Le développement de vaccins contre le paludisme - Conférence de la 1ère édition du Cours international « Atelier Paludisme » - MERCEREAU-PUIJALON Odile

1. atelier.paludisme@pasteur.mg
Le développement de
vaccins contre le
paludisme
Odile Puijalon
Immunologie Moléculaire des Parasites
CNRS URA 2581
Institut Pasteur- Paris

2. Le développement de vaccins
contre 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

3. Les arguments “pour”……
- l’infection naturelle induit une protection
- la vaccination ça marche!! On peut
induire une protection efficace dans
plusieurs modèles animaux (souris,
singes) et chez l’homme en injectant des
sporozoïtes irradiés par des rayons X

4. 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 que
plusieurs espèces parasitaires

5. immunité induite par sporozoïtes
irradiés
- 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

6. OUI
Avec des sporozoites irradiés, on peut
vacciner des volontaires contre P.
falciparum ou contre P. vivax
Mais
la logistique nécessaire est trop lourde
pour produire un vaccin utilisable à
grande échelle

7. les profils d’infection par P. falciparum chez
le singe Saimiri sciureus
diffèrent selon la souche
5 Quinimax
40
Souche atténuée Souche létale
4
30
parasitaemia (%)
3
20
2
1 10
0
0
0 10 20 30 0 2 4 6 8 10 12
days after i.v. inoculation days after i.v. inoculation

8. La primo-infection par une souche atténuée
protège contre la virulence de l’infection par une
souche létale chez le singe
Infection 2 par
une souche
létale
Infection 1 par
une souche
atténuée

9. Pour des raisons logistiques et de sécurité
dans la production de parasites
(sporozoïtes et stades sanguins) on ne
peut pas envisager d’utiliser une stratégie
de vaccination par souche atténuée
Pour produire un vaccin utilisable à grande
échelle, il faut utiliser des antigènes
parasitaires produits par d’autres moyens

10. Production d’antigènes
parasitaires pour la vaccination
Lesquels?
le génome du parasite code pour > 6300
protéines… Qui choisir ? Comment
choisir?
Comment les produire et/ou les proposer
au système immunitaire?

11. Les étapes vers le vaccin
1. Choix du stade / de l'étape que l'on veut cibler
2. Choix de l’antigène-cible
3. Détermination de la structure antigène
4. Production antigène
5. Vaccinologie: Immunisation / protection
6. Analyse du polymorphisme parasitaire
7. Essais vaccinaux chez l'homme

12. on peut envisager d’interférer à plusieurs étapes
X
STADES HEPATIQUES
X X
CYCLE pathologie
X
ERYTHROCYTAIRE
X X
CYCLE ASEXUE
X
SEXUE
X STADES SEXUÉS

13. inhibition des Ag
induisant une sur-
CTL, ADCC,
productionde cytokines
cytokines
pro-inflammatoires
Ac bloquant
l ’invasion
Ac bloquant la de l ’hépatocyte Ac bloquant
migration de invasion G.R.
l ’ookinète
ADCI
Ac bloquant la Opsonisation du Ac inhibant la
fécondation GR infecté cytoadhérence

14. 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….

15. 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)

16. 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)
Cytoadhérence
Temps 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)

17. 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 cibles
3. Antigène cible de l’immunité in duite par les
sporozoïtes irradiés
- idem 1

18. Différents antigènes-cibles pour
différentes stratégies
Prévenir l’infection : stades hépatiques: CSP, LSA3
Réduire la charge parasitaire en ciblant des
antigènes conservés
bloquer invasion GR par mérozoïte : MSP1, AMA-1
opsonisation GR parasités R23
opsonisation mérozoïtes et ADCI MSP3, GLURP
Réduire les conséquences pathologiques
bloquer cytoadhérence: adhésines PfEMP1

19. Production de l'antigène
clonage séquençage: structure
primaire
production antigène recombinant
bactéries, levures, cellules d’insecte,
lait, plantes….
synthèse chimique : peptide

20. Un vaccin induit une immunité de protection contre
les infections ultérieures
Une fois l’antigène choisi et caractérisé
il faut l’utiliser pour induire une réaction
immunologique protectrice
Anticorps bloquants
Anticorps opsonisants
Lymphocytes cytotoxiques
>>>>>>> travailler la “présentation” au système
immunitaire: vaccinologie

21. Développement de vaccins
Optimisation du mode d'administration
-- protéine, peptide, ADN, virus recombinants
-- dose injectée, nombre, intervalle
-- voie (i.m., s.c., p. o.)
-- adjuvant
Quantification des réponses immunes
ELISA, immunofluorescence
Mesure de l’efficacité de la réponse
in vitro : inhibition invasion, opsonisation G.R inf., ADCI
infection épreuve: protection in vivo chez le singe?

22. L’exemple de la CircumSporozoite
protéine
-Antigène majeur de la surface du
sporozoïte
- 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 souris
2. Lymphocytes cytotoxiques spécifiques de
la CS : protègent les souris contre
l’infection par des sporozoïtes

23. Développement en parallèle de vaccins anti
CS
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 étudiés
Plusieurs voies d’adminisitration

24. Développement en parallèle de vaccins
anti CS
- vaccination chez la souris
- Vaccination chez l’homme: >30 essais
cliniques 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 doses
Essai phase 3 en Gambie chez 306 adultes

25. Essais vaccinaux chez l'homme (1)
Adultes naïfs
dose, immunogénicité, toxicité, efficacité :
infection d'épreuve (spz ou stades sanguins)
Adultes en zone d’endémie
dose, immunogénicité, toxicité, réponse de
rappel?
efficacité contre infection naturelle = délai de
repositivation de l'infection sanguine

26. Essais vaccinaux chez l'homme (2)
Adolescents en zone d'endémie
protection contre accès clinique
Enfants 1-5 ans en zone d'endémie
protection contre accès clinique
Enfants 1mois-1 an (PEV-DTCP)
protection contre accès clinique simple puis
protection contre formes graves/mortalité

27. Essai de vaccination RTS,S
chez 306 adultes en Gambie
Protection de courte durée
Production Ac de
courte durée
Bojang et al Lancet 358, 1927, 2001

28. Les leçons de la CS protéine
Critères de choix “rationnel” convaincants
Pas de bon moyen de prédire
l’immunogénicité et la protection chez
l’homme
Protection induite est de courte durée

29. 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?

30. Protection… et protection!
Si Protection = prévenir l’accès grave et la mortalité
Une immunité de protection stérilisante ou réduisant
considérablement la charge parasitaire (= critère
utilisé pour les phases précliniques) est-elle
indispensable ??
L’immunité contre les formes graves s’acquiert vite!!!
Elle protège mais pas stérilisante:
Comment induire cette immunité par la
vaccination??Antigènes cibles?? Mécanismes??

31. En attendant le vaccin……