Clinical development of a VAR2CSA-based placental malaria vaccine : quantifying immune memory responses to the vaccine candidate VAR2CSA
Développement clinique d'un vaccin contre le paludisme associé à la grossesse : étude de la mémoire immunologique spécifique du candidat vaccin VAR2CSA
Résumé
The aim of this work was to investigate the development of cellular immunological memory with specificity for a vaccine candidate targeting malaria during pregnancy. Two complementary studies (STOPPAM and PLACMALVAC) were implemented by different European and African consortia and the end result is the clinical development of pregnancy-associated malaria (PAM) vaccine. The STOPPAM project comprised a follow-up study of 1037 pregnant women and 222 of their children. We evaluated immunological and parasitological parameters during pregnancy in order to facilitate the identification of a PAM vaccine candidate. The PLACMALVAC project aimed to prepare the future clinical trial Phase II through a follow-up study conducted in a cohort of 50 primigravid women and also to perform a Phase I clinical trial with healthy adult volunteers. We started by investigating the impacts of PAM on the immunological responses of newborns of mothers in the STOPPAM cohort. Cytokine production in response to TLR stimulation was evaluated and ex vivo phenotyping of different subsets of lymphocytes and immune cells was performed. Our findings suggest that placental infection at delivery altered the neonatal innate and adaptive immune responses that may have consequences for the development of immune responses in infancy. Next we focused on the immunological memory aspects related to the VAR2CSA vaccine candidate for malaria during pregnancy. Two different studies were performed to evaluate : i) VAR2CSA-DBL5 domain-specific IFN-g-secreting T-cell frequencies and five cytokine responses quantified using flow cytometric techniques. The study was carried out in two subgroups of pregnant women early in pregnancy and at delivery. Our data showed that PBMC at delivery of mothers with a history of infection during pregnancy but who were uninfected at delivery displayed significantly increased production of IFN-g in response to both PHA and DBL-5 stimulation compared to uninfected women. ii) Memory B and T cell responses to the VAR2CSA sub-unit vaccine candidate (ID1-DBL2-ID2a) in a cohort of pregnant primigravid Beninese who were followed up throughout pregnancy. Mononuclear cells from peripheral blood collected on 4 occasions (first and fifth month of pregnancy, at delivery and 6 months post-delivery) were isolated and cryopreserved under liquid nitrogen. The concentrations of 6 cytokines produced in response to the vaccine antigen were quantified in supernatants of stimulated cells using cytometric bead array. The frequencies of vaccine antigen-specific antibody-secreting memory B cells were evaluated in the same cell samples using standard ELISPOT assays. We observed that the frequencies of memory B cells with specificity for the vaccine candidate increased as a function of gestational age (from the first month of pregnancy to delivery) and of infection with P. falciparum during pregnancy. The results suggest that the induction of the cellular immunological memory responses to VAR2CSA required for protection against PAM may occur during first pregnancies and requires contact with antigen arising from naturally-acquired infections during those pregnancies. All the work done in this thesis provides an understanding of the immunological mechanisms involved an increased susceptibility during childhood due to PAM and also the progressive induction of immune memory to the candidate VAR2CSA (ID1-DBL2-ID2a) vaccine for prevention of malaria during pregnancy.
L'objectif général de ce travail était d'étudier des mécanismes immunologiques de la mise en place d'une mémoire spécifique et protectrice au candidat vaccin contre le paludisme associé à la grossesse (PAG). Deux projets complémentaires (STOPPAM et PLACMALVAC) ont été mis en place par des consortiums européens et africains en vue du développement d'un vaccin contre le PAG. Le projet STOPPAM est un suivi de cohortes de 1037 femmes enceintes et de 222 nouveau-nés avec comme objectif de caractériser les parasites de P. falciparum pour identifier un candidat vaccin contre le PAG et aussi d'étudier les conséquences du PAG sur la santé de la mère et du nouveau-né. L'objectif du projet PLACMALVAC est de réaliser un essai clinique de phase I chez des femmes volontaires saines et en parallèle préparer un essai clinique de phase II par une étude de faisabilité avec un suivi de cohorte de 50 femmes enceintes primigestes. Dans une première partie, nous avons étudié les conséquences du PAG sur les profils de réponses immunologiques des nouveau-nés de 0 à 12 mois. Deux études ont été ainsi réalisées chez les enfants issus des mères présentant différentes histoires palustres au cours de la grossesse et donc des contacts in utero avec des antigènes palustres à différents moments de la grossesse. Nous avons étudiés l'évolution de 0 à 12 mois : des réponses cytokiniques à des ligands de TLR ainsi que les fréquences des lymphocytes CD4, CD8, Treg, NK et NKT. Nos résultats montrent que ce sont les infections à l'accouchement qui pourraient modifier et altérer l'activation du système immunitaire inné et adaptative. Cette altération influencerait la mise en place d'une immunité protectrice chez les nouveau-nés pendant leurs premières années de vie. La deuxième partie de notre travail s'est intéressée à l'évaluation des réponses immunologiques des cellules T et B mémoires spécifiques du candidat vaccin VAR2CSA. Deux études ont été réalisées pour évaluer: i) les réponses des cellules T mémoires chez 2 sous groupes de femmes enceintes du projet STOPPAM prélevées au début de la grossesse et à l'accouchement. Nous avons caractérisé des réponses des cellules T mémoires spécifique du VAR2CSA-DBL5 via la fréquence des cellules T sécrétrices de l'IFN-g et la mesure de 5 cytokines dans les surnageants de culture après stimulation des cellules mononucléées. Nos résultats montrent que l'infection palustre au cours de la grossesse est associée à une plus forte production d'IFN-g à l'accouchement en réponse à la stimulation in vitro avec le VAR2CSA-DBL5 et la PHA. ii) les réponses des cellules T et B mémoires chez les primigestes du projet PLACMALVAC afin d'étudier la construction naturelle de la mémoire spécifique au VAR2CSA (ID1-DBL2-ID2a) durant la première grossesse. Les cellules mononucléées ont été isolées et congelées à partir des prélèvements du sang veineux collectés à 4 différents moments au cours du suivi (premier et cinquième mois de grossesse, à l'accouchement et 6 mois après accouchement). Nous avons quantifié les cellules B mémoires spécifiques de l'antigène vaccinal VAR2CSA et aussi mesuré les cytokines dans les surnageants de culture après stimulation des cellules. L'infection palustre au cours de la grossesse est associée à une augmentation de la fréquence des cellules B mémoires. Ces résultats suggèrent, l'acquisition via des infections naturelles au cours de la première grossesse, d'une mémoire anti-VAR2CSA protectrice pour la prévention du PAG. ? L'ensemble des travaux réalisés au cours de cette thèse a permis de mieux comprendre les mécanismes immunologiques impliqués dans la plus grande susceptibilité des nouveau-nés aux infections liées au PAG pendant l'enfance et aussi l'acquisition naturelle d'une mémoire immunologique contre le PAG spécifique du candidat vaccin actuel VAR2CSA (ID1-DBL2-ID2a) qui est en cours d'essai clinique de phase I au Bénin et en Allemagne.
Origine : Version validée par le jury (STAR)