Vaccins pour demain : vaccins ADN ?
1998/09/01 Sarasua Etxeberria, Arantxa | Umaran Sanchez, Adelaida Iturria: Elhuyar aldizkaria
Que sont les vaccins ? On peut dire que ce sont des éléments qui stimulent une réponse immunitaire spécifique. Les molécules de vaccins sont appelées "antigènes" et, bien qu'elles ne soient pas pathogènes, elles favorisent une réponse défensive spécifique comme les micro-organismes pathogènes, mais sans provoquer de maladies.
Les antigènes des premières vaccins étaient des micro-organismes entiers vivants mais atténués ou morts. Ces vaccins ont contrôlé la variole, la rougeole ou la toux. Les vaccins ont été très efficaces et certains d'entre eux sont encore utilisés, même si les antigènes de chaque micro-organisme ne sont pas pleinement connus. Les vaccins vivants sont plus efficaces que les mois, mais leur principal défaut est l'insécurité. Si des erreurs se produisent dans le processus d'amortissement ou si elle est utilisée avec une immunodéficience, le vaccin peut causer une maladie.
Une fois identifiés les antigènes qui stimulent la réponse protectrice dans le cas d'une maladie particulière, on peut réaliser des vaccins avec des protéines antigéniques. Pour contrôler la méningite, le tétane ou la diphtérie, des vaccins de ce type ont été utilisés. À mesure que les antigènes protéiques ont été purifiés, les risques ont été réduits, même si parfois leur efficacité a été perdue. D'autre part, de nombreux micro-organismes ont développé la capacité de cacher ou de modifier leurs antigènes.
Pour surmonter tous ces problèmes, il faut chercher à nouveau la simplicité et pour cela il suffit d'aller à l'origine; identifier, couper et introduire directement les gènes codant les antigènes. Ainsi sont nés les vaccins d'ADN. Cet ADN est sous forme de plasmide, c.-à-d., c'est une molécule circulaire qui ne sera pas doublée dans les cellules des mammifères vaccinés, mais synthétiseront et exprimeront des protéines étranges codant.
Tout cela a été réalisé avec des infections sans vaccin et pour le moment, seuls les animaux ont démontré l'utilité de ces vaccins ADN. La première figure montre les maladies infectieuses qui tuent les enfants de moins de 5 ans. Comme on le voit, de nombreux nouveaux vaccins sont à faire et ces nouveaux vaccins ADN peuvent servir à combler ce vide.
Stimulent la réponse immunitaire cellulaire
Les infections virales sont toujours des infections intracellulaires ; le parasite responsable du paludisme et d'autres protozoaires vivent dans la cellule. Tant qu'ils restent à l'intérieur des cellules de l'hôte, les anticorps ne peuvent pas endommager ce type de parasites ; les anticorps ne peuvent les bloquer que lorsqu'ils se déplacent d'une cellule à l'autre. Renforcer la réponse immunitaire cellulaire à la fois pour la détection et la destruction des cellules infectées, comme l'activation de lymphocytes TD 8+ cytotoxiques et macrophages, entre autres.
Le vaccin d'ADN contient des gènes codant plusieurs antigènes d'un micro-organisme, comme une protéine de couche d'un virus. La cellule hôte intériorisera l'ADN étranger et formera dans votre cytoplasme la protéine du virus. Comme s'il s'agissait de protéines propres, dans les cellules de l'hôte les molécules de la classe I de l'histocompatibilité complexe dominante porteront les peptides de la protéine virale aux membranes des cellules (Figure 2). Ces présentations provoqueront des lymphocytes CD8+ T, donc, contrairement à d'autres vaccins, ils stimuleront la réponse immunitaire cellulaire 5.
Au contraire, les vaccins protéiques, une fois dans les cellules par la phagocytose, apparaîtront dans les membranes à côté des molécules de la classe II de l'histocompatibilité complexe dominante. Ce type de présentation allumera principalement la réponse aux anticorps par des lymphocytes CD4+. De plus, avec cette voie endogène de présentation des antigènes, on exprime plus d'épitopes qu'avec d'autres techniques, obtenant une plus grande immunité 8.
Une autre caractéristique de la réponse aux vaccins d'ADN est la création d'un grand nombre de lymphocytes T auxiliaires de type 1. Les macrophages seront activés et une réponse très efficace sera obtenue pour éliminer les bactéries qui survivent, comme la Mycobacterium tuberculosis ou la Listeria monocytogenes dans les macrophages.
Cependant, bien que la réponse à ces vaccins soit principalement cellulaire, l'ADN exogène agit comme mitogène en activant les cellules B et en favorisant la réponse des anticorps 3.
Sans vecteur
Un autre avantage des vaccins ADN est qu'aucun transport n'est nécessaire, l'ADN est utilisé nu comme plasmide. Les plasmides sont des molécules circulaires d'ADN capables de se dupliquer spontanément à l'intérieur d'une bactérie, alors que dans les cellules des mammifères ils ne seront pas doublés mais contiennent les éléments nécessaires pour transcrire les gènes qu'ils transportent. Par conséquent, pour provoquer une réponse immunitaire, le gène que nous avons choisi est inséré directement dans les muscles en ajoutant le plasmide, à savoir sans utiliser de vecteurs. Là, il sera transcrit et ensuite l'ARN sera retourné dans les ribosomes dans les protéines.
Tous les systèmes de transfert de gènes démontrés jusqu'ici devaient utiliser des vecteurs, c'est-à-dire que le gène sélectionné entrait dans le génome d'un virus et ce dernier, le vecteur, s'insérait dans les muscles de l'hôte. D'une part, il est difficile de trouver un vecteur approprié pour transporter n'importe quel type de gène et d'autre part, les dommages ultérieurs par le vecteur sont toujours dangereux.
Former comme épitopes
Les antigènes utilisés pour favoriser la réponse immunitaire doivent maintenir ou imiter le plus fidèlement possible la forme tridimensionnelle de certaines parties des protéines des micro-organismes. Autrement, les anticorps générés par les vaccins et les récepteurs des cellules T ne seront pas suffisamment liés. Les micro-organismes, dans la procédure d'amortissement ou d'inactivation, modifient souvent la structure des protéines, entraînant une perte d'antigénicité. Dans le cas des vaccins d'ADN, la protéine du micro-organisme se forme à l'intérieur de la cellule et se présente au système immunitaire sans aucun changement, de sorte que l'intégrité des épitopes reste meilleure et la réponse obtenue sera plus efficace.
Facilité de conjugaison
Au fur et à mesure que les nouveaux vaccins seront intégrés au calendrier de vaccination, le maintien de l'utilisation des vaccins deviendra de plus en plus compliqué. La solution serait d'incorporer tous les antigènes à la fois, mais si ceux-ci sont protéiques, surtout s'ils sont utilisés à des doses élevées, il n'est pas possible de les intégrer tous à la fois.
Les vaccins d'ADN permettraient, au moins en théorie, d'appliquer les gènes des différents micro-organismes pathogènes dans un plasmide par leur juxtaposition. Dans tous les cas, il sera toujours plus facile de conjuguer les protéines codées par chaque ADN.
L'immunité contre toutes les scories mutantes d'un micro-organisme est obtenue
Certains virus, pour éviter notre réponse immunitaire, modifient parfois leurs antigènes superficiels en créant de nouveaux mutants ou sérotypes. Ainsi, malgré le développement de l'immunité contre un sérotype, quand un autre sérotype mutant apparaît, nos défenses sont nulles. C'est-à-dire que la grippe, étant donné que le vaccin est formé d'antigènes protéiques, sert à un sérotype unique et la vaccination antigrippale doit être répétée annuellement.
Des chercheurs ont obtenu un nouveau vaccin d'ADN qui protège les animaux contre les différents sérotypes en travaillant avec le virus de la grippe 14. Il semble que les lymphocytes T cytotoxiques qui apparaissent par ce vaccin sont associés à des protéines internes antigéniques qui ne sont pas modifiés. Mais pour obtenir cette immunité, ces antigènes doivent être présentés par voie endogène. D'autres groupes de chercheurs ont obtenu par l'ADN un vaccin contre tous les sérotypes du virus du papillome et un autre vaccin contre le virus de l'herpès type II avec des animaux 2,4.
Immunogènes aussi chez les jeunes enfants
Pour prévenir les maladies infectieuses, nous devons souvent protéger les jeunes enfants et la réponse de ce groupe est faible. Pour que le système immunitaire non développé donne une réponse suffisante, il est nécessaire d'utiliser des systèmes qui favorisent fortement la réponse cellulaire. Pour ce faire, les vaccins ADN ont un avantage théorique.
D'autre part, dans le cas de la rougeole, par exemple, les anticorps pris de sa mère volent l'effet des vaccins des micro-organismes vivants. Le vaccin ADN surmontera certainement ce problème.
En outre, les vaccins d'ADN, comme d'autres vaccins morts, seront plus sûrs contre l'immunodéficience que les vaccins vivants. D'autre part, ils seront également plus faciles à utiliser dans de nombreux endroits du monde, car contrairement aux protéines, ils sont thermostables.
Provoquer un cancer ?
Est-il capable d'introduire l'ADN externe dans nos chromosomes ?
Si oui, les vaccins d'ADN ont été éliminés ! Les mutations que cela supposerait, altéreraient tous les processus de régulation de nos cellules et produiraient un dommage supérieur à celui que nous prétendons prévenir.
Provoquer la tolérance ou l'auto-immunité
Une fois introduit le gène, et en reconnaissant qu'il n'entre pas dans nos chromosomes, jusqu'à quand l'antigène codé par le gène sera-t-il synthétisé ? Si le client devient tolérant à cet antigène peut durer longtemps, de sorte qu'il ne répondrait pas en cas d'infection. L'autre possibilité est de favoriser les phénomènes d'auto-immunité, étant donné que cet antigène s'exprime dans nos cellules avec les molécules de notre histocompatibilité complexe et principale, groupe qui favorise la réponse cytotoxique spécifique. Il ne serait pas étrange qu'en gardant cette situation pendant longtemps on observe des dommages par auto-immunité dans les tissus de l'hôte.
Cependant, dans les cas testés jusqu'à présent, il semble que la période d'expression des antigènes étrangers soit la plus appropriée pour que la réponse soit efficace et que des cellules spécifiques de la mémoire apparaissent suffisantes, mais pas suffisante pour générer tolérance ou auto-immunité 7 (Figure 3).
Voie générale pour la création de nouveaux vaccins
Au cours des prochaines années, cette nouvelle technologie de vaccins ADN facilitera notamment la formation de vaccins. Compte tenu de la complexité antigénique de certains micro-organismes, cette technologie peut être utilisée dans chaque cas pour identifier les antigènes qui stimulent la réponse protectrice. Cela vaut également la peine si elle est utilisée exclusivement pour cela, mais d'autres systèmes sont ensuite utilisés pour présenter ces antigènes au système immunitaire 9. L'utilisation de génotypes pour l'élaboration d'inserts d'ADN et le choix des antigènes les plus appropriés peut être une méthode générale pour la réalisation de tout type de vaccin. Cette technologie a été utilisée pour sélectionner, entre autres, les antigènes les plus intéressants des bactéries du genre Micoplasma 1.
Travailler d'autres façons d'introduire l'ADN
Bien que les vaccins d'ADN effectués à ce jour sont pour l'intégration musculaire, il est possible de créer des vaccins d'ADN pour être prises par la bouche ou les muqueuses. Cette option serait très intéressante, par exemple, pour prévenir les diarrhées. Une équipe de chercheurs a déjà réussi à utiliser une scorie amortie de Shigella pour introduire l'ADN dans le mur intestinal 11.
Vacciner contre le cancer
Jusqu'à présent, nous avons parlé de vaccins antiinfectieux, mais les vaccins d'ADN sont testés sur les animaux pour contrôler les lymphomes 12. Dans les prochaines années, les vaccins ADN auront également des applications intéressantes dans le domaine du cancer.
Utiliser une méthodologie concrète et rigoureuse pour démontrer la sécurité
Nous avons actuellement la possibilité d'évaluer les risques mentionnés. Pour étudier l'intégration de l'ADN introduit dans les cellules animales dans les chromosomes, il existe une méthodologie spécifique pour la distribution de l'ADN chromosomique et plasmidique. Une fois le vaccin laissé sous forme de plasma exclu, l'ADN chromosomique doit être analysé pour rechercher l'ADN du vaccin par la technique de PCR. Cette technique est très sensible pour détecter une copie de plasmide de vaccin entre 150.000 cellules. Dans le cas de la grippe, on a constaté la dégradation des plasmides incorporés en appliquant cette méthodologie. (1,5.10 11 copies insérées et 6 semaines plus tard il reste 1,5.10 3). D'autre part, dans ce cas, ils n'ont pas trouvé de copie intégrée dans les chromosomes 6.
Comparer le coût et le bénéfice dans chaque cas
Toutefois, une évaluation au cas par cas devra être effectuée et, dans chaque cas, comparer les risques pouvant résulter du vaccin d'ADN avec les éventuels dommages résultant de sa non-utilisation. Dans le cas de l'hépatite B, par exemple, nous devons comparer la probabilité de contracter un cancer par le vaccin avec la diminution du nombre d'hépatocarcinomes que nous avons obtenu par la vaccination 13.
Phases d’élaboration de nouveaux vaccins
Dans tous les cas, toutes les étapes avant la mise sur le marché d'un nouveau vaccin doivent être réussies: a) tests de laboratoire, pour la formation des plasmides conçus et pour traiter le vaccin avec les animaux et b) essais cliniques: dans la première phase pour démontrer que le vaccin n'est pas nuisible avec de petits groupes de volontaires, dans la deuxième phase pour choisir les doses et les directives de vaccination avec un grand groupe et Il y a actuellement des vaccins d'ADN qui ont été conçus et testés avec des animaux, mais il y a 15 essais cliniques en attente.
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