Lorsque les enfants reçoivent leur deuxième vaccin contre la rougeole, les oreillons et la rubéole, au moment où ils commencent la maternelle, ils bénéficient d'une protection contre les trois virus pendant toute ou la majeure partie de leur vie. Pourtant, l’efficacité d’un vaccin contre la grippe administré en octobre commence à décliner au printemps suivant.
Les scientifiques se demandent depuis longtemps pourquoi certains vaccins peuvent inciter l’organisme à produire des anticorps pendant des décennies, alors que d’autres ne durent que quelques mois. Aujourd’hui, une étude menée par des chercheurs de Stanford Medicine a montré que la variation de la durabilité des vaccins peut, en partie, être imputée à un type surprenant de cellules sanguines appelées mégacaryocytes, généralement impliquées dans la coagulation sanguine.
La question de savoir pourquoi certains vaccins induisent une immunité durable alors que d’autres ne le font pas est l’un des grands mystères de la science vaccinale. Notre étude définit une signature moléculaire dans le sang, induite quelques jours après la vaccination, qui prédit la durabilité des réponses vaccinales et fournit des informations sur les mécanismes fondamentaux qui sous-tendent la durabilité du vaccin.
Bali Pulendran, PhD, professeur de microbiologie et d'immunologie, Stanford Medicine
Dans une étude de 2022, Pulendran et ses collègues ont défini une « signature universelle » qui pourrait prédire une réponse précoce en anticorps à de nombreux vaccins. Cependant, cette étude et d’autres n’ont pas défini de signature permettant de prédire la durée des réponses anticorps.
Le nouvel article sera publié le 2 janvier 2025 dans Immunologie naturelle. Pulendran est l'auteur principal, et les chercheurs postdoctoraux officiels Mario Cortese, PhD, maintenant à Gilead Sciences, et Thomas Hagan, PhD, maintenant professeur adjoint à la Faculté de médecine de l'Université de Cincinnati, sont les premiers auteurs conjoints. Nadine Rouphael, MD, professeur de vaccinologie et de maladies infectieuses à l'Université Emory, est une collaboratrice clé.
Déterminé à comprendre la durabilité
L'équipe de Pulendran a initialement étudié un vaccin expérimental contre la grippe aviaire H5N1 administré avec un adjuvant – ; un mélange chimique qui renforce la réponse immunitaire à un antigène mais, à lui seul, n’induit pas de réponse immunitaire.
Les chercheurs ont suivi 50 volontaires sains qui ont reçu soit deux doses du vaccin contre la grippe aviaire avec adjuvant, soit deux doses sans adjuvant. Ils ont collecté des échantillons de sang de chaque volontaire à une douzaine de moments au cours des 100 premiers jours suivant la vaccination et ont effectué des analyses approfondies des gènes, des protéines et des anticorps présents dans chaque échantillon. Ensuite, ils ont utilisé un programme d'apprentissage automatique pour évaluer – ; et trouvez des modèles dans – ; l’ensemble de données résultant.
Le programme a identifié une signature moléculaire dans le sang dans les jours suivant la vaccination qui a été associée à la force de la réponse anticorps d'une personne des mois plus tard. La signature était principalement reflétée dans de minuscules morceaux d'ARN dans les plaquettes – ; petites cellules qui forment des caillots dans le sang.
Les plaquettes proviennent des mégacaryocytes, cellules présentes dans la moelle osseuse. Les plaquettes, lorsqu'elles se détachent des mégacaryocytes et pénètrent dans la circulation sanguine, emportent souvent avec elles de petits morceaux d'ARN des mégacaryocytes. Bien que les chercheurs ne puissent pas facilement suivre l’activité des mégacaryocytes, les plaquettes transportant l’ARN des mégacaryocytes agissent comme proxy.
« Ce que nous avons appris, c'est que les plaquettes sont un indicateur de ce qui se passe avec les mégacaryocytes dans la moelle osseuse », a déclaré Pulendran.
Implications plus larges
Pour confirmer si les mégacaryocytes affectaient la durabilité du vaccin, le groupe de recherche de Puledran a simultanément administré à des souris le vaccin contre la grippe aviaire et la thrombopoétine, un médicament qui augmente le nombre de mégacaryocytes activés dans la moelle osseuse. En effet, la thrombopoétine a permis de multiplier par six les taux d'anticorps anti-grippe aviaire deux mois plus tard.
D'autres expériences ont montré que les mégacaryocytes activés produisent des molécules clés qui augmentent la survie des cellules de la moelle osseuse responsables de la fabrication des anticorps, ou plasmocytes. Lorsque ces molécules étaient bloquées, les plasmocytes survivaient moins en présence de mégacaryocytes.
« Notre hypothèse est que les mégacaryocytes fournissent cet environnement nourrissant et propice à la survie dans la moelle osseuse pour les plasmocytes », a déclaré Pulendran.
Les scientifiques ont vérifié si la tendance se confirmait pour d’autres types de vaccins. Ils ont examiné les données précédemment collectées sur les réponses de 244 personnes à sept vaccins différents, notamment ceux contre la grippe saisonnière, la fièvre jaune, le paludisme et le COVID-19. Les mêmes molécules d’ARN plaquettaire – ; signes d'activation des mégacaryocytes – ; étaient associés à une production d’anticorps plus durable pour les différents vaccins. La signature moléculaire pourrait prédire quels vaccins dureraient plus longtemps, ainsi que quels vaccinés auraient une réponse plus durable.
Vers des vaccins prédictifs et personnalisés
Pulendran et ses collègues prévoient de mener des études pour déterminer pourquoi certains vaccins pourraient en premier lieu stimuler des niveaux plus élevés d’activation des mégacaryocytes. Ces résultats pourraient aider les chercheurs à développer des vaccins qui activent plus efficacement les mégacaryocytes et conduisent à des réponses anticorps plus durables.
En attendant, les scientifiques souhaitent développer des tests pour déterminer, à l’aide de leur signature moléculaire récemment découverte, combien de temps un vaccin est susceptible de durer. Cela pourrait aider à accélérer les essais cliniques de vaccins – ; dans lequel les chercheurs doivent souvent suivre les gens pendant des mois ou des années pour déterminer la durabilité – ; mais pourrait également donner lieu à des plans de vaccination personnalisés.
« Nous pourrions développer un simple test PCR – une puce vaccinale – qui mesure les niveaux d'expression des gènes dans le sang quelques jours seulement après la vaccination d'une personne », a expliqué Pulendran. « Cela pourrait nous aider à identifier qui pourrait avoir besoin d'un rappel et quand. » Il a ajouté que la durée d’une réponse vaccinale est probablement affectée par un certain nombre de facteurs complexes, et il soupçonne que les mégacaryocytes ne sont qu’un élément d’une histoire plus vaste.
Des scientifiques de l’Université de Cincinnati ; Centre de vaccination Emory ; Université de Californie, San Diego ; GSK Belgique ; Hôpital Israelita Albert Einstein; Laboratoire Jackson ; la Food and Drug Administration ; École de médecine Icahn du Mont Sinaï ; École de médecine de l'Université Emory ; les Instituts nationaux de la santé ; et la NYU Grossman School of Medicine ont contribué à la recherche.
Le financement de cette recherche a été fourni par les National Institutes of Health (subventions R01 AI048638, U19 AI057266 et U19 AI167903), la DARPA, la Fondation Bill et Melinda Gates, Open Philanthropy, les Violetta L. Horton et Soffer Endowments et GlaxoSmithKline Biologicals SA.
Pulendran siège ou a siégé au conseil d'administration externe d'immunologie de GSK et aux conseils consultatifs scientifiques de Sanofi, Medicago Inc., Boehringer Ingelheim, PharmaJet Inc., Icosavax Inc. et Ed-Jen.
