/Solomon Islands/3/2006 (H1N1) -souche analogue Ă  A/Wisconsin/67/2005 (H3N2) -souche analogue Ă  B/Malaysia/2506/2004

–  Modification chaque annĂ©e des souches en raison de la dĂ©rive antigĂ©nique de HA et NA = mutation des sĂ©quences

‱  ModalitĂ©s –  1 injection en IM ou SC –  Pas de rappel mais immunitĂ© transitoire (6 mois)

‱  Indications: –  Personnes ĂągĂ©es –  Personnes souffrant d’insuffisances cardio et respiratoires

chroniques

‱  EfficacitĂ©: –  PrĂ©vention de la mortalitĂ©: 60-100% mais < chez enfants ou

personnes ùgées

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

ProblĂ©matique du dĂ©veloppement d’un vaccin antipandĂ©mique

‱  Quelle souche utilisĂ©e ? ‱  ModĂšle des vaccins saisonniers :

–  A partir de la souche isolĂ©e, supposĂ©e pandĂ©mique –  Limites des vaccins classiques :

‱  Lenteur de la prĂ©paration du vaccin ‱  1 Ɠuf < 1 dose (pour 1milliard doses = 4 milliards d’Ɠufs embryonnĂ©s)

‱  Cycle abortif dans l’Ɠuf si virus virulent ‱  ImmunitĂ© apparaĂźt en 2 Ă  3 semaines et persiste 5 Ă  6 mois

‱  NĂ©cessitĂ© de nouveaux vaccins –  Production plus rapide –  IndĂ©pendante de l’Ɠuf ou non-abortive –  RapiditĂ© d’induction de l’immunitĂ© –  ImmunitĂ© plus robuste

‱  Vaccin universel ? –  AntigĂšne conservĂ© –  M2

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B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Vaccins sous-unitaires

Vaccins sous-unitaires sont constitués de sous-unités antigéniques

–  PurifiĂ©es Ă  partir des cultures = sous-unitaires purifiĂ©s

–  Produits par gĂ©nie gĂ©nĂ©tique = sous-unitaires recombinants

Ex: cas du vaccin de l’hĂ©patite B

Séquence correspondant au déterminant antigénique

Construction plasmidique

Systùme d’expression

Purification

+

adjuvant

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Vaccins sous-unitaires anti-bactérien purifiés: Coqueluche

Composants du vaccin acellulaire pertussis

(coqueluche)

Bordetella pertussis cellule complĂšte

HĂ©magglutinine filamenteuse (FHA)

Pertactine (PRN) (69 kDa outer membrane protein)

ToxoĂŻde Pertussis (PT)

Depuis 1998, il existe 2 types de vaccins contre la coqueluche: - Vaccin cellulaire inactivĂ©: vaccin obtenu Ă  partir de bacilles de Bordet-Gengou inactivĂ© par l'aldĂ©hyde - Vaccin acellulaire sous-unitaire: nouveau vaccin constituĂ© d'extraits antigĂ©niques bactĂ©riens

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Vaccins polysaccharidiques purs ou conjugués

Polysaccharides purs ‱  Peu immunogĂšne chez les enfants (<2 ans) ‱  Activent peu ou pas la mĂ©moire immunitaire ‱  Effet « boost » limitĂ© ‱  Mauvaise activitĂ© fonctionnelle des anticorps ‱  Injections rĂ©guliĂšres

Ex de vaccins Polysaccharides pures

‱  Pneumocoques ‱  Meningocoques ‱  Salmonella Typhi

Polysaccharides purs liĂ©s Ă  des protĂ©ines ‱  AssociĂ©s Ă  une protĂ©ine porteuse =

Polyosides= Ag thymo-dĂ©pendants ‱  ImmunogĂ©nique chez les enfants ‱  Activent la mĂ©moire immunitaire ‱  Effet « boost » puissant

Ex de vaccins Polysaccharides conjugué

‱  Haemophilus influenzae type b ‱  Pneumocoques

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Vaccins sous -unitaires : immunisation par des protéines - polypeptides

‱  Avantages –  SĂ©curitĂ© (Immuno-dĂ©primĂ©es) –  RĂ©ponse humorale +++; cellulaire (TH2)

‱  InconvĂ©nients –  Peu immunogĂšne

‱  NĂ©cessite adjuvants: alum (ou IFA, CFA) –  DĂ©gradation rapide –  CoĂ»t –  FrĂ©quence de non-rĂ©pondeurs supĂ©rieure –  RĂ©ponse CTL limitĂ©e Ă  la cross-prĂ©sentation –  Requiert es injections de rappel

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B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Adjuvants

–  Adjuvant minĂ©raux : ‱ PrĂ©cipitĂ© insoluble; Alum (Hydroxyde ou Phosphate d’Alu) ‱ AS04 (Alum+MPL)

–  Adjuvants huileux : â€ąâ€ˆĂ©mulsion eau-huile: IFA (Adjuvant Incomplet de Freund) ‱  Ă©mulsion huile-eau: MF59, AS03

–  Constituants bactĂ©riens: ‱ MycobactĂ©rie inactivĂ©e (Mycob tuberculosis) ou constituants

(Mycob bovis, BCG) : CFA

–  Toxines bactĂ©riennes ‱ Toxine cholĂ©rique (CT) ou ss-u B purifiĂ©e (CTB), Toxine

pertussique (PT)

–  OligodĂ©soxynuclĂ©otides CpG ‱ SĂ©quence ADN bactĂ©rien non-mĂ©thylĂ©e (ODN CpG) ;

interaction avec TLR-9

–  Adjuvants vĂ©siculaires ‱ Bicouche lipidique, liposomes - virosomes

–  Cytokines ‱ MĂ©diateurs des RI: IL-2, IL-12, IFN-g, GM-CSF

â€ąâ€ˆÂ« adjuvare » : aider, assister ‱ Substance capable d’augmenter la rĂ©ponse immune dirigĂ©e contre un Ag administrĂ© simultanĂ©ment. ‱ Multiples / classification complexe (selon mode d’action - effets)

B. Bellier

Bertrand Bellier – DES Cambodge 2009

Adjuvants Mode d’action

‱  Action des adjuvants : –  Favoriser et prolonger la durĂ©e de l’interaction entre l’antigĂšne et le systĂšme

immunitaire

‱  LibĂ©ration progressive de l’Ag (Alum) ‱  Concentration antigĂ©nique (alum, emulsions) ‱  Protections contre dĂ©gradation (IFA, ISCOM, Liposome) ‱  AgrĂ©gats multimolĂ©culaires d’Ag (Alum) ‱  Routage vers les organes lymphoĂŻdes 2nd

(IFA (sphĂ©rule d’huile))

–  Recruter et activer des cellules de l’immunitĂ© n naturelle pour qu’elles induisent la rĂ©ponse adaptative

‱  Les PAMP sont souvent de bons adjuvants ‱  Certains molĂ©cules sont Ă  la fois des antigĂšnes et des PAMP

‱  Effet « corps Ă©tranger » (CFA, ISCOM, Virosome) ‱  Favorise captation par les APC (Alum, CFA, ISCOM, Virosome) ‱  Activation directement des APC (Alum, cytokines , imiquimod, CpG) ‱  Orientation de la rĂ©ponse immunitaire vers TH1 (CFA , cytokines, imiquimod,

CpG) ‱  Orientation de la rĂ©ponse immunitaire vers TH2 (alum , cytokines) ‱  Favorise rĂ©ponse CTL (ISCOM, liposome, virosome (Ag endogĂšne)) ‱  Activation du complĂ©ment (Alum, IFA)

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Vaccins sous-unitaires « particulaires »

‱  ProtĂ©ines virales purifiĂ©es qui s’assemblent en pseudo-particules virales : « Virus-like particles » ou VLP

–  Pseudo-virion: complexe protĂ©ique # structure virale, # taille –  Sans gĂ©nome viral: dĂ©ficients pour la rĂ©plication

‱  VLP simples: –  Auto-assemblage des protĂ©ines de surface –  Produites par gĂ©nie gĂ©nĂ©tique : systĂšme d’expression bactĂ©rien, levure, baculo

‱  Ex: HBV: Auto-assemblage des protĂ©ines de surface HBs en VLP ‱  Ex: HPV: Auto-assemblage des protĂ©ines de capside L1 en VLP

‱  VLP complexes: –  Assemblage des protĂ©ines de core et d’enveloppe –  Produites dans systĂšme cellulaire

‱  Avantages –  SĂ©curitĂ© –  Particules sont plus immunogĂšnes que le protĂ©ines seules: Taille, ComplexitĂ© –  Induit des AC y compris AC neutralisants, –  Induit une rĂ©ponse cellulaire (cross-prĂ©sentation des antigĂšnes)

‱  Limites –  Production (pour VLP enveloppĂ©es) –  CoĂ»ts (purification) –  FragilitĂ©: Stockage au froid

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Vaccins HPV ‱  Les papillomavirus humains (HPV, human papilloma virus) de type 16 (50%

des cas) et 18 (20% des cas) sont responsables des cancers du col de l’utĂ©rus.

–  Cancer du col de l’utĂ©rus : 2Ăšme cancer pour F; 250 000 dĂ©cĂšs/an

‱  Gardasil : Merck. Octobre 2005. Vaccin quadrivalent produit chez la levure contre les HPV- 6, 11, 16, 18. Essai phase III sur 6082 femmes : protection 100 % des prĂ© cancers du col et des cancers cervicaux non invasifs.

‱  Commercialisation Novembre 2006

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Dilemme vaccinal

Atténué Inactivé VLP Sous-unitaire

Immunogénicité

Sécurité

RĂ©p CTL

RĂ©p AC

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A la recherche du vaccin idéal

‱  + Immunogùne

‱  Protection à long-terme

‱  RĂ©ponse immunitaire complĂšte:

–  Anticorps neutralisants (a)

–  Anticorps (b)

–  T helper : cytokines

–  CTL (c)

Role prĂ©dominant dans: ‱  ImmunitĂ© anti-virale ‱  ImmunitĂ© anti-parasitaire ‱  ImmunitĂ© anti-tumorale

‱  Production simplifiĂ©e ‱  CoĂ»ts limitĂ©s ‱  Stable - Stock

ImmunoG

CTL

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Renforcement des réponses CTL

‱  Nature de l’Ag –  Épitopes CD8-spĂ©cifiques =

Vaccination peptidique ‱  Chargement direct du CMH-I ‱  Localisation Intracellulaire et

Processing CMH-I

–  Ag endogĂšnes: ‱  Ag protĂ©iques intracellulaires ‱  Ag nuclĂ©iques

–  Ag modifiĂ© pour augmenter prĂ©sentation CMH.I

‱  Formulation de l’Ag –  Adjuvants de type TH1

‱  Cytokines Th1

‱  PrĂ©sentation de l’Ag –  Favoriser la cross-prĂ©sentation

CTL Vaccins + adjuvant

TH1

RIC +RIH

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Vaccination ADN

‱  Concept de dix ans (Wolff, Science 1990) L’injection dans le muscle de un ou

plusieurs gĂȘnes sous forme plasmidique permet la pĂ©nĂ©tration de l’ADN dans le tissu et l’expression du gĂȘne par les cellules de ce tissu.

‱  Application Ă  la vaccination ImmunogĂ©nicitĂ© des protĂ©ines exprimĂ©es in situ

‱  DĂ©livrance intra-cellulaire de l’Ag favorise prĂ©sentation MHC classe I : + rĂ©ponses CTL

‱  RĂ©ponses variables selon

–  nature de l’Ag: 1.  Intracytoplasmique 2.  Membranaire 3.  SĂ©crĂ©tĂ©

–  DĂ©pend de la nature des cellules transfectĂ©es

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ModalitĂ©s d’injection de l’ADN

‱  ADN nu intramusculaire – Q = 100”g (souris) – + Cardiotoxine (modĂšles animaux) – ± adjuvants

‱  Electroporation – AprĂšs IM – PermĂ©abilisation membranes cellulaires – Q= 10”g

‱  Injection par jet – Biojector-2000 ; Dermojet – Injection sous pression sans aiguille – Q=10”g

‱  Biobalistique – Gene Gun, PowderJect – ADN sur billes d’or – Injection sous pression de gaz – Q= 1”g

‱  Autres: Patch, Dermographe

‱  Vectorisation de l’ADN – Liposomes, Virosomes, ISCOM – Vecteurs viraux ou bactĂ©riens

Gene gun (HĂ©lios Biorad)

PowderJet (PowderMed)

Biojector (Bioject)

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Vecteurs viraux

‱  Vecteurs viraux – AdĂ©novirus – RĂ©trovirus

‱  OncorĂ©trovirus MLV ‱  Lentivirus: HIV, SIV, FIV

– Poxvirus ‱ Vaccine : MVA, NYVAC ‱ Canarypox: ALVAC

– Parvovirus ‱  AAV (dĂ©pendant) ‱  MVM

– Herpùs HSV-1 – Sindbis – VSV – Rougeole (MV) – Sandaï – Poliovirus

‱  Augmente l’efficacitĂ© de transduction –  Permet de diminuer les quantitĂ©s d’ADN

‱  Renforce l’immunogĂ©nicitĂ©: –  « visibilitĂ© » des complexes ISCOM, des

vecteurs viraux ou bactĂ©riens –  Prise en charge prĂ©fĂ©rentielle par les APC

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Vecteurs viraux recombinants : Limite des Vecteurs viraux

‱  SĂ©curitĂ©: –  Risque de recombinaison avec virus sauvages –  Risque d’intĂ©gration (rĂ©tro – lenti )

‱  PrĂ©-immunitĂ© naturelle: –  vecteurs adĂ©novirus –  espĂšces virales nouvelles –  Modifications des dĂ©terminants antigĂ©niques

‱  ImmunitĂ© induite spĂ©cifique du vecteur: –  interdit des immunisations rĂ©pĂ©tĂ©es Prime-boost

Justification: Contournement de l ’immunitĂ© induite contre le 1er vecteur

Modalités Prime: J0 / Boost J30

Avantages: Expansion des lymphocytes mémoire à haute affinité

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Immunothérapies cellulaires

‱  Injection de DC prĂ©parĂ©es ex-vivo ‱  DC

– à partir des monocytes du sang pĂ©riphĂ©rique – Maturation des DC – Chargement antigĂšnes:

‱  Antigùne peptidique ‱  Lysat tumoral ‱  Transfection ‱  Transduction ‱  Fusion cellulaire

– Injections (SC, IV, Intra LN)

‱  Applications: –  Vaccination thĂ©rapeutique anti-tumorale

(50 essais cliniques en cours)

‱  Avantages –  Renforce efficacitĂ© de vaccination peptidique

‱  Limitations –  PrĂ©paration Ă  grande Ă©chelle

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Les nouveaux vaccins: Comment concilier Sécurité-Immunogénicité-RIC

VLP homologue DC VLP

hétérologue