Des chercheurs de l'Institut Pasteur en France ont mis au point des « puces d'organes lymphoïdes » artificielles qui reproduisent une grande partie de la réponse du système immunitaire humain aux vaccins de rappel. Cette technologie, décrite dans un article à paraître le 6 septembre dans le Journal de médecine expérimentale (JEM), pourrait potentiellement être utilisé pour évaluer l’efficacité probable de nouveaux vaccins de rappel à base de protéines et d’ARNm contre la COVID-19 et d’autres maladies infectieuses.
La mutation et l’évolution rapides du SARS-CoV-2 et d’autres virus impliquent que des vaccins de rappel doivent être développés tout aussi rapidement pour assurer une protection contre les souches virales émergentes. L’efficacité des vaccins mis à jour peut toutefois être difficile à prévoir. Le récent vaccin bivalent à ARNm contre la COVID, par exemple, s’est avéré aussi peu efficace que le vaccin monovalent original contre le variant émergent d’Omicron qu’il était censé combattre. L’une des raisons de cette imprévisibilité est que les animaux de laboratoire utilisés pour tester les nouveaux vaccins ont un système immunitaire légèrement différent de celui des humains. Une autre raison est que les humains peuvent réagir de manière très variable à un vaccin, en fonction notamment de leurs antécédents individuels d’infection et de vaccination.
La pandémie de COVID-19 a souligné la nécessité de systèmes précliniques permettant une évaluation rapide des réponses immunitaires suscitées par les vaccins de rappel candidats, en particulier au sein de cohortes spécifiques d'individus à haut risque.
Lisa Chakrabarti, chef de groupe au sein de l'Unité Virus et Immunité, Institut Pasteur
La réponse du système immunitaire à un vaccin est coordonnée dans des organes lymphoïdes secondaires, comme les ganglions lymphatiques et la rate, où différents types de cellules immunitaires se rassemblent et interagissent entre elles pour stimuler le développement de lymphocytes B spécifiques producteurs d'anticorps. L'équipe de Chakrabarti, dirigée par le chercheur postdoctoral Raphaël Jeger-Madiot, a créé une version artificielle de ces organes en intégrant de petits échantillons de cellules sanguines humaines dans des matrices de collagène 3D sur de minuscules puces microfluidiques. Ces puces d'organes lymphoïdes peuvent ensuite être exposées à des protéines virales et à des ARN utilisés dans les vaccins.
« La perfusion continue de puces microfluidiques avec de l'antigène et des nutriments facilite grandement la croissance et l'activation des cellules immunitaires » explique Samy Gobaa, qui dirige la plateforme Pasteur Microfluidique et a collaboré à l'étude.
Lorsque les chercheurs ont exposé les puces d’organes lymphoïdes à la protéine Spike du SARS-CoV-2, les lymphocytes B et T présents dans les échantillons sanguins sont devenus actifs et se sont regroupés, comme ils le font dans de vrais organes lymphoïdes. Les lymphocytes B ont ensuite mûri et ont commencé à produire des anticorps capables de neutraliser le virus SARS-CoV-2.
La présence de plusieurs autres types de cellules immunitaires dans les échantillons de sang humain a permis aux puces d’organes lymphoïdes de réagir également aux vaccins COVID à base d’ARNm. Comme dans le monde réel, le vaccin bivalent n’était, en général, pas plus efficace pour induire des anticorps neutralisants Omicron que le vaccin monovalent.
Cependant, en comparant des puces d'organes lymphoïdes créées à partir d'échantillons de sang provenant de différents donneurs, Chakrabarti et ses collègues ont pu observer une variété de réponses différentes : les puces créées à partir de certains donneurs ont répondu aussi bien à l'un ou l'autre type de rappel d'ARNm, tandis que les puces créées à partir d'autres donneurs ont montré une réponse plus forte pour le vaccin monovalent ou bivalent.
« Cela illustre la diversité des histoires immunologiques dans la population, et la variabilité individuelle qui en résulte dans les réponses vaccinales », explique Raphaël Jeger-Madiot.
« Face à une telle variabilité, la puce d'organe lymphoïde pourrait fournir un système préclinique utile pour évaluer la capacité des vaccins candidats à induire des anticorps neutralisants contre les variantes actuelles du SRAS-CoV-2 dans diverses populations humaines. Cela devrait être un atout face à une pandémie de SRAS-CoV-2 en évolution rapide », ajoute Chakrabarti.
