Depuis le début de la pandémie de COVID-19, les chercheurs travaillent sur des vaccins muqueux administrables par le nez. Aujourd’hui, des scientifiques de Berlin ont mis au point un vaccin vivant atténué pour le nez. Dans « Nature Microbiology », ils décrivent la protection immunitaire particulière qu’elle induit.
Les coronavirus se propagent principalement par voie aérienne. Lorsque les personnes infectées parlent, toussent, éternuent ou rient, elles expulsent des gouttelettes de salive contenant le virus. D’autres personnes respirent alors ces agents pathogènes en suspension dans l’air et s’infectent elles-mêmes. Une équipe de recherche à Berlin a décidé d’essayer de combattre le virus qui cause le COVID-19 là où il s’installe pour la première fois : les muqueuses du nez, de la bouche, de la gorge et des poumons. Pour ce faire, les scientifiques ont mis au point un vaccin vivant atténué contre le SRAS-CoV-2 administré par le nez. Dans le dernier numéro de la revue « Microbiologie naturelle« , l’équipe interdisciplinaire décrit comment ce vaccin vivant atténué confère une meilleure immunité que les vaccins injectés dans le muscle.
Déjà à l’automne de l’année dernière, deux formulations de vaccination nasale ont été approuvées pour une utilisation en Inde et en Chine. Ceux-ci contiennent des adénovirus modifiés – qui provoquent généralement des maladies respiratoires ou gastro-intestinales – qui s’atténuent d’eux-mêmes, ce qui signifie qu’ils se répliquent mal ou cessent complètement de se répliquer, et ne déclenchent donc jamais de maladie. D’autres vaccins nasaux vivants sont actuellement en cours de développement et de test dans le monde entier.
Protection sur le site de l’infection
Les avantages d’un vaccin nasal vont bien au-delà de la simple fourniture d’une alternative aux personnes qui ont peur des aiguilles. Lorsqu’un vaccin est injecté, il induit une immunité principalement dans le sang et dans tout le corps. Cependant, cela signifie que le système immunitaire ne détecte et ne combat les coronavirus que relativement tard dans une infection, car ils pénètrent dans l’organisme via les muqueuses des voies respiratoires supérieures. « C’est donc ici que nous avons besoin d’une immunité locale si nous voulons intercepter un virus respiratoire dès le début », explique le co-dernier auteur de l’étude, le Dr Jakob Trimpert, vétérinaire et chef de groupe de recherche à l’Institut de virologie de la Freie Universität. Berlin.
« Les vaccins nasaux sont bien plus efficaces à cet égard que les vaccins injectés, qui échouent ou ont du mal à atteindre les muqueuses », souligne le Dr Emanuel Wyler, un autre co-dernier auteur. Il étudie le COVID-19 depuis le début de la pandémie dans le cadre du laboratoire de biologie de l’ARN et de régulation post-transcriptionnelle, dirigé par le professeur Markus Landthaler à l’Institut de biologie des systèmes médicaux de Berlin du Centre Max Delbrück (MDC-BIMSB).
Dans un scénario idéal, un vaccin intranasal vivant stimule la formation de l’anticorps immunoglobuline A (IgA) directement sur place, empêchant ainsi l’infection de se produire en premier lieu. L’IgA est l’immunoglobine la plus courante dans les muqueuses des voies respiratoires. Il est capable de neutraliser les agents pathogènes en se liant à eux et en les empêchant d’infecter les cellules des voies respiratoires. En même temps, le vaccin stimule les réponses immunitaires systémiques qui aident à fournir une protection globale efficace contre l’infection.
Les lymphocytes T mémoire qui résident dans le tissu pulmonaire jouent un rôle utile similaire aux anticorps dans la muqueuse. Ces globules blancs restent dans les tissus affectés longtemps après le passage d’une infection et se souviennent des agents pathogènes qu’ils ont rencontrés auparavant. Grâce à leur localisation dans les poumons, ils peuvent répondre rapidement aux virus qui pénètrent par les voies respiratoires. » Le co-premier auteur attire l’attention sur l’une des observations faites par l’équipe au cours de leur étude : « Nous avons pu montrer qu’une vaccination intranasale préalable entraîne une réactivation accrue de ces cellules mémoires locales en cas d’infection ultérieure par le SRAS-CoV-2. Inutile de dire que nous avons été particulièrement satisfaits de ce résultat. »
Dr Géraldine Nouailles, immunologiste et chef de groupe de recherche au Département de Pneumologie, Médecine Respiratoire et Médecine Intensive à la Charité
L’immunité locale empêche l’infection virale
Les scientifiques ont testé l’efficacité du vaccin COVID-19 intranasal nouvellement développé sur des modèles de hamster qui avaient été établis par Trimpert et son équipe à la Freie Universität Berlin au début de la pandémie. Ces rongeurs sont actuellement les organismes modèles non transgéniques les plus importants pour la recherche sur le nouveau coronavirus, car ils peuvent être infectés par les mêmes variants de virus que les humains et développer des symptômes similaires. Ils ont découvert qu’après deux doses du vaccin, le virus ne pouvait plus se répliquer dans l’organisme modèle. « Nous avons assisté à une forte activation de la mémoire immunologique, et les muqueuses étaient très bien protégées par la forte concentration d’anticorps », explique Trimpert. Le vaccin pourrait donc également réduire significativement la transmissibilité du virus.
De plus, les scientifiques ont comparé l’efficacité du vaccin vivant atténué avec celle des vaccins injectés dans le muscle. Pour ce faire, ils ont vacciné les hamsters soit deux fois avec le vaccin vivant, une fois avec l’ARNm et une fois avec le vaccin vivant, soit deux fois avec un ARNm ou un vaccin à base d’adénovirus. Ensuite, après que les hamsters ont été infectés par le SRAS-CoV-2, ils ont utilisé des échantillons de tissus de la muqueuse nasale et des poumons pour voir à quel point le virus était encore capable d’attaquer les cellules muqueuses. Ils ont également déterminé l’étendue de la réponse inflammatoire à l’aide d’un séquençage unicellulaire. « Le vaccin vivant atténué a obtenu de meilleurs résultats que les autres vaccins dans tous les paramètres », résume Wyler. Cela est probablement dû au fait que le vaccin administré par voie nasale renforce l’immunité directement au site d’entrée du virus. De plus, le vaccin vivant contient tous les composants du virus – pas seulement la protéine de pointe, comme c’est le cas avec les vaccins à ARNm. Alors que la pointe est en effet l’antigène le plus important du virus, le système immunitaire peut également reconnaître le virus à partir d’environ 20 autres protéines.
Mieux que les vaccins conventionnels
La meilleure protection contre le SRAS-CoV-2 a été fournie par la double vaccination nasale, suivie de la combinaison d’une injection musculaire du vaccin à ARNm et de l’administration nasale ultérieure du vaccin vivant atténué. « Cela signifie que le vaccin vivant pourrait être particulièrement intéressant en tant que rappel », déclare la co-première auteure de l’étude, Julia Adler, vétérinaire et doctorante à l’Institut de virologie de la Freie Universität Berlin.
Le principe des vaccins vivants atténués est ancien et est déjà utilisé dans les vaccinations contre la rougeole et la rubéole, par exemple. Mais dans le passé, les scientifiques ont généré l’atténuation par hasard – parfois en attendant des années que des mutations évoluent qui produisaient un virus atténué. Les chercheurs berlinois, en revanche, ont pu modifier spécifiquement le code génétique des coronavirus. « Nous voulions empêcher les virus atténués de muter à nouveau en une variante plus agressive », explique le Dr Dusan Kunec, scientifique à l’Institut de virologie de la Freie Universität Berlin et autre co-dernier auteur de l’étude. « Cela rend notre vaccin vivant entièrement sûr et signifie qu’il peut être adapté aux nouvelles variantes de virus », souligne Kunec, qui a joué un rôle déterminant dans le développement du vaccin.
La prochaine étape est le test de sécurité : les chercheurs collaborent avec RocketVax AG, une start-up suisse basée à Bâle. La société de biotechnologie développe le vaccin vivant atténué contre le SRAS-CoV-2 et prépare un essai clinique de phase 1 chez l’homme. « Nous sommes ravis d’être à l’avant-garde du développement et de la fabrication du vaccin vivant atténué contre le SRAS-CoV-2 sous forme de spray nasal chez RocketVax. Notre objectif est d’augmenter rapidement la production et de faire progresser le développement clinique vers l’accès au marché pour fournir une protection contre le post -Symptômes COVID pour tous. Nous voyons un grand potentiel sur le marché des vaccins nasaux saisonniers », déclare le Dr Vladimir Cmiljanovic, PDG de RocketVax.
L’avenir dira quel vaccin nasal offrira finalement une meilleure protection. Les fabricants des vaccins à adénovirus nasaux développés en Inde et en Chine n’ont pas encore demandé d’autorisation en Europe. Mais une chose est claire pour les scientifiques : puisqu’ils sont administrés sous forme de sprays nasaux ou de gouttes, les vaccins nasaux sont une bonne option pour une utilisation dans des endroits où l’accès au personnel médical qualifié est limité. Ils sont également peu coûteux à produire et faciles à stocker et à transporter. Enfin, il a été prouvé que les vaccins vivants atténués tels que celui-ci offrent une protection croisée contre les souches virales apparentées, et donc probablement aussi contre les futures variantes du SRAS-CoV-2.
