Des vaccins inédits contre d'importants pathogènes intestinaux
Avec les rotavirus, les bactéries Shigella et Escherichia coli entérotoxigène (ETEC) sont les principaux agents pathogènes des enfants de moins de cinq ans. Les deux agents pathogènes de la famille Enterobacteriacea provoquent une dysenterie, une inflammation sévère, une diarrhée sanglante due à l'invasion de la muqueuse intestinale, ainsi qu'un syndrome similaire au choléra en raison de la production d'entérotoxines puissantes qui provoquent une déshydratation aiguë. Il n'existe actuellement aucun vaccin efficace capable de protéger les enfants des régions endémiques à faible revenu, en particulier en Afrique sub-saharienne et en Asie du Sud. Pour faire face à cet important problème de santé publique, le consortium financé par l'UE STOPENTERICS (Vaccination against Shigella and ETEC: novel antigens, novel approaches) a proposé un nouveau concept consistant à concevoir, développer et tester des vaccins inédits contre les bactéries Shigella et ETEC. «Notre objectif était double, à savoir briser le dogme de spécificité du sérotype pour induire une immunité protectrice croisée contre ces deux agents pathogènes, et améliorer l'immunogénicité protectrice de vaccins conjugués dérivés du lipopolysaccharide Shigella», a expliqué Philippe Sansonetti, coordinateur du projet. «À cette fin, nous avons entrepris de mettre en œuvre des imitations fonctionnelles synthétiques soigneusement conçues des polysaccharides O somatiques spécifiques au sérotype (antigènes O) et leur conjugaison contrôlée au niveau de la protéine porteuse d'anatoxine.» La conception de vaccin et l'immunité protectrice Ce concept consistait à combiner dans une formulation unique plusieurs antigènes protéiques à protection croisée et les plus répandus des oligosaccharides synthétiques définissant le sérotype. Pour atteindre cet objectif, les partenaires ont développé deux plateformes, l'une dédiée à l'identification et à la production d'une nouvelle protéine et d'antigènes de polysaccharide définis chimiquement, l'autre à l'évaluation de l'immunogénicité immunitaire d'antigènes candidats. Sur la première plateforme, ils ont employé des technologies de pointe telles que la génomique, la transcriptomique et l'(immuno)protéomique pour découvrir les protéines de surface et de virulence conservées dans les isolats Shigella ou ETEC. La découverte d'antigènes protéiques à réaction croisée dans Shigella et ETEC a posé une importante difficulté au consortium. Pour surmonter l'hétérogénéité génomique d'ETEC, des scientifiques ont procédé à une méta-analyse bioinformatique étendue dans le but d'identifier les gènes communs qui codaient les protéines immunogènes de surface. Quelques protéines prometteuses identifiées dans Shigella et ETEC sont actuellement évaluées par le biais de modèles précliniques. Les chercheurs se sont également attachés à améliorer les performances immunogènes des antigènes intéressants. Ils ont en particulier travaillé à perfectionner le concept de vaccin conjugué à base de lipopolysaccharide pour les antigènes O qui présentent les sérotypes de Shigella endémiques les plus prévalents (S. flexneri 1b, 2a, 3a, 6 et S. sonnei), ceci dans le but d'obtenir un vaccin conjugué injectable offrant une couverture d'environ 80 %. «Nous avons mis en œuvre une stratégie multidisciplinaire basée sur la glycochimie, l'immunochimie, la biophysique, et procédé à une analyse structurelle de haut niveau pour identifier des oligosaccharides de synthèse qui imitent l'antigène naturel», explique le professeur Sansonetti. La conjugaison contrôlée à l'anatoxine tétanique de certains haptènes, et l'évaluation in vivo des glycoconjugués obtenus (S. flexneri 2a et 3a), ont permis une optimisation supplémentaire au niveau de la longueur de chaîne, du résidu terminal et de la densité d'exposition. Bien que moins avancée, la même approche multidisciplinaire prometteuse est en cours pour SF1b, SF6 et S. sonnei. Afin de développer des vaccins pour Shigella, les chercheurs ont mis au point une autre approche novatrice appelée «Generalized Modules for Membrane Antigens» (GMMA). Les GMMA sont des particules de la membrane externe obtenues après modification génétique de bactéries à Gram négatif pour améliorer la libération naturelle de blebs depuis leur surface. Les GMMA présentant des antigènes de surface dans leur contexte naturel, ils ont servi à découvrir et évaluer de nouveaux antigènes de Shigella à protection croisée, ainsi qu'à transporter l'antigène O. Du fait que les GMMA sont dérivés de la membrane externe, ils contiennent naturellement des stimulateurs de la réponse immunitaire innée et sont hautement immunogènes. Pour utiliser les GMMA dans des vaccins, les chercheurs ont détoxifié génétiquement l'endotoxine incluse de façon à réduire la réactivité immunitaire. Par ailleurs, ils ont développé un système de production à faible coût et à rendement élevé utilisant les GMMA pour produire des vaccins candidats intéressants. En ce qui concerne l'ETEC, les activités ont été centrées sur l'atténuation de l'endotoxicité, la stimulation de l'immunogénicité et le blocage de la réactivité immunitaire de la toxine ST. Cette dernière est un peptide faiblement immunogène de petite taille qui présente une fonction guanylate-cyclase dont l'expression est associée aux formes sévères de diarrhée à ETEC. Des efforts importants ont également été consacrés à la détermination du parcours de vaccination optimal, en mettant l'accent sur les formulations administrées par voie parentérale. Les chercheurs ont optimisé l'adjuvant associé afin de parfaire le sérum et les anticorps de muqueuse spécifiques. Ils ont également surveillé les réponses immunitaires et en particulier la mémoire des lymphocytes B, essentielle pour déclencher des réponses plus efficaces en cas de réinfection. Les tests cliniques Après validation préclinique sur des modèles d'immunogénicité sur animaux, les chercheurs ont appliqué les procédures de bonne fabrication (GMP) pour produire deux lots de prototypes de vaccins contre la Shigella. Ceux-ci ont réussi les tests de toxicité et ouvert la voie à deux études de phase 1. Ces essais visaient à valider le premier conjugué à base d'hydrate de carbone synthétique S. flexneri 2a (SF2A-TT15,) et un candidat S. sonnei basé sur les GMMA (1790GAHB). L'étude des GMMA s'est achevée et a permis de prouver que les GMMA étaient bien tolérés et généraient un titrage d'anticorps équivalent à celui observé après exposition naturelle à l'agent pathogène. Le vaccin SF2A-TT15 est en cours de test. Selon les partenaires, les résultats complets de l'essai seront disponibles au cours du premier trimestre 2017. Dans les deux cas, des tests d'immunomonitoring inédits ont été démarrés avec succès. Globalement, l'expertise multidisciplinaire de l'étude STOPENTERICS a joué un rôle clé dans la conception, le développement et les essais cliniques de ces nouveaux vaccins contre les pathogènes intestinaux graves.
Mots‑clés
Vaccin, maladies diarrhéiques, Shigella, Escherichia coli entérotoxinogène, STOPENTERICS, O-antigène, GMMA, glycoconjugués, oligosaccharides synthétiques
