V. CONCEVOIR ET DEVELOPPER DE NOUVEAUX VACCINS … · Expert Rev Vaccines. 2003 Apr;2(2):167-88 Une liste bien documentée figure dans la table I, p.81 de : • Burdin N, et al. Immunological

COLLÈGE DE FRANCE - Philippe KOURILSKYChaire D’immunologie Moléculaire

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Cours n°5Année : 2004/2005

V. CONCEVOIR ET DEVELOPPER DE NOUVEAUX VACCINS

B. Les adjuvantsC. Les formulationsD. Des difficultés considérables (exemple, le VIH)E. Aux limites de la vaccination et de la vaccinologie

VI. SOCIOLOGIE ET ETHIQUE DE LA VACCINATION

A. La sécurité : préoccupation première des pays développésB. Les actions internationales en direction des pays en voie

de développementC. Les questions d’éthique


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B. Les adjuvants

Les adjuvants sont entendus ici comme ayant un rôled’immunomodulation direct, contrairement aux systèmes de distribution / adressage


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1. Les adjuvants en cours de développement chez l’homme

La plupart ont été conçus de façon semi-empirique

• Kenney RT, Edelman R. Survey of human-use adjuvants. Expert Rev Vaccines. 2003 Apr;2(2):167-88

Une liste bien documentée figure dans la table I, p.81 de :

• Burdin N, et al. Immunological foundations to the quest for new vaccine adjuvants. - BioDrugs. 2004;18(2):79-93


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- Aujourd’hui, sont licenciés chez l’homme

Les sels d’aluminium (réponse de type Th2)

• Jordan MB, et al. Promotion of B cell immune responses via an alum-inducedmyeloi cell population. Science. 2004 Jun 18;304(5678):1808-10

MF59

Les virosomes : protéoliposomes constitués de glycoprotéines de la grippe intercalées dans un mélange de lipides naturels et synthétiques.

Sous-unité B de la toxine du choléra


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- Parmi les adjuvants en développement avancé ou prometteur figurent

Le MPL (issu de la détoxification du LPS de Salmonella) MPL est aussi développé dans une combinaison nommée DETOX. MPL stimule plutôt Th1.

Les exotoxines recombinantes (détoxifiées par mutation dirigée dans le site actif), du choléra (CT) et d’E.coli (LT)

• Peppoloni S, et al. Mutants of the Escherichia coli heat-labile enterotoxin as safe and strong adjuvants for intranasal delivery of vaccines. Expert Rev Vaccines. 2003 Apr;2(2):285-93


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Les saponines et QS21 dont des glycosides triterpeniques isolés de l’écorce d’un arbre

• Garcon N, Heppner DG, Cohen Development of RTS,S/AS02:a purified subunit-based malaria vaccine candidate formulated with a novel adjuvant Expert Rev Vaccines. 2003 Apr;2(2):231-8.

ASO2 est une émulsion qui contient le 3D-MPL et QS21.

Les CpG sont discutés plus loin


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2. Le ciblage des cellules critiques du système immunitaire

L’approche, plus « rationnelle » et moins empirique suivie aujourd’hui consiste à cibler des cellules clés du système immunitaire à l’aide de produits reconnus par les senseurs de l’infection, et ce de la façon la plus spécifique possible

- Ciblage des APC

Récepteurs du mannose et du fucose, récepteurs« Scavenger », TLR

Récepteurs des HSP, des corps apoptotiques, etc. des cytokines, chemokines.

• Bonifaz LC, et al In vivo targeting of antigens to maturing dendritic cells via the DEC-205 receptor improves T cell vaccination. J Exp Med. 2004 Mar 15;199(6):815-24.


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- Ciblage des NK, NKT et T

Exemple : Galoctosylceramide active les NKT qui activent les DC.

• Fujii S, et al Activation of natural killer T cells by alpha-galactosylceramide rapidly induces the full maturation of dendritic cells in vivo and thereby acts as an adjuvant for combined CD4 and CD8 T cell immunity to a coadministered protein. J Exp Med. 2003 Jul 21;198(2):267-79.

- Ciblage des T, des B, et de leurs versions : mémoires et régulatrices


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- Ciblage de l’immunité mucosale, notamment par le ciblage des cellules M de l’intestin

• Toka FN, et al Molecular adjuvants for mucosal immunity. Immunol Rev. 2004 Jun;199:100-12.

• Holmgren J, et al Mucosal adjuvants and anti-infection and anti-immunopathology vaccines based on cholera toxin, cholera toxin Bsubunit and CpG DNA.Expert Rev Vaccines. 2003 Apr;2(2):205-17


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3. Les TLR

Les TLR constituent une source potentielle majeure d’adjuvants

• Pulendran B. - Modulating vaccine responses with dendritic cells and Toll-like receptors. Immunol Rev. 2004 Jun;199:227-50.


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Bactériesintracell.

NOD

TregTh2

Th0Divers Virus M.Tuberculosis

DC-SIGNLectines-C,

IL-10TregZymosan, etc,2 - 1IL-12 faibleMyD88Th2Peptidoglycan2 - 6

Th0Lipoprotéines2IFNα, ILTh1 + biaiséLPS, etc.4

Th1 +++UPEC11IL-12MyD88Th1 +++ CTL faibleFlagellines5

IFNαTRIFTh1 +++ Présentations croisée, CTLARN double brin

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IFNα , IL1MyD88Th1 +++ Présentations croisée, CTLCpG, ADN, ARN

7,8,9

CytokinesSignalisationRéponse Motifs reconnus

TLR


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4. Les approches pharmacologiquesLa tendance à utiliser des analogues synthétiques croise la grande tradition pharmacologique, ses arsenaux de molécules et les tris à haut débit pour optimisation des pistes.

- Les imidizaquinolines activent TLR7-8

- TLR 4 est activé par le MPL et par une nouvelle classe d'analogues synthétiques du lipide A, les AGP(= aminoalkyl glucosaminide 4-phosphate)

• Baldridge JR et al Taking a Toll on human disease: Toll-like receptor 4 agonists as vaccine adjuvants and monotherapeutic agents. Expert Opin Biol Ther. 2004 Jul;4(7):1129-38.

• Evans JT, et al Enhancement of antigen-specific immunity via the TLR4ligands MPL adjuvant and Ribi.529. Expert Rev Vaccines. 2003 Apr2(2):219-29


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- TLR2 est activé par plusieurs ligands synthétiques (Pam-3-cys, glycoinositolphospholipides…).

- TLR9 est activé par les CpG, qui se prêtent également à une approche où la chimie de synthèse élaborée pour les oligonucleotides, domine.

Stimulent les B (IL-6) et les pDC (TNFα). ODN de type CActivent pDC (TNFα)(ou CpG-A). ODN de type KDifférentiation des APC(ou CpG-B). ODN de type D

• Klinman DM. Immunotherapeutic uses of CpG oligodeoxynucleotides. Nat Rev Immunol. 2004 Apr;4(4):249-58

Les résultats cliniques sont encourageants, (a) Hépatite B : amélioration de la rapidité de la réponse et du niveau des anticorps (b), grippe : résultats moins spectaculaires, mais positifs pour les situations de rappel.


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Dans un essai rétrospectif, CpG s'est avéré meilleur que MPL (qui cible TLR 4) pour la vaccination anti-HBV. De plus, un essai encourageant, toujours avec le vaccin hépatite B, a été fait chez des VIH séropositifsimmunocompromis. Ces effets positifs ont attribués à la stimulation des pDC

• Krieg AM. CpG motifs: the active ingredient in bacterial extracts? Nat Med. 2003 Jul;9(7):831-5.

Beaucoup de résultats chez la souris sont positifs

• Shah JA et al Dendritic cells are responsible for the capacity of CpG oligodeoxynucleotides to act as an adjuvant for protective vaccine immunity against Leishmania major in mice.J Exp Med. 2003 Jul 21;198(2):281-91


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- Les approches à haut débit requièrent des systèmes d’essais in vitro humains (puisque les modèles animaux ne sont pas prédictifs) et, bien évidemment automatisés.

La lecture des résultats pourra notamment se faire à partir d’études de transcriptions avec des puces.


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C. Les formulations

Il s’agit plus de systèmes d’encapsulation, d’adressage (géographique ; exemple : muqueuses) de libération contrôlée, etc., que d’adjuvants proprement dits, bien que :

- Ces dispositifs tendent à optimiser la réponse immunitaire ; ils ont donc une fonction d’adjuvantation.

- Ils incluent souvent des adjuvants.

• O'Hagan DT, Valiante NM. - Recent advances in the discovery and delivery of vaccine adjuvants. - Nat Rev Drug Discov. 2003 Sep;2(9):727-35


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1. Les systèmes particulaires

• O'Hagan DT, Singh M. - Microparticules as vaccine adjuvants and delivery systems. Expert Rev Vaccine, 2003, 2, 269-283

Emulsions, micro particules, ISCOMs, virosomes, VLP(virus-like particles) sont des structures dont la dimension est proche de celle des agents infectieux et qui sont donc ingérés efficacement par les APC.

MF59

Les polymères PLG


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2. Les systèmes bio-adhésifs

Ils sont développés de façon, par exemple, à retenir la préparation vaccinale dans la muqueuse nasale pour promouvoir la vaccination par voie nasale

• Singh M, et al. A novel bioadhesive intranasal delivery system for inactivated influenza vaccines. Control Release. 2001 Feb 23;70(3):267-76).

Ils sont expérimentés avec les mutants detoxifiés de LT


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3. Les dispositifs non invasifs

Les aérosols

Les injecteurs sans aiguille

Des injecteurs à usage unique


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- Deux voies sont aujourd’hui activement explorées

Des réseaux d’aiguilles minuscules

L’immunisation trans-cutanée avec des « patchs »• Guebre-Xabier M, et al. Immunostimulant patch containing

heat-labile enterotoxin from Escherichia coli enhances immune responses to injected influenza virus vaccine through activationof skin dendritic cells. J Virol. 2003 May;77(9):5218-25

• Glenn GM, et al. Transcutaneous immunization and immunostimulant strategies: capitalizing on the immunocompetence of the skin. Expert Rev Vaccines. 2003 Apr;2(2):253-67.

- Pour être complet, il faut citer la vaccination par voie alimentaireavec des aliments (tomates, bananes) transgéniques


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D. Des difficultés considérables (exemple, le VIH)

1. Le choix des antigènes vaccinaux

a) L’enveloppe est un choix évident • Derdeyn CA, et al. Envelope-constrained neutralization-sensitive

HIV-1 after heterosexual transmission.Science. 2004 Mar 26;303(5666):2019-22

Elle est hautement variable.

Elle est existe dans plusieurs conformations, dont certaines fugaces.

• Zolla-Pazner S. - Identifying epitopes of HIV-1 that induce protective antibodies. - Nat Rev Immunol. 2004 Mar;4(3):199-210


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b) Gag et Nef sont des sources d’épitopes T pour les CTL. Mais d’autres protéines sont aussi candidates, comme la polymérase, qui est particulièrement conservée, ou Tat

• Opi S, et al. Full-length HIV-1 Tat protein necessary for a vaccine.-Vaccine. 2004 Aug 13;22(23-24):3105-11)

• Frahm N, et al. Consistent cytotoxic-T-lymphocyte targeting of immunodominant regions in human immunodeficiency virusacross multiple ethnicities. J.Virol. 2004 Mar;78(5):2187-200.

La découverte récente que Vif se lie à APOBEC3G et induit sa dégradation, fait de Vif une cible pertinente.

• Marin M, et al. HIV-1 Vif protein binds the editing enzyme APOBEC3Gand induces its degradation Nat Med. 2003 Nov;9(11):1398-403.


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c) En fait, la biologie du VIH-1 est loin d’être entièrement déchiffrée

• Stevenson M. - Dissecting HIV-1 through RNA interference.-Nat Rev Immunol. 2003 Nov;3(11):851-8

d) L’épidémiologie est suivie au plan géographique comme au plan général. Il est clair que le virus s’adapte progressivement à la population humaine

• Brander C, Walker BD. - Gradual adaptation of HIV to human host populations: good or bad news? - Nat Med. 2003 Nov;9(11):1359-62


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2. Le profil immunologique des défenses naturelles

Il a fait l’objet d’études très détaillées

Production d’anticorps de divers types : neutralisants, IgA, etc.

Production de CTL et TCD4+

Suivi des populations immunitaires variées.

Variations d’épitopes (anticorps, CTL) sous la pression immunitaire, etc.


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Il n’empêche que de nouvelles observations importantes continuent d’être faites

Le rôle des cellules NK chez des individus exposés mais non infectés.

• Scott-Algara D, et al. Cutting edge: increased NK cell activity in HIV-1-exposed but uninfected Vietnamese intravascular drug users. J Immunol. 2003 Dec 1;171(11):5663-7.


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Le rôle des TLR dans l’infection VIH commence seulement à être étudié :

• Equils O, et al. Rac1 and Toll-IL-1 receptor domain-containing adapter protein mediate Toll-like receptor 4 induction of HIV-long terminal repeat. - J Immunol. 2004 Jun 15;172(12):7642-6

De même pour le rôle des Treg

• Aandahl EM, et al. Human CD4+ CD25+ regulatory T cells control T-cell responses to human immunodeficiency virus and cytomegalovirus antigens.- J Virol. 2004 Mar;78(5):2454-9

• Weiss L, et al. Human immunodeficiency virus-driven expansion of CD4+CD25+ Regulatory T cells Which Suppress HIV-specific CD4 T-cell Responses in HIV-infected Patients.- Blood. 2004 Jul 22


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• Kinter AL, et al. CD25(+)CD4(+) regulatory T cells from the peripheral blood of asymptomatic HIV-infected individuals regulate CD4(+) and CD8(+) HIV-specific T cell immune responses in vitro and are associated with favorable clinical markers of disease status.J Exp Med. 2004 Aug 2;200(3):331-43.

• Oswald-Richter K,et al. HIV Infection of Naturally Occurring and Genetically Reprogrammed Human Regulatory T-cells. -PLoS Biol. 2004 Jul;2(7):E198


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3. Le choix du véhicule vaccinalTout ce qui pouvait être utilisé, ou presque, l’a été

Exemple : • McConkey SJ, et al. Enhanced T-cell immunogenicity of plasmid DNA

vaccines boosted by recombinant modified vaccinia virus Ankara in humans. Nat Med. 2003 Jun;9(6):729-35.

L’approche vaccin vivant atténué est aujourd’hui éliminée

Un vecteur possiblement intéressant est la rougeole• Lorin C, et al. A single injection of recombinant measles virus

vaccines expressing human immunodeficiency virus (HIV) type 1 clade B envelope glycoproteins induces neutralizing antibodies and cellular immune responses to HIV. J Virol. 2004 Jan;78(1):146-57.


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4. Adjuvants, mode d’administration

Ici encore, chez l’animal tout au moins, tout ce qui pouvait être essayé, l’a été.

L’immunité mucosale• Belyakov IM, Berzofsky JA. - Immunobiology of mucosal HIV

infection and the basis for development of a new generation ofmucosal AIDS vaccines. - Immunity. 2004 Mar;20(3):247-53


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5. Les développements cliniques

Ils sont d’une extrême difficulté et combinent plusieurs problèmes majeurs liés

Le nombre des candidats vaccins possibles

A la distribution géographique des variants et des clades

A la complexité et à la difficulté des essais eux-mêmes

Nombreuses questions d’éthique


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a) Les essais de phase I et II

Plus de 30 candidats sont en phase I.

b) Les essais de phase III

La lourdeur et le coût de ces essais provoquent de nombreuses discussions et polémiques.

• Burton DR, et al. Public health. A sound rationale needed for phase III HIV-1 vaccine trials.- Science. 2004 Jan 16;303(5656):316


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6. Quelle perspective pour un vaccin anti-SIDA ?

• Desrosiers RC. - Prospects for an AIDS vaccine.-Nat Med. 2004 Mar;10(3):221-3.

• Emini EA, Koff WC. - AIDS/HIV. Developing an AIDS vaccine: need, uncertainty, hope.- Science. 2004 Jun 25;304(5679):1913-4

Si le deuxième article développe un point de vue conventionnel, le premier est un appel au retour aux questions scientifiques fondamentales.

• Pantaleo G, Koup RA. - Correlates of immune protection in HIV-1infection: what we know, what we don't know, what we should know. Nat Med. 2004 Aug;10(8):806-10.


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E. Aux limites de la vaccination et de la vaccinologie1. La prise en compte des différences individuelles

On peut imaginer que pour des raisons de sécurité et/ou d’efficacité, on se dirige à l’avenir vers

Un typage individuel

Des vaccins plus ou moins à la carte

Cette question est déjà posée en terme de médicament et prise en compte par certains groupes industriels. Elle soulève de difficiles problèmes au niveau des développements cliniques qui pourraient être partiellement levés

Au niveau réglementaire

Au niveau analytique et technique• Marshall E. - Preventing toxicity with a gene test.-

Science. 2003 Oct 24;302(5645):588-90.


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2. L’extension de la vaccination à l’immunothérapie

- Dans le domaine dit « préventif » lorsqu’une part importante de la population est infectée de façon non symptomatique

Vaccinations thérapeutiques contre les agents infectieux en développement pour le SIDA notamment

Vaccinations thérapeutiques contre les maladies auto-immunes.


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- Vaccination contre les maladies dégénératives du système nerveux

• Dumoulin M, et al. A camelid antibody fragment inhibits the formation of amyloid fibrils by human lysozyme.-Nature. 2003 Aug 14;424(6950):783-8

• Monsonego A, Weiner HL. - Immunotherapeutic approaches to Alzheimer's disease.- Science. 2003 Oct 31;302(5646):834-8

• Cohen FE, Kelly JW. - Therapeutic approaches to protein-misfolding diseases.- Nature. 2003 Dec 18;426(6968):905-9.

- Vaccinations anti-drogues ??? Anti-cholesterol ??? etc.• Davidson MH, et al. The safety and immunogenicity of a CETP

vaccine in healthy adults. - Atherosclerosis. 2003 Jul;169(1):113-20

CETP = Cholesterol Ester Transfer Protein


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VI. SOCIOLOGIE ET ETHIQUE DE LA VACCINATIONA. La sécurité : préoccupation première des pays

développés

1. Particulièrement sensible pour les vaccins

- Particulièrement sensible pour ceux qui sont administrés à des individus sains et notamment des enfants.

- Recherche de réactivités croisées, négatives, mais aussi parfois positives.

• Binder CJ, et al. Pneumococcal vaccination decreases atherosclerotic lesion formation: molecular mimicry between Streptococcus pneumoniae and oxidized LDL.Nat Med. 2003 Jun;9(6):736-43.


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-Mais : les inconnues et surprises de la science.

Vaccination ADN, Thérapie génique.

• Wu X, et al. Transcription start regions in the human genome are favored targets for MLV integration.- Science. 2003 Jun 13;300(5626):1749-51.

La découverte inattendue d’une protéine (CPR-3) codée par l’ARN anti sens de PR-3

• Pendergraft WF 3rd, et al. Autoimmunity is triggered by cPR-3(105-201), a protein complementary to human autoantigen proteinase-3 Nat Med. 2004 Jan;10(1):72-9.

Commentaire Shoenfeld Y. The idiotypic network in autoimmunity: antibodies that bind antibodies that bind antibodies. Nat Med. 2004 Jan;10(1):17-8


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- Il y a toujours une prise de risque dans l’innovation.

Acceptabilité sociale de cette prise de risques ? La question renvoie notamment :

Au principe de précaution,

A la juridiciarisation des questions touchant aux risques réels ou hypothétiques.


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2. La sécurité individuelle avant la sécurité collective ?Heureusement, il existe une marge de non-couverture de 5 à 10% d’une population avant que le risque collectif de dissémination d’un pathogène ne soit significatif.

- La couverture contre le virus de l’hépatite B

- La vaccination MMR (Measles-Mumps-Rubella) en Grande-Bretagne

- La polémique avait été nourrie par un article de • Wakefield AJ, et al. Ileal-lymphoid-nodular hyperplasia,

non-specific colitis, and pervasive developmental disorder in children. - Lancet. 1998 Feb 28;351(9103):637-41.

• Retraction in: Murch SH,et al. Lancet. 2004 Mar 6;363(9411):750.

Dix des douze auteurs ont rétracté et des conflits d’intérêt semblaient exister.


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Une autre polémique met en cause le thimerosal, un conservateur à base de sels de mercure utilise dans plusieurs vaccins liquides.

Un groupe de pression a proposé que le thimerosal soit responsable de l’accroissement du nombre des cas d’autisme

Le Danemark a éliminé le thimérosal des vaccins dès 1992 ; pourtant, les cas d’autisme continuent à augmenter (Cf. Science. 2003 Sep 12;301(5639):1454-5 - Stokstad E. -Epidemiology. Vaccine-autism link dealt blow).

Aux USA (où de nombreux recours en justice sont en cours), la polémique se poursuit

• Clements CJ. Related - The evidence for the safety of thiomersal in newborn and infant vaccines. Vaccine. 2004 May 7;22(15-16):1854-61

L’OMS a maintenu l’usage du thiomérosal / thimerosal pour les vaccines destinés aux PED


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En France, puis dans d’autres pays, c'est l'alum qui est maintenant mis en cause

• Jefferson T, al al Adverse events after immunisation with aluminium-containing DTP vaccines: systematic review ofthe evidence. Lancet Infect Dis. 2004 Feb;4(2):84-90

- Vers une évolution de la logique juridique ?

- Vers un modèle probabiliste ?


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3. La sécurité locale avant la sécurité globale ?

Une attention plus forte est portée aux problèmes de sécurité locaux rapprochés, plutôt qu’aux problèmes globaux ou mondiaux. On en trouve un exemple frappant avec le bioterrorisme.

• Ferguson NM, et al. Planning for smallpox outbreaks.-Nature. 2003 Oct 16;425(6959):681-5

4. Les intérêts financiers et les pressions idéologiques avant la sécurité collective ?


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5. La perception de la globalisation du risque infectieux s’est toutefois développée, notamment à cause du début d’épidémie de SRAS et des risques d’épidémie de grippe sévère d’origine aviaire.

• Webby RJ, Webster RG. - Are we ready for pandemic influenza? Science. 2003 Nov 28;302(5650):1519-22.


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6. Les questions réglementaires

a) Dans le cas de la grippe, problèmes liés à la génétique inverse (législation européenne sur les GMO, brevets),

• Ault A. Related Vaccines. Shifting tactics in the battle against influenza. -Science. 2004 Feb 27;303(5662):1280

• Ready T. Race for pandemic flu vaccine rife with hurdles. -Nat Med. 2004 Mar;10(3):214


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b) Dans la lutte contre le SIDA, les perspectives positivesouvertes par les microbicides se heurtent au poids des réglementations.

• Coplan PM, et al. Public health. Regulatory challenges inmicrobicide development. Science. 2004 Jun 25;304(5679):1911-2


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c) Des réactions sociales vis-à-vis de la réglementation.

• Basu P, Cancer patients sue [the US Food and Drug Administration (FDA)] for access to experimental drugs - Nature 2003 October Volume 9 Number 10 p 1231


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B. Les actions internationales en direction des pays en voie de développement

1. La situation sanitaire dans les PED

2. L’éradication de la variole et de la polio

3. GAVI

4. Les mobilisations internationales autour du SIDA et des maladies négligées.

5. Le rôle des industriels et la question des brevets.


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C. Les questions d’éthique

• Grady C. - Ethics of vaccine research.- Nat Immunol. 2004 May;5(5):465-8

Réglementation et éthique

• Kourilsky Ph. “L’éthique du Nord sacrifie les malades du Sud”Le Monde fevrier 2004” (www.lemonde.fr)

• Kourilsky Ph. - “Vaccination : quand l’éthique devientimmorale” Pour la science n° 322 (page 8-12) - Août 2004

Documents

V. CONCEVOIR ET DEVELOPPER DE NOUVEAUX VACCINS … · Expert Rev Vaccines. 2003 Apr;2(2):167-88 Une liste bien documentée figure dans la table I, p.81 de : • Burdin N, et al. Immunological