CONSERVATION ET COMMERCIALISATION DES
VACCINS

Historique de la vaccination

Depuis plus de 4000 ans, les anciennes civilisations (grecques et chinoises) avaient déjà constaté que certaines maladies graves ne pouvaient se contracter à deux reprises. Partant de ce constat, Thucydide a écrit à propos de l’épidémie de peste qui ravagea Athènes en 430 avant Jésus-Christ dans son livre « La peste à Athènes » : « ceux qui en avaient échappé n’avaient plus de craintes personnelles, car on ne peut pas être atteint une seconde fois de façon mortelle » [5]. Ce constat, a poussé l’Homme à vouloir imiter la nature en produisant de façon artificielle des formes atténuées d’agents pathogènes, dans un but ultime d’acquérir une immunité qui leur permettrait d’échapper à certaines maladies jusqu’ici fatales [6]. Ainsi, dès le Vème siècle, la variole est mentionnée dans des textes médicaux chinois où il semble que l’inoculation dans le but d’obtenir une protection était déjà pratiquée. Mais, c’est à partir du XIème siècle, que l’on retrouve la description détaillée et exacte de la pratique de la variolisation qui consistait alors à placer dans les narines d’un sujet sain du pus ou des squames broyées d’un sujet malade, ou à faire porter à un enfant sain, les habits d’un enfant malade. C’est surtout avec le travail d’Edward Jenner qu’on arrivait à la première approche scientifiquement valable pour le contrôle d’une maladie infectieuse par l’inoculation délibérée de l’agent pathogène. Cette approche aboutissait à des conclusions révolutionnaires dans le domaine biologique et médical [6, 7]. En effet, le 14 mai 1796, Jenner inocula dans la peau d’un jeune paysan de huit ans (figure 1), du pus de vache atteinte de la variole bovine (forme atténuée), et un mois plus tard, il inocule cette fois-ci, du pus humain infecté recueilli sur une servante atteinte de la variole humaine (forme virulente). 4 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins Après vérification, il constate que le sujet ne contracte pas la « vrai » variole et il en conclut qu’il était immunisé. Deux traités ont été publiés sur la base de ces observations, où Jenner écrit que l’immunité conférée est spécifique à la variole, et qu’elle ne durait pas toute la vie, sans pour autant identifier les causes exactes [7]. Figure 1: Edward Jenner innoculant le vaccin contre la variole à un jeune paysan [6]. La problématique de cette inoculation ne fut résolue qu’un siècle après, grâce à Louis Pasteur (figure 2). Ce dernier, en travaillant sur l’atténuation du virus du choléra de poulet, a découvert l’origine des maladies infectieuses et prouvé qu’il était possible de se protéger contre elles par l’injection de germes atténués [8]. 5 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins Cette inoculation artificielle de l’agent pathogène en utilisant une méthode plus sûre et moins susceptible de transmettre d’autres maladies, provoque une maladie bénigne et inapparente, toutefois elle permet de développer une immunité solide et durable. Il appela ce procédé la vaccination [6]. A partir de ce résultat, Pasteur réalisa la première vaccination contre la rage le 4 juillet 1885 en inoculant le vaccin antirabique à Joseph Meistre qui était condamné après avoir été mordu par un chien enragé. Ces inoculations sont poursuivies pendant dix jours, et furent couronnés par un succès [9]. Ce succès sauva non seulement la vie du petit Joseph Meistre, mais continu de sauver des millions de vies des années après ce triomphe historique. Figure 2: Louis Pasteur considéré comme le père de la vaccination [6]. 6 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins Après l’œuvre de Pasteur, le domaine de la médecine a connu un âge d’or avec un regain d’intérêt immédiat pour la compréhension et la maîtrise des maladies infectieuses. Dès 1896, Almroth Wright met au point en Angleterre, un vaccin tué antityphoïdique qu’il expérimente sur 4000 volontaires de l’armée des Indes, avec des résultats concluant de son efficacité [7]. La même année, Wilhelm Kolle en Allemagne, met au point un vaccin contre le choléra tué par la chaleur, et Haffkine en Inde réussit à développer un vaccin contre la peste [7]. A la fin du XIXème siècle, on disposait déjà de deux vaccins antiviraux, tous vivants : le vaccin antirabique et le vaccin antivariolique, et de trois vaccins bactériens tués : un vaccin anti-typhoïde, un vaccin contre le choléra et un vaccin contre la peste. En décembre 1908, Albert Calmette et Camille Guérin découvrent le vaccin contre la tuberculose grâce à 39 passages successifs d’une souche de Mycobacterium bovis sur un milieu de culture (pomme de terre biliée). Il en résulta une atténuation de la virulence sans perte des propriétés antigéniques. Entre 1921 et 1926, 50000 enfants vivants au contact de réservoirs tuberculeux furent vaccinés avec ce nouveau vaccin et leur taux de mortalité diminua à 1,8% en comparaison des 32,6% observés chez les non vaccinés [6 ; 10]. En 1923, le Danois Thorvald Madsen rapporte les premiers résultats de la vaccination anti-coqueluche, et la même année, Alexander Glenny et Barbara Hopkins découvrent le vaccin antidiphtérique en transformant la toxine diphtérique en anatoxine grâce au formol .

 Généralités sur le système immunitaire

Le système immunitaire comporte l’ensemble des cellules et des processus qui permettent à l’organisme d’assurer sa protection contre les infections qui le menacent. Ce système a pour rôle de différencier le «soi» du «non-soi» et par la suite, se charger de détruire ou neutraliser ce qui représente le danger pour l’intégrité de l’organisme [12]. Ainsi, le système immunitaire est caractérisé par plusieurs éléments qui agissent en collaboration pour assurer la protection de l’organisme.

Principe

Le système immunitaire assure la protection de l’intégrité de l’organisme par la succession de ces trois étapes : La reconnaissance La reconnaissance de l’agent infectieux se fait grâce aux antigènes qui le constituent. Ces antigènes sont le support capable de déclencher la réaction immunitaire. Ils sont dites «immunogènes». Cette étape constitue le facteur déclenchant la réponse immunitaire. La neutralisation Après la reconnaissance, une série d’interactions va conduire à la neutralisation de l’agent infectieux par des cellules spécialisées (lymphocytes B et T) et/ou d’immunoglobulines solubles (anticorps). La mémoire La première rencontre avec l’antigène sera « enregistrée » par le système immunitaire grâce à des supports cellulaires (lymphocytes B et T). Ainsi, lors d’un contact ultérieur avec le même antigène, la réactivité sera plus grande, plus brutale et plus efficace, d’où la prévention des manifestations pathologiques [13]. 10 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins 

Acteurs de la réponse immunitaire

Défenses naturelles de l’organisme

Avant que les antigènes n’entrent dans l’organisme, ils doivent tout d’abord franchir les barrières naturelles qui isolent l’organisme du milieu extérieur. Ces barrières constituent le système immunitaire inné et sont de nature :  physique (la peau, les muqueuses…),  chimique (sueur, larmes, salive, mucus…),  cellulaire (macrophage, cellules dendritiques, mastocytes…),  humorale (système du complément, inflammation) [13]. Si l’antigène arrive à passer ces barrières du système immunitaire inné, il entre dans l’organisme et par conséquent, avec les différents composants du système immunitaire adaptatif (qui est la cible des vaccins). Ce système est composé de l’ensemble des lymphocytes B et T, ainsi que les différents anticorps. Ces éléments ont pour objectif de neutraliser la menace et de conserver une mémoire qui permettra une réponse plus efficace lors des contacts ultérieurs avec ce même antigène .

Défenses adaptatives de l’organisme 

Les cellules présentatrices d’antigène (CPA) Elles sont constituées de macrophages et de cellules dendritiques qui s’activent lorsqu’il y a la présence de l’antigène. Elles captent les bactéries à développement extracellulaire et les dégradent en peptides dans leurs phagolysosomes. Les CPA captent également les cellules infectées ou détruites par des virus ou des bactéries à développement intracellulaire. Une fois que l’antigène est dégradé, les CPA fixent des fragments issus de 11 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins cette dégradation sur des sites spéciaux situés à leur surface sur un « plateau » appelé complexe majeur d’histocompatibilité (CMH). Les CPA vont utiliser ce complexe pour présenter des fragments de l’antigène aux lymphocytes B et T afin qu’ils puissent les reconnaître. C’est le phénomène d’apprêtement de l’antigène [12].  Les lymphocytes T auxiliaires (Ta ou LT CD4+) Elles reconnaissent les peptides antigéniques associés aux molécules CMH de classe II de la surface des CPA grâce à un récepteur spécifique pour l’antigène appelé le récepteur des cellules T (TCR). Après la reconnaissance, il s’ensuit une production (autocrine) par le lymphocyte T CD4+ de diverses substances ayant pour fonction d’activer certains éléments du système immunitaire adaptatif. Parmi ces substances, on a :  l’interleukine-2 : facteur de croissance des lymphocytes T, il stimule la prolifération des lymphocytes T CD4 + et CD8 + cytotoxiques.  l’interféron gamma : contribue à l’activation des fonctions bactéricides des cellules monocytaires et macrophagiques, ainsi que les fonctions antivirales des lymphocytes T CD4 + et CD8 +.  l’interleukine -6 (IL-6) et l’interleukine-8 (IL-8) qui activent les lymphocytes B lui permettant de se différencier en plasmocytes conduisant à la production des anticorps. En plus de la production de substances qui vont stimuler le système immunitaire, les lymphocytes T auxiliaires vont persister longtemps au sein des nœuds lymphatiques et former le support de la mémoire immunitaire Tdépendante [12].  Les lymphocytes T cytotoxiques (LTc ou LT CD8+) Les LTc reconnaissent les peptides présentés par les molécules du CMH de classe I situées à la surface de toutes les cellules nucléées de l’organisme. 12 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins Seules des cellules infectées peuvent présenter les peptides issus de l’agent infectieux sur ces molécules du CMH de classe I. Ainsi, les lymphocytes Tc sont susceptibles de détruire les cellules infectées par des virus ou des bactéries à développement intracellulaire [12].  Les lymphocytes B (LB) Les LB comportent des immunoglobulines de surface capables de distinguer les antigènes infectieux. Après internalisation de ces antigènes, les lymphocytes B vont exprimer à leur surface un peptide antigénique associé au CMH de classe II. Les lymphocytes Ta CD4 + reconnaissant ces structures antigéniques présentées à la surface de ces lymphocytes B, vont sécréter des substances (IL-6 et IL-8) qui favorisent la sélection clonale et la différenciation de lymphocytes B en plasmocytes sécréteurs d’anticorps spécifiques à cette antigène. Au début, les plasmocytes produisent des anticorps de type IgM, mais une « maturation d’affinité » aboutit à la production d’anticorps IgG ou IgA (plus spécifiques vis-à-vis de l’antigène). Cette propriété sera conservée dans des cellules B mémoires qui, à l’occasion d’un nouveau contact avec l’antigène, permettront d’avoir une réponse secondaire plus rapide, plus adaptée et plus efficace, sous forme d’anticorps de type IgG ou IgA [12].  Les anticorps Les anticorps sont des immunoglobulines protectrices produites par les plasmocytes suite à l’activation des lymphocytes B par les stimulations antigéniques. Ils peuvent être libres dans le plasma (IgG, IgM) ou dans les liquides biologiques des muqueuses (IgA essentiellement), ou même fixés à la surface de certaines cellules (lymphocytes ou cellules phagocytaires). 13 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins On distingue cinq classes ou isotypes des immunoglobulines : IgM, IgG, IgA, IgD, et IgE. La quantité et la répartition de ces différents isotypes évoluent en fonction du délai qui suit la stimulation antigénique. Les IgM sont immédiatement présents lors de l’infection et augmentent avant les IgG et les IgA. La production des IgG et des IgA qui ont une spécificité et une affinité pour l’antigène beaucoup plus accentuées que celles des IgM nécessite la présence de cellules T auxiliaires. Les anticorps ont la propriété de reconnaître les structures antigéniques (les épitopes) situées à la surface de l’agent infectieux et de s’y fixer spécifiquement par leur site anticorps appelé paratopes. La neutralisation de l’effet pathogène peut s’effectuer de différentes façons :  l’association des anticorps avec les structures de surface de l’agent pathogène ou aux toxines sécrétées par le pathogène pour les neutraliser et faciliter leur élimination.  l’inhibition de la fixation et de la pénétration du pathogène dans les cellules cibles.  l’activation du système du complément qui a pour but la formation du complexe d’attaque membranaire (CAM), permettant une lyse des bactéries et des cellules infectées [12]. II.3. Mémoire immunitaire Lors du premier contact avec un antigène, la réponse immunitaire n’est pas toujours très efficace car son amplitude n’est pas toujours suffisante pour neutraliser l’antigène avant les manifestations pathologiques. Mais, lors d’un second contact avec le même antigène, la réponse devient quasi immédiate, plus importante, plus puissante et par conséquent plus efficace. Ceci est dû au fait que le premier contact a été « mémorisé » par les lymphocytes B mémoires, et que ces derniers ont été stockés dans les nœuds lymphatiques [15]. 14 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins Les lymphocytes B mémoires sont beaucoup plus nombreux que les lymphocytes B vierges qui leur ont donnés naissance et elles ont une durée de vie très longue [16]. Le même phénomène se produit pour les lymphocytes T auxiliaires ayant subis la sélection clonale [13]. Les vaccins exploitent cette mémoire du système immunitaire, et miment certaines caractéristiques immunogènes des agents infectieux en mobilisant les mêmes défenses immunitaires protectrices avant tout contact avec le véritable agent infectieux. 

Types de réponse immunitaire

Réponse primaire

Il s’agit de la production des anticorps (IgM, IgG) et de lymphocytes T cytotoxiques (LT CD8+) obtenue lors de la première stimulation par l’antigène. Elle est généralement de faible intensité, peu durable (quelques semaines), et apparait dans un délai de 3 à 7 jours après le premier contact avec l’antigène [17]. La réponse primaire est caractérisée par trois phases (figure 3):  la phase de latence Elle se situe entre l’injection (naturelle ou vaccinale) et l’apparition des anticorps sériques. La durée de cette période varie entre vingt-quatre heures et deux semaines, et dépend de plusieurs facteurs (nature et dose de l’antigène, présence/absence d’adjuvants, immunocompétence du sujet, son âge et son état nutritionnel).  la phase de croissance Dès la fin de la période de latence, le taux d’anticorps et de LT CD8+, s’accroit de façon exponentielle. Il atteint le maximum entre quatre jours à quatre 15 Développement, fabrication, contrôles, conservation et commercialisation des vaccins semaines après l’inoculation. Le taux sériques des anticorps IgM et IgG reste en plateau quelques jours puis décroît rapidement. Le taux des anticorps IgG est souvent plus important que celui des IgM.  la phase de décroissance Après avoir atteint son maximum, le taux des anticorps IgM et IgG décline, d’abord rapidement puis lentement. La décroissance dépend de la synthèse, de la dégradation, de la qualité et de la quantité des anticorps produits. En effet, les IgM décroissent plus rapidement que les IgG [15]. II.4.2. Réponse secondaire ou anamnestique Après un délai convenable (environ un mois), la réintroduction de l’antigène (de nature protéique) déclenche une réponse de type secondaire. Cette réponse se caractérise à la fois par la rapidité d’apparition des anticorps spécifiques, et par la quantité importante de ces anticorps. Ces anticorps sont d’emblée de type IgG qui ont une affinité maximale et un haut pouvoir protecteur [15]. Le taux maximum d’anticorps est largement supérieur à celui de la réponse primaire, et il est atteint en quelques jours seulement. La phase de croissance est plus rapide, alors que la phase de décroissance est plus lente. Les anticorps produits vont persister beaucoup plus longtemps dans la circulation et parfois, ils peuvent durer indéfiniment (figure 3) [12]. Cette réponse secondaire est due à la présence d’une population de lymphocytes B mémoires qui se différencient en plasmocytes sécréteurs d’anticorps, et aux lymphocytes T auxiliaires mémoires qui vont stimuler les lymphocytes T cytotoxiques.