Le développement de vaccins contre le
paludisme
Odile Puijalon
Immunologie Moléculaire des ParasitesCNRS URA 2581
Institut Pasteur- Paris
Le développement de vaccinscontre le paludisme
1. Un vaccin contre le paludisme est-il possible?
2. Le développement de vaccins:
- les choix stratégiques- les étapes successives du développement- les obstacles
3. L’état d’avancement des essais cliniques
Les arguments “pour”……
- l’infection naturelle induit une protection
- la vaccination ça marche!! On peutinduire une protection efficace dansplusieurs modèles animaux (souris, singes) et chez l’homme en injectant des sporozoïtes irradiés par des rayons X
Les arguments “contre” …des pessimistes
L’immunité naturelle n’est pas stérilisante, ne protège pas contre les surinfections et a besoin d’être entretenue
Il existe un TRES grand nombre de souches
Plusieurs vaccins nécessaires parce queplusieurs espèces parasitaires
immunité induite par sporozoïtesirradiés
- contre P. falciparum ou contre P. vivax> ≥ 1000 piqûres> voie intraveineuse> aucun adjuvant nécessaire> sporozoïtes vivants (développement inta-hépatocyte bloqué stade précoce)
> protection stérile, spécifique de stade> protection contre plusieurs souches> durée > 1an
OUI
Avec des sporozoites irradiés, on peutvacciner des volontaires contre P. falciparum ou contre P. vivax
Maisla logistique nécessaire est trop lourde
pour produire un vaccin utilisable àgrande échelle
les profils d’infection par P. falciparum chez le singe Saimiri sciureus diffèrent selon la souche
para
sita
emia
(%
)
Souche létaleSouche atténuée
1210864200
10
20
30
40
days after i.v. inoculation
Quinimax
30201000
1
2
3
4
5
days after i.v. inoculation
Infection 1 par une souche
atténuée
Infection 2 par une souche
létale
La primo-infection par une souche atténuéeprotège contre la virulence de l’infection par une
souche létale chez le singe
Pour des raisons logistiques et de sécuritédans la production de parasites(sporozoïtes et stades sanguins) on nepeut pas envisager d’utiliser une stratégiede vaccination par souche atténuée
Pour produire un vaccin utilisable à grandeéchelle, il faut utiliser des antigènesparasitaires produits par d’autres moyens
Production d’antigènesparasitaires pour la vaccination
Lesquels?
le génome du parasite code pour > 6300protéines… Qui choisir ? Comment choisir?
Comment les produire et/ou les proposerau système immunitaire?
Les étapes vers le vaccin
1. Choix du stade / de l'étape que l'on veut cibler2. Choix de l’antigène-cible3. Détermination de la structure antigène4. Production antigène 5. Vaccinologie: Immunisation / protection6. Analyse du polymorphisme parasitaire7. Essais vaccinaux chez l'homme
CYCLESEXUE
CYCLECYCLEERYTHROCYTAIREERYTHROCYTAIRE
ASEXUEASEXUE
STADES HEPATIQUES
STADES SEXUÉS
X
XX X
XX
on peut envisager d’interférer à plusieurs étapes
pathologie
X
X
Ac bloquant l ’invasion
de l ’hépatocyte
CTL, ADCC, cytokines
Ac bloquant invasion G.R.
Ac inhibant la cytoadhérence
Opsonisation du GR infecté
ADCI
Ac bloquant la fécondation
Ac bloquant la migration de l ’ookinète
inhibition des Ag induisant une sur-
productionde cytokines pro-inflammatoires
Bonnes et mauvaises nouvelles
-- On peut interférer à de nombreuses étapes du cycle avec des réponses immunes
-- Grand nombre de mécanismes protecteurs potentiels
-- Grand nombre d ’Ag à chaque stade
Beaucoup de possibilités…… beaucoup de pistes à explorer….
Pour faire un vaccin, il faut disposer
-- d'antigènes (parasites et/ou antigènes recombinants ou peptides)
-- d'animaux que l'on peut immuniser
-- d'une manière de mesurer la protection (infection expérimentale ou tests in vitro)
contraintes- spécificité hôte restreinte (P. falciparum ne se
développe que chez l’homme ou un hôte expérimental primate)
- différences entre espèces plasmodiales: modélisation animale difficile à interpréter
Cellule cible (réticulocyte vs normocytes)CytoadhérenceTemps génération (24h Pl. murins /48 h P. fc)
- difficultés d’accès aux divers stades de développement (et donc pour mesurer les effets des réponses immunes induites par les vaccins)
Critères de choix de l’antigène 1. Antigène cible d’un effecteur de l'immunité naturelle
acquise en zone d’endémie- comprendre cette protection - disséquer les mécanismes en jeu - identifier les antigènes cibles
2. Antigène cible d’un mécanisme (anticorps ou cellule cytotoxique) réduisant la charge parasitaire in vitro
- identifier les antigènes cibles3. Antigène cible de l’immunité in duite par les
sporozoïtes irradiés- idem 1
Différents antigènes-cibles pour différentes stratégies
Prévenir l’infection : stades hépatiques: CSP, LSA3Réduire la charge parasitaire en ciblant des
antigènes conservésbloquer invasion GR par mérozoïte : MSP1, AMA-1opsonisation GR parasités R23
opsonisation mérozoïtes et ADCI MSP3, GLURP
Réduire les conséquences pathologiquesbloquer cytoadhérence: adhésines PfEMP1
Production de l'antigène
clonage séquençage: structure primaire
production antigène recombinantbactéries, levures, cellules d’insecte, lait, plantes….
synthèse chimique : peptide
Un vaccin induit une immunité de protection contreles infections ultérieures
Une fois l’antigène choisi et caractériséil faut l’utiliser pour induire une réaction immunologique protectriceAnticorps bloquantsAnticorps opsonisantsLymphocytes cytotoxiques
>>>>>>> travailler la “présentation” au système immunitaire: vaccinologie
Développement de vaccinsOptimisation du mode d'administration
-- protéine, peptide, ADN, virus recombinants-- dose injectée, nombre, intervalle -- voie (i.m., s.c., p. o.)-- adjuvant
Quantification des réponses immunesELISA, immunofluorescence
Mesure de l’efficacité de la réponsein vitro : inhibition invasion, opsonisation G.R inf., ADCIinfection épreuve: protection in vivo chez le singe?
L’exemple de la CircumSporozoiteprotéine
-Antigène majeur de la surface dusporozoïte
- Toutes les espèces de Plasmodium possèdent une CS protein
1. Anticorps spécifiques de la CS bloquent l’invasion de l’hépatocyte in vitro et
in vivo chez la souris2. Lymphocytes cytotoxiques spécifiques de
la CS : protègent les souris contre l’infection par des sporozoïtes
Modèles murins: P. yoellii , P. berghei,Modèles simiens P. Knowlesi (singe Rhésus)Homme (P. falciparum, P. vivax)Présentation Ag: protéines recombinantes,
protéine entière, régions particulières, peptides synthétiques, vaccination ADN, virus vaccine recombinant, clonage chez la chèvre (production dans le lait), dans les plantes
Dizaine d’adjuvants étudiésPlusieurs voies d’adminisitration
Développement en parallèle de vaccins anti CS
Développement en parallèle de vaccinsanti CS
- vaccination chez la souris
- Vaccination chez l’homme: >30 essaiscliniques phases I et II, >10 phases III
- Le plus “prometteur” RTS,S en adjuvant AS02 de Smith Kline Beecham> 50% protection chez volontaires armée
américaine même après 2 dosesEssai phase 3 en Gambie chez 306 adultes
Essais vaccinaux chez l'homme (1)Adultes naïfs
dose, immunogénicité, toxicité, efficacité : infection d'épreuve (spz ou stades sanguins)
Adultes en zone d’endémiedose, immunogénicité, toxicité, réponse de
rappel? efficacité contre infection naturelle = délai de
repositivation de l'infection sanguine
Essais vaccinaux chez l'homme (2)
Adolescents en zone d'endémieprotection contre accès clinique
Enfants 1-5 ans en zone d'endémieprotection contre accès clinique
Enfants 1mois-1 an (PEV-DTCP)protection contre accès clinique simple puis protection contre formes graves/mortalité
Production Ac de courte durée
Protection de courte durée
Essai de vaccination RTS,S chez 306 adultes en Gambie
Bojang et al Lancet 358, 1927, 2001
Les leçons de la CS protéine
Critères de choix “rationnel” convaincants
Pas de bon moyen de prédirel’immunogénicité et la protection chez l’homme
Protection induite est de courte durée
Repenser les objectifs visés?
Vaccin protégeant TOUS contre TOUT et TOUJOURS = parfait!!!
Mais le monde parfait n’existe pas
>>>> Redéfinir les priorités et repenser les stratégies/critères de choix?
Protection… et protection!Si Protection = prévenir l’accès grave et la mortalité
Une immunité de protection stérilisante ou réduisantconsidérablement la charge parasitaire (= critèreutilisé pour les phases précliniques) est-elleindispensable ??
L’immunité contre les formes graves s’acquiert vite!!! Elle protège mais pas stérilisante:
Comment induire cette immunité par la vaccination??Antigènes cibles?? Mécanismes??
En attendant le vaccin……
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