1.2.3. LES NOUVEAUX VACCINS

1.2.3.1. L'immunothérapie génique

Le principe de l'immunothérapie utilisée contre les tumeurs est de stimuler le système immunitaire afin de s'opposer à la croissance des cellules cancéreuses.

Les tumeurs se développent généralement à partir de cellules dans lesquelles s'accumulent des anomalies actuellement identifiées concernant des gènes codant pour des protéines impliqués dans la différenciation, la prolifération cellulaire ou le contrôle du cycle.

Certaines de ces protéines sont des facteurs de croissance comme lefibroblast growth factor (FGF), des récepteurs comme Her-2/neu, des tyrosine-kinases comme abelson (ABL), des facteurs de transcription comme myc ou des suppresseurs de tumeurs comme la protéine codée par le gène P 53.

La surexpression de protéines normales ou la production de protéines anormales peuvent conduire à une présentation antigénique de ces produits à la surface des cellules tumorales ; elles peuvent alors être reconnues par le système immunitaire.

" L'utilisation de cellules dendritiques^44(*), préalablement incubées avec les protéines ou les peptides tumoraux, ou dans lesquelles auront été introduits les gènes codant les peptides est particulièrement prometteuse.

Des cellules tumorales modifiées par les gènes codant la molécule B 7 ou des cytokines comme le GM-CSF (granolocyte macrophage colony stimulating factor) ou l'IL 2 (interleukine 2) pourraient être également injectées aux patients.

La GM-CSF sécrétée peut activer et recruter des cellules présentant l'antigène tandis que la présence de la molécule B 7 et de l'IL 2 peut stimuler les réponses lymphocytaires. Enfin, il serait possible de restaurer la présentation des antigènes tumoraux en injectant aux patients de l'ADN codant des antigènes tumoraux ou encore les molécules HLA (human leucocyte antigen) ".^45(*)

1.2.3.2. La vaccination génique

Il s'agit d'une vaccination à base d'ADN " nu ". Les vaccins à ADN sont le résultat d'une découverte fortuite. En 1988, une équipe de chercheurs de l'Université du Wisconsin en collaboration avec la société Vical travaillait sur la pénétration de l'ADN de plasmide dans les cellules, dans un but de thérapie génique. À leur grande surprise, de l'ADN " nu " (qui n'est inclus dans aucun organisme) simplement injecté en solution saline dans les cellules musculaires, s'est montré capable de s'exprimer, produisant les protéines correspondantes, mais sans s'intégrer au génome humain. C'est sur cette capacité que repose le principe de la vaccination à ADN.

Elle consiste à introduire dans l'organisme animal ou humain une partie du matériel génétique de l'agent pathogène. Dans le cas du matériel génétique du virus contre lequel on recherche l'immunisation, on prélève la fraction d'ADN codant pour la protéine susceptible de déclencher une réaction immunitaire protectrice (antigène). On l'introduit ensuite dans un plasmide (fragment d'ADN circulaire) que l'on fait se multiplier dans des bactéries. Après extraction et purification, celui-ci est introduit dans l'organisme où il est capable de pénétrer dans les cellules. L'ADN du pathogène s'exprime alors dans le noyau des cellules. Il y a production d'antigène ; celui-ci est présenté au système immunitaire et déclenche une réponse. L'antigène viral provoque une double réponse immunitaire. D'une part, la production d'anticorps capables, lors d'une infection, de reconnaître spécifiquement cet antigène sur le virus ; d'autre part, l'apparition de lymphocyte T cytotoxiques (CTL) dont le rôle est de détruire les cellules infectées par le virus.

Cette technique peut théoriquement permettre de vacciner contre toutes les maladies infectieuses.

Les avantages de la vaccination à ADN sont multiples :

- la réponse immunitaire provoquée est de longue durée ;

- il n'y pas de risque d'infection par un agent adventice puisque le vaccin est composé d'ADN. Il n'y pas d'effets secondaires ;

- le vaccin peut être " multicible " : on peut réaliser des " cocktails " de vaccins où plusieurs gènes, codant pour des protéines de différents pathogènes seraient introduits en même temps, ce qui rendrait inutiles des injections multiples. Certains vaccins " multicibles " existent actuellement (DT polio, par exemple) mais d'autres sont irréalisables à cause d'incompatibilités entre les préparations ;

- le vaccin à ADN est chimiquement défini et thermiquement stable ce qui réduit la nécessité de maintenir la chaîne du froid ;

- sa préparation est standardisée : le procédé reste le même quelle que soit la maladie. Seul change le fragment d'ADN du pathogène à cloner dans le plasmide. D'où une économie d'échelle pour la fabrication et des coûts moindres.

Chez l'animal, les vaccins à ADN ont donné des résultats probants pour un grand nombre de maladies, notamment la grippe chez les primates, le paludisme, le VIH chez la souris.

Toutefois, en l'état actuel des choses, plusieurs problèmes se posent :

- si le plasmide étranger s'intègre à l'ADN de la cellule hôte en certains endroits, on ne peut écarter l'hypothèse qu'il active un oncogène, gène déclencheur de cancer ou, à l'inverse, inhibe l'action d'un gène suppresseur du cancer. Même si ce risque semble très théorique aux chercheurs, il doit être très rigoureusement évalué ;

- les connaissances des mécanismes entrant en jeu lorsqu'on injecte l'ADN doivent être approfondies. En effet, si l'on a la preuve que le plasmide pénètre bien dans le noyau des cellules musculaires, puisque la protéine produite est retrouvée à l'intérieur de ces mêmes cellules, on ne sait pas encore très bien comment le système immunitaire prend connaissance de sa présence.

Normalement, la réaction du système immunitaire est provoquée par la " présentation " de l'antigène par des cellules spécialisées. Celles-ci incorporent les substances étrangères qui pénètrent dans l'organisme et en montrent des fragments à leur surface pour informer le reste du système. Cette présentation nécessite l'intervention de molécules dites de classe I et II du complexe majeur d'histocompatibilité. Or, leur présence à la surface des cellules musculaires est loin d'être établie. Il se pourrait que la présentation de l'antigène soit réalisée par les cellules de Langerhans situées, entre autres, dans la peau. L'efficacité du " pistolet à gènes "^46(*) qui, projette l'ADN vers le derme, est en faveur de cette hypothèse.

- Il faut également améliorer les formes d'administration des vaccins à ADN par voie nasale et orale. En effet, une bonne immunité au niveau des muqueuses est indispensable pour se défendre, par exemple, contre le VIH. Or il n'est pas évident qu'une injection dans le muscle puisse déclencher une réponse au niveau de l'estomac, de l'intestin, des voies respiratoires, de l'appareil génital, etc.

Le vaccin contre la grippe prouve qu'il est possible d'avoir une bonne protection contre une maladie respiratoire, via, probablement des anticorps transportés par le sang jusqu'au site d'infection. Mais dans la majorité des cas, la réponse risque de ne pas être optimale : l'encapsulation de l'ADN, au moyen, par exemple de liposomes, permettant son administration par voie nasale ou orale et facilitant sa pénétration au niveau des muqueuses doit être perfectionnée. Il ne s'agirait plus alors d'ADN vraiment nu.

- Si les résultats obtenus sur les animaux sont probants, l'efficacité du vaccin à ADN chez l'homme n'est pas encore prouvée.

En 1998, des résultats ont été publiés pour cinq essais cliniques :

  paludisme (US Navy/Vical/Pasteur Mérieux Connaught) ;

  grippe (Merk) ;

  HBV (Glaxo Welcome /PowderJect)

  HIV (David Weiner / Apollon)

  HIV (Britta Wahren).

Les chercheurs ont conclu à la bonne tolérance des vaccins à ADN et à une réponse immunitaire jugée " satisfaisante ".

Les premiers essais cliniques de phase II, pour la grippe et le paludisme pourraient débuter l'année prochaine.

Ils devraient permettre une meilleure évaluation de l'efficacité des vaccins à ADN ainsi que des doses à administrer à l'homme pour que l'immunisation soit suffisante (si cette quantité est trop importante, la vaccination à ADN risquerait en effet de ne pas être économiquement envisageable).

LE DERNIER ÉTAT DES RECHERCHES

Une équipe de recherche regroupant notamment des chercheurs du National Marine Research Center, du Centre de Recherche Médical sur les Maladies Infectieuses de l'Armée de Terre américaine, de la firme américaine Vical et de Pasteur Mérieux Connaught (groupe Rhône-Poulenc), publie dans la revue Science du 16 octobre 98 les résultats des essais d'un nouveau vaccin à ADN nu contre lepaludisme (ou encore malaria). Ces essais ont été menés sur des sujets sains et portent sur l'innocuité et l'immunogénicité, c'est-à-dire la réponse immune des lymphocytes T cytotoxiques (CTL) " Killer ".

Le terme de vaccin à ADN nu fait référence à l'administration des plasmides eux-mêmes. Selon l'article publié, la plupart des 20 sujets vaccinés avec ce vaccin à ADN contre le paludisme ont développé une réponse de variabilité du dosage des CTL. En se fondant sûr ces résultats prometteurs, les chercheurs étudient actuellement l'action préventive de ce vaccin.

Ces corecherches ont pour objectif le développement d'un vaccin à ADN avec pour modèle le paludisme, qui est une maladie infectieuse touchant de nombreux soldats de l'Armée de Terre américains. C'est la première fois que l'on publie les effets d'un vaccin du paludisme sur des sujets sains. De son côté, Vical entre dans les phases I et II de développement, notamment de " Allovectin 7 " " Leuvectin " un vaccin à base de complexes ADN-lipides adaptés aux cellules cancéreusesou encore de Vaxid, un vaccin à ADN à de type plasmide. Pour sa part, Pasteur Mérieux Connaught a acquis la licence sur la commercialisation de vaccins à ADN pour certaines maladies infectieuses, et qui sont développés par Vical.

Source : Vigie Médecine Pharmacie. N° 39 février 1999.

1.2.3.3. L'utilisation de la connaissance du génome pour la découverte de nouveaux vaccins " traditionnels "

Les progrès pouvant être réalisés dans la découverte de nouveaux vaccins sont liés à la connaissance progressive du génome (c'est-à-dire de l'ensemble des gènes) des bactéries et, bientôt, des parasites.

Cette connaissance permet d'identifier les composantes les plus pertinentes pour un vaccin, c'est-à-dire celles qui entraînent une réponse immunitaire.

L'identification des gènes d'une bactérie a pour corollaire la connaissance des protéines codées par ces gènes. Or ces protéines constituent des antigènes^48(*) potentiels qu'il convient de tester.

La connaissance du génome a donné aux chercheurs la possibilité de fabriquer les multiples protéines d'une bactérie, un gène constituant en quelque sorte la recette de confection d'une protéine.

Les chercheurs produisent les protéines d'une bactérie qui, en qualité d'antigènes potentiels, sont considérés comme d'éventuels candidats vaccins.

Si l'une de ces protéines est un antigène d'intérêt, elle déclenchera, lors de son injection dans un organisme, une réponse immunitaire protectrice ; cet organisme, sera, à l'avenir, immunisé contre l'infection dont est responsable la bactérie.

On peut donner deux exemples très récents de l'utilisation de la connaissance des génomes des bactéries pour la mise au point de vaccins.

 L'ulcère de l'estomac

En juillet 1997, a été publiée la séquence complète du génome de Helicobacter pylori, bactérie responsable des ulcères de l'estomac. Cette découverte a fourni des informations globales sur les possibles facteurs de virulence, le métabolisme de la bactérie, l'organisation du génome. Elle a surtout fourni des outils de recherche très intéressants pour l'identification des protéines codées par les gènes deHelicobacter Pylori, en particulier de celles permettant à la bactérie de survivre, se multiplier et s'implanter au niveau de la muqueuse gastrique. Elle a également permis la mise en place par les industriels (Astra et Pasteur-Mérieux-Connaught/OraVax) de stratégies d'envergure visant à identifier de façon systématique des antigènes protecteurs et des cibles thérapeutiques d'intérêt.

La recherche d'antigènes protecteurs est passée par l'identification des protéines spécifiques à Helicobacter pylori qui sont des antigènes potentiels.

Les gènes ont été amplifiés par PCR (polymerase chain reaction), clonés et introduits dans des souches bactériennes. Ces bactéries ont produit des protéines qui ont été purifiées et dont le pouvoir " protecteur " a été testé chez la souris^49(*).

Ayant travaillé sur l'implantation de Helicobacter pylori au niveau de la muqueuse gastrique, la société Astra a annoncé que les premiers tests de vaccin contre l'ulcère de l'estomac sur des volontaires commenceraient dans les mois à venir. Le vaccin mis au point stimulerait le système immunitaire pour qu'il crée des anticorps empêchant les bactéries Helicobacter pylori de se fixer dans la muqueuse de l'estomac. Pasteur-Mérieux-Connaught/OraVax a déjà réalisé des essais de phase I/II.

 La tuberculose

Des scientifiques de l'Institut Pasteur ont récemment identifié un gène de virulence du bacille de la tuberculose. L'inactivation de ce gène atténue le pouvoir pathogène du bacille.^50(*).

Malgré les médicaments existants et la vaccination par le BCG, la tuberculose continue ses ravages. L'incidence de la maladie augmente à la fois dans les pays en développement et dans les pays industrialisés. Au cours des dix prochaines années, on estime que 90 millions d'adultes seront touchés par la maladie. L'apparition de souches résistantes aux antibiotiques et l'association deMycobacterium tuberculosis avec le VIH font de cette maladie en recrudescence un problème majeur de santé publique.

La tuberculose est due à des bactéries de la famille des mycobactéries : Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium bovis et Mycobacterium africanum. La virulence de ces agents, c'est-à-dire leur pathogénicité, dépend de leur capacité à se multiplier chez l'hôte.

À l'Institut Pasteur, l'unité de Génétique mycobactérienne dirigée par Brigitte GICQUEL, cherche notamment à identifier les facteurs de virulence du bacille de la tuberculose. Si l'on inactive ces gènes, on pourra espérer obtenir un nouveau vaccin vivant atténué. Si le BCG permet de diminuer le nombre de nouveaux cas, s'il empêche les formes graves de la maladie chez les jeunes enfants, l'immunité conférée par le vaccin diminue progressivement après une dizaine d'années.

La connaissance récemment acquise du génome de Mycobacterium tuberculosis a permis l'identification d'un gène de virulence de ce bacille : il s'agit du gène erp, codant une protéine de la surface nécessaire à la multiplication du bacille dans les cellules hôtes. Des souches " mutantes " de Mycobacterium tuberculosis et de la souche vaccinale Mycobacterium bovis BCG chez lesquelles le gène erp a été inactivé ont été construites. Les résultats montrent que l'inactivation du gène erp, en supprimant la production de la protéine de surface, atténue considérablement la multiplication de Mycobacterium tuberculosis et de Mycobacterium bovis dans des macrophages en culture et chez la souris.

La réintroduction de erp dans les souches mutantes restaure leur capacité de multiplication.

Ces résultats suggèrent que le gène erp pourrait être un bon candidat pour l'atténuation de la virulence deMycobacterium tuberculosis et pour l'élaboration de nouveaux vaccins contre la tuberculose, en partie des vaccins vivants atténués.

Ces travaux ouvrent une voie nouvelle pour l'étude des mécanismes de la pathogénicité des mycobactéries et pour la mise au point de nouveaux vaccins contre la tuberculose qui tue encore plus de 3 millions de personnes chaque année dans le monde

DE L'UTILITÉ DE TROUVER DE NOUVEAUX VACCINS...^51(*) 

Liste non exhaustive des pathogènes non encore couverts par une vaccination :

Chlamydia sp.

Coccidioides immitis

Cryptoccoccus neoformans

Cytomegalovirus

Dengue

Entamoeba histolytica

Enterotoxigenic Escherichia coli

Epstein-Barr virus (EBV)

Group A streptococcus

Haemophilis influenzae non typable

Hepatitis C virus (HCV)

Hepatitis D

Hepatitis E

Herpès simples virus types 1 et 2

Histoplasma capsulatum

Human Immune Deficiency virus HIV-1

Human Immune Deficiency virus HIV-2

Human papillomavirus

Legionella pneumophila

Leishmania sp.

Moraxella catarrhalis

Mycoplasma pneumoniae

Neisseria gonorrheae

Parainfluenza virus

Plasmodium spp.

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomona cepacia

Respiratory syncytial virus

Rickettsia rickettsii

Schistosoma mansoni

Shigella

Toxoplasma gondii

Treponema pallidum