Le développement de vaccins contre le

paludisme

Odile Puijalon

Immunologie Moléculaire des ParasitesCNRS URA 2581

Institut Pasteur- Paris

atelier.paludisme@pasteur.mg

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……