Variabilité virale. Vaccins anti viraux

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1 Variabilité virale Vaccins anti viraux Cours DCEM Prof. François SIMON Faculté de Médecine Diderot Paris 7 CHU Saint-Louis francois.simon@sls.aphp.fr

2 PLAN Variabilité virale Vaccins viraux Définition Principes Evolution et acquisition des Natures caractères de variance virale Exemples - Virus de l hépatite B - Virus de l hépatite C - Virus de l immunodéficience humaine - Virus de la grippe Indications et contre indications Calendriers

3 DEFINITIONS - Variants «génotypiques» : résultent de l évolution naturelle ou acquise Exemples Virus de l hépatite B : 8 génotypes VIH : 2 types, 3 groupes, nombreux sous types - Variants «phénotypiques» : résultent d une pression de sélection immunitaire ou médicamenteuse (++) chez un patient Exemples Virus de l hépatite B : mutant précore VIH : souche résistante aux anti-rétroviraux

4 Evolution et Acquisition des caractères de variance virale Taux de mutations en fonction des espèces Génomes ADN Capacité de réparation des erreurs et moins de mutations Stabilité génétique Génomes ARN Pas de réparation des erreurs et Accumulation des mutations Sélection des souches Quasi espèces Variabilité génétique

5 Evolution et Acquisition des caractères de variance virale Phylogénie virale et horloge moléculaire Le principe de la phylogénie : Comparer les séquences d ADN ou d ARN entre elle - Plus il y a de mutations entre les séquences, plus leur dernier ancêtre commun est lointain et inversement. - Mais «l horloge moléculaire» peut varier de façon non régulière. Les mutations au cours du temps dépendent du taux d erreur de la DNA polymérase et de la pression de sélection. - Mais possibilités de recombinaison virale Et grande importance de l épidémiologie et des liens géographiques et sociaux dans la diffusion des virus.

6 Mutations Insertions et délétions Séquence de nucléotides Pression thérapeutique par traitement A Souches résistante à A Début Fin Traitement B Arrêt du traitement A Reprise de A Insertion

7 Sélectiondes mutants résistants aux antiviraux Ré plication virale Traitement quasi espèces sensibles aux antiviraux quasi espèces résistantes aux antiviraux suppression incomplète de la ré plication - efficacité limitée - pauvre bio-disponibilité - compliance insuffisante - ré sistance primaire Time Sélection des quasi espèces

8 Variabilité intra-hôte - Identité et différence : Les quasi-espèces virales

9 LES CONSEQUENSES DE LA VARIABILITES Exemple des virus de l Hépatite B VHB, responsable de l hépatite B : virus très ancien Retrouvé chez les grands singes et l Homme : c est l exemple de co-évolution et/ou passage inter-espèces, Puis différenciation des souches virales en différent génotypes chez l homme et l animal selon l origine géographique, - existence d un cycle de réplication complexe avec une phase de rétro-transcription ARN -> ADN Au sein des différents génotypes HBV humains, existence de différents mutants : - mutants dit «Précore» - mutants dans le promoteur Existence de souches mutantes échappant au vaccin Existence de souches mutantes échappant au traitement

10 HBV chimpanzés d Afrique centrale HBV chimpanzés d Afrique de l ouest HBV E HBV A HBV D HBV G HBV C HBV Gibbons HBV B HBV F HBV singe laineux

11 A2 A1 A2 A3 A1 A2, C

12 La positivité de l ag HBe signe une forte réplication

13 Les mutants précore du VHB La mutation précore survient au cours de l évolution de l hépatite B chronique Les patients sont porteurs de l ag HBs et antigène HBe La mutation va entraîner un «codon stop» d ou l arrêt de la synthèse de antigène HBe L évolution biologique et clinique est alors modifiée

14 Conséquences cliniques et biologiques des mutants «précore» du VHB Marqueur Tolerance Immune HBeAg+ hépatite B porteur Inactif AG HBs HBeAg (Mutant Precore) HBsAg HBeAg + + Anti-HBe + + Normal Normal > 105 > 105 < 10 3 > 10 4 Normal / Normal/Mod éré r modéré Active Normal Active ALT HBV DNA (copies/ml) Histologie

15 Les autres conséquences de la variabilité VHB 1- Grande efficacité du vaccin anti VHB chez les nouveau-nés de mères VHB+ : mais possibles mutations induites par le vaccin avec risque de diffusion des souches mutées rares [(< 5%)] 2- Possible mutations dans l enveloppe virale du VHB (loop V2) pouvant entraîner une fausse négativité lors du dépistage Clin Chem 2006, 52: Supp43

16 La résistance du VHB au traitement anti viral Incidence de Resistance (%) Adéfovir Lamivudine 80 70% 60 LAM 40 30% 16% 20 ADV 0 année Apparition rapide de mutations de résistance sur le gène de la polymérase

17 Le VHB, un exemple-type de la variabilité virale Origine : co-évolution/transmission entre primates avec variabilité inter- espèces. Variabilité intra-espèces : différents génotypes avec de possibles différences cliniques et biologiques par la variabilité des souches en fonction de la géographie. Existence de mutations ponctuelles chez le patient porteur de l ag HBs du VHB : Mutants Précore : disparition de l ag HBe et modification de l histoire naturelle de la maladie Mutants d enveloppe avec des difficultés de reconnaissance par les tests de diagnostic sérologique Mutants d échappement aux vaccins avec des conséquences pour la prévention Fréquence élevée des mutations de résistance lors des traitements antiviraux chez les patients

18 Les 6 génotypes du VHC VHC VHC VHC Génotype 44 génotype a a cc VHC Génot2ype 2 génotype 2b, 3a b b 1b, 2a, 3a 1a,1b, 2, 3 VHC Génotype 6 1b VHC génotype VHC VHC Génot ype 5 5 génotype 1. 2, 6 4 1a,1b, 3a 5 1a,1b,3 aa VHC Génotype 1 c c aa bb bb VHC VHC Génotype 3 VHC 1 génotype génotype 3

19 Variabilité des Virus de l hépatite C : conséquences sur le traitement Les génotype sont facteurs 80 prédictifs de réponse : Génotype 1 et 4 50% de succès Génotype 2 et 3 80% de succès IFN PEG 0,5 PEG 1, Adaptation du schéma thérapeutique en fonction du génotype 10 0 Génotype 1 Manns et al, Lancet 2001 Génotypes 2,3

20 Deux types de VIH : VIH-1 et VIH-2 ont pour origines des transmissions inter espèces à partir des virus SIV

21 Diversité génétique des VIH - Importante variabilité génétique - Faible fidélité RT + forte réplication (10 à 100 milliards de virus produits / jour) - Taux d erreurs approximatif = 1 à 10 mutations / génome / cycle - Séquences virales isolées d un même individu au cours du temps = relativement homogène (au début de l infection puis plus hétérogène sous l influence de la réplication et de pressions des élections (variants génétiquement proches appelés quasi-espèces) - Quasi-espèces dérivent toutes de la même séquence : accumulation de mutations = différences nucléotidiques de 1 à 5% = divergence des souches au cours du temps - Accentuation de diversité par phénomènes de recombinaison (liés à présence de 2 provirus dans une cellule) plus fréquents = dynamique importante de l infection VIH et co-circulation et brassage des souches

22 Conséquences de la diversité génétique variabilité des VIH Conséquences sur le diagnostic : risque de faux négatifs au dépistage (très rare) le suivi thérapeutique : risque de mauvaise évaluation de la charge virale le traitement anti-rétroviral : existence de souche naturellement résistance à certains traitements anti VIH l élaboration d un vaccin, la transmissibilité & la pathogénicité importance du diagnostic pour prise en charge adaptée (CV, traitement, diagnostic mère-enfant)) La variabilité va se traduire par une émergence très rapide de souches résistantes aux traitements et ce, d autant que la «barrière génétique» au médicament est faible

23 Les 3 types de virus grippaux La Neuraminidase (N) Type A chez homme et autres espèces animales, les oiseaux étant le réservoir naturel du virus 3 sous-types responsables de grande épidémies chez l homme : H1N1, H2N2, H3N2 Type B faiblement épidémique, essentiellement les enfants L'Hémagglutinine (H) = liaison aux récepteurs Type C rarement observé chez les humains

24 Les virus grippaux sont très variables grâce : - Aux glissements antigéniques fait de mutations ponctuelles donnant des souches épidémiques - Aux échanges de fragments de gènes entre différents virus avec apparition de nouvelles protéines HA et NA. L échange se fait entre virus humains et/ou animaux (craintes sur la grippe aviaire H5N1) H3N2 «Hong Kong» H2N2 «asiatique» H1N1 «grippe espagnole» Recombinaison entre un gène aviaire et un gène porcin puis passage chez l homme : 40 millions de morts

25 Virus de la grippe animale V I R U S G R I P P A U X Oiseaux sauvages, porteurs du virus, non malades Oiseaux domestiques contaminés, malades Porc porteur du virus de la grippe du poulet et du virus de la grippe humaine Virus de la grippe humaine Recombinaison hypothétique Homme contaminé directement par la grippe du poulet Homme contaminé par le virus recombiné Homme contaminé par un autre homme

26 LES VACCINS ANTI VIRAUX Vaccins tués inactivés Vaccins vivants atténués Vaccins sous-unités Vaccins recombinants Vaccins à ADN ou ARN

27 Les principes de la vaccination - Injection d un virus inactivé ou de moindre virulence ou de fractions artificielles - C est le premier contact avec l antigène Taux des anticorps - qui doit conduire chez le receveur à monter une immunité cellulaire et humorale - Le schéma de vaccination est fondamental dans son succès : âge, rappels

28 Vaccins tués inactivés Grippe A(H3N2), A(H1N1), B Rage Poliovirus (Salk) I - II - III Hépatite A Encéphalite Japonaise Tolérance bonne Plusieurs injections Rôle majeur de l adjuvant : substance qui va aider à présenter l antigène aux cellules et stimuler leur réponse

29 Vaccins vivants atténués cultures cellulaires ou oeuf embryonné Rougeole Oreillons Rubéole Polio (Sabin) Fièvre Jaune Varicelle Bonne immunité injection unique le plus souvent Risque de réversion Remise en circulation dans la nature : risque d infection ou de recombinaison (poliovirus) Contre indication chez les immunodéprimés et la femme enceinte

30 Vaccination contre la Rougeole, les Oreillons et la Rubéole A partir de 12 mois Introduction de la vaccination Protection : Rougeole : 90%-95% Oreillons: 95%-98% Rubéole : % Efficacité du vaccin anti Rubéole aux USA Nombre de cas rubéole / Habitants Total Adulte Congénitale

31 Vaccins sous-unités - Un gène codant est introduit dans une cellule, une bactérie ou une levure - Après cette «transfection», le gène va utiliser le système cellulaire comme «usine» pour la synthèse d antigènes. - Ces antigènes " recombinants " sont ensuite purifiés - Puis conjugés - ou non - à une protéine porteuse - Enfin utilisés comme vaccins moléculaires

32 Vaccins sous-unités contre l Hépatite B Produit par des Modification des pratiques sexuelles Vaccination des enfants Cas/100, Vaccin distribué Dépisage des femmes enceintes 20 Vaccination des adolescents année USA levures Vaccination systématique avant 13ans Privilégier la vaccination du nourrisson et des groupes à risque Sérum + vaccin à la naissance chez les enfants nés de mères ag HBs +

33 Vaccin contre l Hépatite B Baisse fréquente au fil du temps des anticorps HBs chez les répondeurs initiaux Rappels parfois nécessaires Ces anticorps peuvent encore protéger contre une infection chronique même s ils sont indétectables Non répondeurs vrai : 5% Rares cas d affections démyélinisantes post vaccination sans lien prouvé de causalité

34 Vaccins par vecteur recombinant - combine un vecteur (une bactérie ou un virus inoffensif utilisé pour transporter un antigène dans le corps) et un antigène d'un organisme autre que le vecteur Vaccins recombinants contre le rotavirus hybride avec le rotavirus bovin administré par voie orale 3 doses à partir de 6 semaines G1P1 +G2P+ G3P1 +G4P1+G9P1 vaccin RotaTek

35 Les vaccins ADN ou ARN On introduit directement dans les cellules musculaires le gène codant pour l'antigène vaccinal recherché La protéine-vaccin va être produite par le patient Recherche pour des vaccins «thérapeutiques» en cours (HBV, VIH, )

36 Importance de la voie d administration Vaccin par voie orale (Poliovirus, Rotavirus ) En recherche-développement Voie intra nasale pour la grippe (IgA voies aériennes supérieures) Voie rectale pour les MST Aérosol

37 Recommandées ou obligatoires pour les professionnels de Santé Polio Hépatite B Grippe Varicelle (si non immunisé) Rougeole - Rubéole - Oreillons Hépatite A Rage (vétérinaire)

38 Contre-indications à la vaccination Contre-indications majeures pendant la grossesse : - Rubéole - Fièvre Jaune Penser à mettre la patiente sous contraception lors des vaccinations par vaccins vivants Rares contre indications Allergie grave à un composant (œuf) En cas de maladie bénigne ou de fièvre, il suffit de retarder la vaccination Chez l immunodéprimé profond ou lors des traitements immunosuppresseur éviter les vaccins vivants Vacciner après un délai (> 6mois) si le patient a reçu des produits sanguins ou des dérivés

39 Calendrier des vaccinations Tableau synoptique Vaccins anti viraux Vaccins en France Age Naissance 2 mois 3 mois 4 mois 9 mois Poliomy élite Hépatite B Polio Hep B Hep B Polio Polio Polio Hep B 24 mois < 6 ans 6 ans ans 14 ans 15 ans ans 23 ans ans > 28 ans 65 ans Polio Polio Papilloma virus humain Grippe Hep B 12 mois mois Rougeol eoreillons-rubéole Rougeol e oreillons rubéole Rougeol e oreillons rubéole Rougeol e oreillons rubéole Grippe Rattrapage Rattrapage HPV Polio Hep B Rattrapage Rattrapage Polio Polio Rubéole Grippe