À la recherche d'un vaccin contre la leishmaniose

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Le conflit armé qui s'est déroulé dans le nord de l'Éthiopie entre 2020 et 2022 a entraîné le déplacement d'un très grand nombre de personnes, dont certaines se sont retrouvées dans des camps de réfugiés ailleurs dans le pays et dans l'est du Soudan. Les organisations humanitaires ont eu du mal à desservir ces régions isolées, et les gens se sont retrouvés dans des zones où sévissait la leishmaniose viscérale, une maladie parasitaire également connue sous le nom de kala-azar.

Aujourd'hui, alors que le Soudan est en proie à un conflit et que les citadins fuient vers les campagnes, on craint que l'histoire ne soit sur le point de se répéter.

En Afrique de l'Est, la leishmaniose viscérale est causée par un parasite unicellulaire appelé Leishmania donovani, qui est transmis par les piqûres de mouches des sables femelles (Phlebotomus spp.). Une fois dans l'organisme, le protozoaire envahit les cellules immunitaires. Après quelques mois, la maladie se manifeste par de la fièvre, une anémie et un gonflement de la rate et du foie. "La leishmaniose viscérale est mortelle si elle n'est pas traitée", déclare Eleni Ayele, médecin à l'université de Gondar, dans le nord de l'Éthiopie. Les réfugiés et les populations déplacées de la région sont particulièrement vulnérables.

Les mouches des sables qui transmettent la maladie se développent dans les forêts d'acacias des régions frontalières de l'Éthiopie et du Soudan, et le fait de dormir à l'extérieur augmente le risque d'être piqué. Une piqûre ne garantit pas le développement de la maladie. "En moyenne, seule une personne sur dix qui introduit le parasite dans son corps développe la maladie", explique Koert Ritmeijer, chercheur médical à Amsterdam pour l'organisation humanitaire internationale Médecins sans frontières (MSF). "Les neuf autres développeront une immunité naturelle. Cependant, les réfugiés se retrouvent à nouveau désavantagés : la malnutrition en période de conflit affaiblit le système immunitaire des personnes, les rendant plus susceptibles de développer des maladies. La surpopulation dans les camps pourrait également favoriser la transmission.

Le lien entre les conflits et la leishmaniose viscérale a été démontré à maintes reprises. Après le début de la guerre civile en 1983 dans ce qui est aujourd'hui le Sud-Soudan, on estime qu'environ un tiers de la population d'un État de 280 000 habitants est mort de la leishmaniose viscérale au cours de la décennie suivante. Lorsque la guerre a de nouveau éclaté en 2013 dans le pays, les cas de la maladie ont plus que triplé dans certains États de l'Est. En Éthiopie, M. Ayele explique que la guerre a entraîné une augmentation du nombre de personnes atteintes de la maladie à un stade avancé, car les gens étaient moins enclins à se rendre à l'hôpital.

La dernière guerre au Soudan a éclaté en avril, et certains civils fuient vers des zones rurales connues pour être des foyers de leishmaniose. De nombreux chercheurs craignent de savoir ce qui les attend. Abhay Satoskar, parasitologue à l'université de l'État de l'Ohio à Columbus, a visité un hôpital dans l'est du Soudan en décembre dernier et a vu de ses propres yeux des personnes atteintes de la maladie. Il a vu des camps abritant des dizaines de milliers de personnes fuyant le conflit en Éthiopie, dont de nombreux enfants qui n'avaient jamais été exposés à la maladie auparavant. "Les camps se trouvent dans des zones endémiques et l'on s'attend à ce qu'une épidémie majeure s'y déclare", explique M. Satoskar. Selon lui, on estime que 90 % des habitants de certains villages présentent des signes d'une infection antérieure.

La nécessité de mettre en place des moyens de défense efficaces contre la maladie est évidente, mais ceux-ci se sont avérés difficiles à trouver. Les mouches des sables sont difficiles à contrôler : elles sont plus petites que les moustiques, pratiquement silencieuses et n'ont pas besoin d'eau pour pondre leurs œufs. La maladie est également difficile à traiter. En Afrique de l'Est, la thérapie standard consiste en deux médicaments injectables par jour pendant 17 jours - une tâche difficile dans les meilleures circonstances, et presque impossible dans une zone de conflit dans un pays à faibles ressources. Les médicaments peuvent également être toxiques pour le cœur et d'autres organes, et les injections sont douloureuses. De nombreuses personnes atteintes de la maladie doivent rester à l'hôpital jusqu'à deux mois, explique Ayele.

C'est pourquoi de nombreux espoirs reposent sur la vaccination. Un vaccin efficace pourrait prévenir la maladie et freiner la transmission. Des décennies de travail n'ont pas encore permis de produire un vaccin contre la leishmaniose. Mais aujourd'hui, les chercheurs qui poursuivent deux stratégies vaccinales très différentes s'apprêtent à procéder à des essais sur l'homme. La réussite de l'une ou l'autre de ces stratégies représenterait un pas de géant dans la lutte contre une maladie qui frappe cruellement des personnes qui se trouvent déjà dans des situations difficiles.

Au-delà de la tradition

Satoskar est optimiste quant à la possibilité de vacciner contre la leishmaniose. "L'immunologie et l'histoire nous disent que la vaccination est possible", déclare-t-il. Pendant des siècles, les Bédouins du Moyen-Orient ont frotté les plaies parasitaires d'une personne infectée sur des parties de la peau de leurs enfants, souvent cachées, comme les fesses. Cette pratique d'infection délibérée - connue sous le nom de leishmanisation - a donné aux enfants des lésions cutanées typiques d'une forme de la maladie appelée leishmaniose cutanée. Mais surtout, une fois guéris, les enfants sont protégés contre les infections futures. "C'est presque comme un vaccin", dit Satoskar. Les cicatrices faciales, dont les parents craignaient qu'elles ne compromettent les perspectives de mariage de leur enfant, pourraient être évitées, même si c'est au détriment de marques sur des parties moins visibles du corps.

Bien que les formes cutanées de la maladie, telles que celles causées par les parasites Leishmania major présents dans la région, soient moins souvent mortelles que la leishmaniose viscérale, les conséquences restent importantes. "Nous appelons cela des formes moins graves de la maladie, mais ce n'est pas ce que vous pensez si vous vous asseyez avec des enfants infectés et que vous voyez les lésions sur leur peau", déclare Nathan Peters, immunologiste à l'université de Calgary au Canada. La forme cutanée de la maladie prolifère également dans les zones de conflit. En 2012, une épidémie de plus de 1 000 cas s'est déclarée au Liban parmi les personnes fuyant les violences en Syrie. Depuis, la maladie a connu une recrudescence, des cas ayant été signalés parmi les réfugiés syriens en Turquie et en Jordanie.

Les tentatives de création d'un vaccin pour tous les types de leishmaniose offrant la même protection que la leishmanisation remontent aux années 1940. Elles étaient basées sur des parasites vivants, mais cette approche a été abandonnée après des décennies de travail parce qu'elle pouvait déclencher des maladies telles que de grandes lésions cutanées incontrôlées. Les vaccinologues se sont alors tournés vers des vaccins à base de parasites tués et, dans les années 1980 et 1990, vers des combinaisons de protéines du parasite. Tous ces projets se sont soldés par des échecs, malgré les résultats prometteurs des études animales. Les déceptions se comptent par centaines.

La plupart des vaccins fonctionnent en déclenchant une réponse anticorps à une partie de l'agent pathogène et en imprimant cette mémoire sur les cellules B qui produisent les anticorps. Lorsque l'envahisseur pénètre dans l'organisme, les anticorps attendent de s'y attacher et de le signaler pour qu'il soit détruit.

Cela a très bien fonctionné pour de nombreux virus et bactéries, mais les organismes unicellulaires tels que Leishmania et le parasite Plasmodium, responsable de la malaria, sont des clients plus difficiles. Ils ont développé des moyens de maintenir une infection chronique, en manipulant le système immunitaire et en se cachant à l'intérieur des cellules humaines, où les anticorps ne peuvent pas facilement les trouver et les tuer. Ce qu'il faut, c'est une réponse des lymphocytes T, qui sont capables de reconnaître et de tuer les cellules infectées. Malheureusement, il est difficile d'induire une réponse des lymphocytes T chez l'homme. En outre, les cellules T sont beaucoup plus difficiles à étudier et à mesurer que les anticorps.

Après des décennies de recherche, un vaccin produisant des anticorps pour lutter contre le paludisme causé par Plasmodium falciparum a reçu la recommandation de l'Organisation mondiale de la santé en octobre 2021. D'autres vaccins contre le paludisme sont en cours de développement et inspirent les chercheurs sur la leishmaniose.

À l'université d'Oxford, au Royaume-Uni, des chercheurs ont utilisé des virus modifiés, appelés vecteurs adénoviraux, pour entraîner les cellules T de l'organisme à éliminer les parasites du paludisme qui se cachent dans le corps. Le vecteur pénètre dans les cellules du foie et les force à produire des protéines du parasite du paludisme. Ces protéines sont ensuite affichées à la surface des cellules, où elles sont repérées par les cellules T qui détruisent alors les cellules infectées. Un vaccin contre le paludisme développé sur la base de cette technologie vise à provoquer une mémoire durable de l'infection afin que les lymphocytes T puissent réagir rapidement si le véritable parasite pénètre dans l'organisme.

Pour certains chercheurs spécialisés dans la leishmaniose, les progrès réalisés dans le domaine des vaccins utilisant des vecteurs adénoviraux représentent une opportunité. Paul Kaye, immunologiste à l'université de York, au Royaume-Uni, explique que son équipe et lui-même ont cherché à tirer parti des investissements dans les vaccins utilisant ces vecteurs. Paul Kaye s'efforce d'introduire la recette génétique de deux protéines de Leishmania dans les cellules à l'aide d'un vecteur adénoviral. Les cellules T reconnaîtraient alors ces cellules immunitaires parasitées, les tueraient et établiraient une mémoire. "Nous savons que les vaccins à vecteur viral sont efficaces pour générer des cellules T CD8, qui jouent un rôle dans la protection contre la Leishmania, et des cellules T CD4", explique Peters.

En 2017, Kaye et ses collègues ont rapporté que le vaccin candidat pouvait être administré en toute sécurité chez l'homme. Un petit essai ultérieur au Soudan a fourni des preuves d'une réponse immunitaire chez les personnes qui présentaient une complication de la leishmaniose viscérale qui affecte la peau et peut survenir après le traitement. Le vaccin a ensuite été administré à une cohorte plus importante d'environ 80 personnes, mais les troubles survenus cette année au Soudan ont rendu difficile la réalisation de cette étude. Face à cette interruption forcée, l'équipe de Kaye envisage maintenant de passer au vecteur adénoviral utilisé dans le vaccin COVID-19 d'Oxford-AstraZeneca, car la pandémie a permis d'en apprendre beaucoup sur ce vecteur vaccinal. Mais on ne sait toujours pas si un vecteur viral sera capable de générer suffisamment de lymphocytes T mémoires pour arrêter une infection de leishmaniose avant qu'elle ne s'installe.

En vie et en pleine forme

Une autre stratégie d'immunisation cherche à se rapprocher davantage de ce qui se passe lors d'infections naturelles. En règle générale, lorsqu'une personne est piquée par une mouche des sables, la salive et les microbes de l'insecte attirent les cellules immunitaires de première ligne vers la piqûre. Le parasite pénètre alors dans ces cellules immunitaires et déclenche une infection durable. "Le parasite subit une énorme pression évolutive pour produire ces infections chroniques, afin qu'il puisse persister suffisamment longtemps pour être attrapé par une autre mouche des sables", explique David Sacks, parasitologue à l'Institut national américain des allergies et des maladies infectieuses (NIAID), à Bethesda, dans le Maryland.

Comme les Bédouins le savent depuis longtemps, une personne infectée est immunisée contre les infections secondaires, et cet effet dépendrait fortement des cellules T. Aujourd'hui, un groupe de chercheurs nord-américains souhaite reproduire ce processus en revenant à l'idée d'un vaccin vivant. "Fondamentalement, il s'agit de la leishmanisation, mais avec un produit sûr et défini", explique Satoskar.

Un groupe dirigé par Hira Nakhasi, parasitologue et vaccinologue à la Food and Drug Administration américaine à Silver Spring (Maryland), a affaibli L. donovani en inactivant un gène. Lorsqu'il a été administré à des souris et à des hamsters, le parasite affaibli a pu infecter des cellules, mais une fois à l'intérieur, il a eu du mal à se développer. "Ils persistent pendant 7 à 9 mois, puis commencent à mourir", sans rendre les animaux malades, explique Satoskar, qui fait partie de l'équipe de recherche. Cela semble conférer une protection à long terme contre les infections futures chez les souris et les hamsters.

L'équipe s'est maintenant intéressée aux parasites L. major que l'on trouve au Moyen-Orient et qui, contrairement à L. donovani, restent généralement dans la peau et devraient donc présenter moins de risques. Les chercheurs espèrent que les espèces sont suffisamment similaires pour qu'un vaccin basé sur des parasites L. major affaiblis offre une protection contre un large éventail d'espèces causant des maladies cutanées et viscérales, ainsi que contre d'autres espèces, telles que Leishmania braziliensis, qui provoque des lésions dans les muqueuses du nez, de la bouche et de la gorge.

Gennova Biopharmaceuticals, à Pune (Inde), fabrique désormais des parasites L. major destinés à des études sur l'homme. "Nous prévoyons de lancer un essai d'innocuité de phase I aux États-Unis et sommes en discussion avec le NIAID", explique Greg Matlashewski, microbiologiste à l'université McGill de Montréal (Canada), qui a participé à la production des parasites affaiblis. L'étape suivante consisterait à vacciner des volontaires sains et à les confronter à des mouches des sables porteuses de L. major.

Même l'injection de parasites génétiquement affaiblis n'est pas un fac-similé complet d'une infection naturelle par Leishmania. Les parasites affaiblis peuvent persister pendant de nombreux mois - suffisamment longtemps pour établir une mémoire immunitaire, espèrent les chercheurs - mais lors d'une infection naturelle, les parasites peuvent rester dans l'organisme à de faibles niveaux pendant toute la vie. "Lorsque l'on procède à la leishmanisation, on est infecté pour toujours, ce qui offre une belle protection contre les défis ultérieurs", explique M. Peters.

Certains chercheurs pensent que ces parasites stimulent constamment les cellules T et maintiennent l'organisme prêt à supprimer rapidement toute nouvelle incursion.La question de savoir si un vaccin vivant peut égaler la protection offerte par une infection naturelle ne sera tranchée que lorsque des essais seront menés dans des régions endémiques. Or, ce ne sera pas chose aisée. Par exemple, les fortes pluies qui se sont abattues sur le Sud-Soudan au cours des trois dernières années ont empêché la reproduction des mouches des sables dans les sols de cette région, supprimant ainsi la transmission, explique M. Ritmeijer. Cela signifie qu'un essai mis en place à un endroit donné pourrait avoir du mal à fournir des données utiles simplement parce qu'il y a eu peu de cas cette année-là. La maladie se déplace également, les personnes transportant les parasites dans de nouvelles régions.

"En Éthiopie, la maladie se déplace par grappes. On ne sait pas où il y aura des cas d'une année sur l'autre", explique M. Matlashewski. Par conséquent, il estime qu'un essai visant à établir l'efficacité du traitement nécessitera au moins 5 000 personnes. Sacks pense que ce chiffre pourrait être de plusieurs dizaines de milliers.

À York, M. Kaye a créé un centre d'hébergement pour les essais de vaccins, afin d'en apprendre le plus possible sur les vaccins candidats avant de procéder à des essais sur le terrain pour prouver leur efficacité. Il a cultivé des parasites L. major dans son laboratoire, en utilisant des tissus infectés provenant d'une jeune personne qui avait fait de la randonnée dans le désert du Néguev, en Israël. Une douzaine de volontaires du Yorkshire ont depuis permis à des femelles mouches des sables hébergeant ces parasites de se nourrir sur leurs bras. Au bout de deux à quatre semaines, de petites masses apparaissent, qui sont retirées afin que les volontaires ne développent pas la leishmaniose (les parasites présents en Israël ne provoquent généralement qu'une maladie bénigne). Le groupe de Kaye rédige actuellement ses conclusions sur la réponse immunitaire précoce au parasite - un aspect qu'il est difficile d'étudier dans un environnement naturel car les signes d'infection mettent généralement des mois à se manifester, et ce n'est qu'ensuite que les gens se rendent dans des établissements médicaux.

La prochaine étape pour l'équipe de Kaye consiste à administrer son vaccin à des volontaires, à les exposer à des mouches des sables infectées et à voir s'il est protecteur. "Si le vaccin fonctionne, cela nous donnera un nouvel élan pour le tester dans des conditions réelles", explique M. Kaye. "S'il ne fonctionne pas, nous arrêterons probablement.

Un chemin à parcourir

Les vaccins à adénovirus et les vaccins vivants ne sont pas en concurrence - chacun a ses avantages. Un point positif pour les vaccins adénoviraux est que certains pays où la leishmaniose est endémique, comme le Brésil et l'Inde, disposent désormais d'une capacité de production d'adénovirus grâce aux efforts de vaccination contre le virus COVID-19. Ces capacités pourraient être exploitées pour produire localement des vaccins contre la leishmaniose. Toutefois, contrairement aux vaccins vivants, il n'a pas encore été démontré que l'approche par vecteur viral génère une réponse cellulaire T suffisamment durable pour se défendre contre la leishmaniose. "La réponse immunitaire n'a pas l'ampleur de celle que l'on observe avec un parasite intact", explique M. Kaye.

Des parasites Leishmania affaiblis pourraient être utilisés dans un vaccin pour protéger contre la leishmaniose.

Les données relatives aux infections naturelles suggèrent que les parasites vivants peuvent conférer une protection durable, mais les vaccins vivants posent des problèmes logistiques considérables. Contrairement aux vaccins adénoviraux qui peuvent être conservés dans un réfrigérateur, un vaccin contre les parasites vivants devrait être conservé à -80 °C. L'infrastructure de distribution des vaccins s'est améliorée dans les régions endémiques telles que l'Afrique de l'Est en raison de la pandémie de COVID-19, mais l'acheminement d'un vaccin contre les parasites vivants dans les régions rurales éloignées proches des zones de conflit restera difficile, et il est probable que les coûts associés seront plus élevés que ceux d'un vaccin adénoviral.

Il est essentiel de mettre les vaccins à la disposition des nombreuses personnes à faible revenu exposées au risque pour lutter contre la maladie. M. Kaye estime que la demande mondiale de vaccins pourrait atteindre un milliard de doses sur une période de dix ans et qu'environ un quart des pays endémiques pourraient se permettre de payer un vaccin dont le coût par dose est d'environ 5 dollars américains.Même les projections les plus optimistes prévoient un délai de 5 à 7 ans pour l'approbation d'un vaccin. Chacune de ces années apportera un demi-million de nouveaux cas de leishmaniose viscérale et au moins 50 000 décès. Beaucoup plus de personnes seront marquées par la maladie cutanée, qui infecte environ un demi-million de personnes chaque année.

"Les enfants peuvent cesser d'aller à l'école et les femmes sont victimes de discrimination", explique M. Ayele, de l'université de Gondar. "La maladie est considérée comme une malédiction dans certaines parties de la société", ajoute-t-elle.

"Nous avons besoin d'un vaccin", déclare M. Satoskar. Même s'il arrive trop tard pour les personnes qui fuient actuellement la guerre au Soudan, ce vaccin pourrait être la clé pour mettre un terme à la répétition de l'histoire.