Chapitre 5. Discussion
5.7. Réponse immune exagérée
Une des grandes craintes avec les vaccins sous-unitaires est la possibilité de la réponse immune exagérée. Observée avec le VRS pour la première fois dans les années 1960 chez des jeunes enfants immunisés par un vaccin de VRS inactivé à la formaline et ayant contracté l’infection par voie naturelle, elle est marquée par le développement d’une maladie beaucoup plus sévère [137]. Depuis, des études menées chez des modèles animaux ont démontré que la réponse immune exagérée est possible avec le hMPV. Des vaccins hMPV inactivés ont mené à ce syndrome chez le rat des cotonniers, chez la souris ainsi que chez des primates non-humains [69, 115, 294]. Par ailleurs, une étude de vaccination avec une protéine recombinante chez le VRS a également rapporté des
symptômes similaires [221]. Ces résultats illustrent l’importance de bien caractériser la réponse immune suite à la vaccination et l’infection.
La réponse immune exagérée est caractérisée par plusieurs éléments chez la souris qui développe une hypersensibilité à l’infection hMPV. L’activité physique, le poil ébouriffé ainsi que l’allure générale sont nettement plus affectés chez les souris avec ce type de réponse. L’inflammation pulmonaire est aussi un facteur important avec une inflammation interstitielle, périvasculaire et intra-alvéolaire marquée ainsi que la présence d’œdème pulmonaire. Un débalancement significatif des réponses Th1/Th2 peut aussi être observé, avec une réponse de type Th2 très prononcée. Des études ont noté que la génération d’anticorps non-neutralisants contribue au développement de la réponse immune exagérée. Ultimement, l’infiltration marquée d’éosinophiles, de monocytes et de macrophages avec une baisse de neutrophiles est aussi caractéristique [63, 115, 194, 281, 294].
Malgré une chute de poids de tous les animaux immunisés, seuls ceux immunisés avec de la protéine F sans adjuvant avaient une activité diminuée et une allure générale moribonde. Pour les animaux immunisés avec les protéines F-hMPV seules, aucun titre en anticorps neutralisants n’a été détecté ce qui, combiné à leur état général détérioré, peut être signe de la présence de réponse immune exagérée. L’analyse des autres paramètres caractéristiques de cette pathologie nous permettra de vérifier cette possibilité. L’ajout de l’adjuvant alum aux vaccins sous-unitaires s’est traduit par une chute de poids similaire aux groupes précédents, mais sans les symptômes affectant l’activité physique ou l’allure des animaux contrairement à ce qui a été observé chez le groupe contrôle Mock adjuvanté. De plus, tous les groupes immunisés avec les protéines F-hMPV avec alum ont développé des bons titres en anticorps neutralisants capables d’inhiber la réplication virale. Les groupes adjuvantés n’ont donc pas développé de signes de réponse immune exagérée à ce niveau.
L’inflammation pulmonaire est un autre indice du développement de réponse immune exagérée. L’alum, bien qu’approuvé pour l’utilisation chez les humains, est un composé inflammatoire et son utilisation combinée à des vaccins à base de protéine F-hMPV doit être monitorée pour le développement d’une inflammation caractéristique de la réponse immune exagérée [144-146, 173]. L’inflammation observée chez les groupes immunisés par les protéines mutées, avec ou sans adjuvant, étant équivalente ou inférieure à
l’inflammation chez les groupes contrôles et n’est donc pas exagérée. De plus, une absence ou de très légers œdèmes pulmonaires ont été notés chez toutes les souris immunisées puis infectés.
Les vaccins sous-unitaires ayant une tendance à stimuler une réponse plutôt Th2, l’analyse des cytokines IL-4 et IFNy a été faite. Les résultats ont montré une réponse type Th2 plus forte au sein des groupes immunisés avec les protéines F-hMPV contenant de l’alum en comparaison au groupe contrôle ayant reçu l’adjuvant seul. Ce débalancement pourrait être indicateur de réponse immune exagérée, mais l’absence des autres indicateurs de ce type de pathologie écarte cette possibilité. Le débalancement pourrait toutefois être à l’origine de l’inflammation persistante.
Caractériser l’infiltration cellulaire, plus particulièrement des éosinophiles, au niveau des poumons permettrait de mieux comprendre la réponse immunitaire observée chez les souris immunisées et infectées par le hMPV. La vérification de ce dernier paramètre de la réponse immune serait un atout pour le développement futur des vaccins.
Conclusion et perspectives
Depuis la découverte du hMPV, plusieurs études ont été consacrées au développement d’un vaccin protecteur et sécuritaire. À ce jour, aucun vaccin n’est approuvé pour la prévention de l’infection par le hMPV et les quelques modalités thérapeutiques disponibles ne sont utilisées qu’en dernier recours dû à leurs multiples effets secondaires.
Au courant de mes études de maîtrise, une approche novatrice de vaccination sous- unitaire avec la protéine F-hMPV stabilisée dans sa forme pré-fusion a été expérimentée. La mutation de la séquence de la protéine sauvage, en se basant sur les études de stabilisation de la protéine F-VRS en forme pré-fusion, a permis de générer six protéines mutées. Des études de la structure des protéines, par immunobuvardage et par ELISA, ont permis d’identifier trois mutants, le A125C/I260C, T127C/I260C et 454-HQWH-457, potentiellement en forme majoritairement pré-fusion. L’immunisation de souris BALB/C par ces six candidats vaccinaux, combinés ou non à l’adjuvant alum, nous a renseignés sur le potentiel immunogène de chacune des conformations. À ce niveau, il ne semble pas y avoir d’indices que les protéines potentiellement en forme pré-fusion sont plus immunogènes dans le cas de hMPV à la différence de VRS. Nous avons démontré que les protéines, T160N, A185P, A125C/I260C et 454-HQWH-457 combinées à l’adjuvant alum sont capables d’induire la production d’anticorps neutralisants, contrairement aux vaccins sans adjuvant, chez la souris BALB/C et que deux immunisations avec ces vaccins sont suffisantes pour diminuer la réplication virale pulmonaire sous le seuil de détection des techniques. Nos études ont rapporté que l’immunisation par ces quatre protéines F-hMPV adjuvantées diminue la réplication virale, mais n’influe pas sur les symptômes de perte de poids. Bien que les animaux immunisés se portent mieux que les groupes contrôles, la perte de poids est toujours présente. De plus, l’inflammation pulmonaire n’est pas modifiée significativement et elle persiste chez les groupes immunisés.
Nos travaux ont par ailleurs montré que les vaccins, à base de protéine F-hMPV adjuvanté, utilisés ne causent pas la réponse immunitaire exagérée malgré une tendance à développer des réponses immunitaires de type Th2 plus fortes. L’utilisation d’autres adjuvants, favorisant un meilleur équilibre entre les réponses de type Th1 et Th2, pourrait être testée. Globalement, l’étude portant sur le potentiel immunogène de la forme pré- fusion de la protéine F-hMPV a révélé qu’il n’y a pas une différence significative liée à son utilisation plutôt qu’à la forme post-fusion. Nos résultats démontrent que les protéines
potentiellement stabilisées en forme pré-fusion ont une immunogénicité similaire à la protéine sauvage, qui est constituée d’un mélange de formes pré- et post-fusion. Finalement, l’immunisation de souris BALB/C par les vaccins décrits dans ce mémoire a démontré un bon potentiel de réduction de la réplication virale, mais une persistance des symptômes cliniques et de l’inflammation dans le modèle murin. Les mutants A125C/I260C et 454-HQWH-457 ont démontré certains avantages dans les expériences d’immunisation. La protéine A125C/I260C adjuvantée est la seule protéine à avoir conféré un taux de survie à 100% chez les animaux immunisés avec des protéines F-hMPV avec alum. Son utilisation en absence d’adjuvant a aussi généré une réponse de type Th1 plus forte que les autres immunisations et offert un taux de survie de 87.5%, juste derrière le groupe 454-HQWH-457 non-adjuvanté ayant obtenu une survie de 100%. Le mutant 454- HQWH-457 seul semble influencer l’inflammation développée chez la souris suite à l’infection hMPV et a conféré une survie de 100% en absence d’anticorps neutralisants. L’ajout de l’alum à cette protéine a diminué l’effet protecteur en éliminant la diminution d’inflammation initialement observée avec la protéine seule. Puisque l’inflammation et le développement d’anticorps neutralisants semblent être des éléments clés dans la survie des souris, ces deux mutants sont des candidats prometteurs pour de futurs essais. L’utilisation d’un autre adjuvant que l’alum, pour éviter l’effet néfaste observé avec le groupe 454-HQWH-457, avec ces deux protéines pourrait permettre le développement d’un vaccin efficace et protecteur. Un adjuvant capable de moduler l’inflammation, de stimuler la production d’anticorps neutralisants et de mieux balancer les réponses Th1/Th2 offre de nouvelles possibilités.
Par ailleurs, l’utilisation d’un vaccin à ADN, ou son utilisation combinée avec les vaccins sous-unitaires F-hMPV dans une stratégie de type « prime-boost », ont par ailleurs été envisagées afin de stimuler une réponse immunitaire cellulaire pour mieux réguler l’inflammation et stimuler l’élimination des cellules infectées par le virus.
En somme, les résultats obtenus au cours de cette étude indiquent qu’il n’y a pas d’avantage à utiliser une protéine stabilisée en forme pré-fusion dans une formulation vaccinale sous-unitaire adjuvantée avec l’alum. L’absence d’immunogénicité supérieure dans les essais avec la protéine en forme pré-fusion ainsi que l’absence d’effet protecteur complet contre l’infection par le hMPV justifient ces conclusions. Bien que les protéines, A125C/I260C et 454-HQWH-457, potentiellement stabilisées en forme pré-fusion ont montré une amélioration de certains symptômes, comme l’inflammation et la survie, les
différences observées n’ont pas corrélé entre les essais avec ou sans adjuvant. Pour ces raisons, un avantage ne peut être attribué à la conformation protéique de ces deux protéines. L’utilisation de l’alum comme seul adjuvant lors de cette étude constitue une des principales limitations des essais. L’ajout d’un second adjuvant, qui balance adéquatement les réponses immunes Th1/Th2, aurait permis de compléter l’étude. Un tel adjuvant aurait permis de vérifier si les effets indésirables observés chez certains groupes d’animaux immunisés avec des préparations vaccinales adjuvantées ne sont pas attribuables à l’adjuvant plutôt qu’à l’antigène ou une synergie entre les deux. Par ailleurs, un groupe contrôle non-immunisé et non-infecté aurait dû être ajouté aux essais animaux afin d’écarter toute possibilité de symptômes non reliés à l’immunisation. Cependant, en raison de certaines contraintes, ces ajouts n’ont pas été possibles.
Finalement, malgré l’absence d’avantages en termes d’immunogénicité de la forme pré- fusion de la protéine F-hMPV, sa stabilisation pourrait être importante dans d’autres mécanismes de protection, qui n’impliquent pas uniquement les anticorps neutralisants générés. Élucider les mécanismes derrière la pathologie observée au niveau pulmonaire permettrait de mieux comprendre et de cibler de nouvelles pistes pour l’amélioration des vaccins contre le hMPV. D’autres études sont alors nécessaires pour développer un vaccin protecteur et sécuritaire.
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