Près de 40 ans après la première identification du VIH, le virus poursuit sa marche dévastatrice à travers le monde. Aujourd'hui, 38 millions de personnes vivent avec le VIH, ce qui entraîne chaque année 1,5 million de nouvelles infections et 650 000 décès supplémentaires, tandis que près de 10 millions de personnes n'ont toujours pas accès aux médicaments qui pourraient leur sauver la vie. Malgré des décennies de recherche intensive et de progrès remarquables dans le traitement, un objectif reste malheureusement hors d’atteinte : un vaccin qui offre une protection durable.
Aujourd'hui, une équipe de scientifiques de Scripps Research a reçu une subvention de 6,9 millions de dollars sur cinq ans des National Institutes of Health (NIH) pour relever ce défi spécifique. Dirigé par Bryan Briney, professeur agrégé du Département d'immunologie et de microbiologie, le projet collaboratif combinera l'expertise de chercheurs de toutes spécialités. Les collaborateurs du projet comprennent Renan de Carvalho, professeur adjoint au Département d'immunologie et de microbiologie ; Andrew Ward, professeur au Département de biologie structurale et computationnelle intégrative ; et Darrell Irvine, professeur et vice-président du Département d'immunologie et de microbiologie.
Nous avons appris à générer de fortes réponses immunitaires initiales chez les patients, mais nous n'avons pas déchiffré le code permettant de les rendre suffisamment durables pour traiter le VIH. Ce projet consiste à identifier la recette spécifique – les bons ingrédients, les bonnes quantités, le bon timing – qui crée une protection qui dure des années ou des décennies plutôt que des mois. »
Bryan Briney, professeur agrégé, Département d'immunologie et de microbiologie, Scripps Research Institute
Suivre le « fil d’Ariane » immunitaire
Un élément clé consiste à exploiter un nouveau modèle de souris du laboratoire de de Carvalho qui permet aux scientifiques d'étiqueter les cellules immunitaires lorsqu'elles répondent à un vaccin, puis d'utiliser ces étiquettes pour suivre le parcours des cellules au fil des mois. Alors que certaines cellules activées par le vaccin disparaissent rapidement, d'autres se transforment en plasmocytes à longue durée de vie (LLPC), les usines d'anticorps dédiées du système immunitaire qui peuvent fournir une protection contre les virus pendant des années, voire des décennies.
« Nous pouvons désormais horodater ces cellules avec une précision incroyable, en sachant exactement quand elles apparaissent et en suivant ce qu'elles deviennent », explique de Carvalho. « C'est comme laisser des miettes de pain dans le système immunitaire : nous pouvons voir quelles approches vaccinales conduisent les cellules sur la voie d'une protection à long terme. »
Identifier les bons ingrédients
Au-delà du suivi des cellules immunitaires, Briney et son laboratoire se concentreront sur l’analyse de la manière dont les cellules individuelles se protègent contre le virus. L’équipe utilisera une technique avancée appelée multi-omique unicellulaire, qui analyse plusieurs couches d’activité cellulaire pour fournir une image plus complète du fonctionnement de chaque cellule.
Cette approche est cruciale pour comprendre les processus biologiques complexes, les maladies et les effets thérapeutiques que les chercheurs auraient autrement pu ignorer. En profilant des milliers de cellules et en intégrant plusieurs types de données, le groupe de Briney identifiera les signatures moléculaires qui prédisent quelles cellules activées par le vaccin sont destinées à devenir des LPPC et à fournir une protection durable contre le VIH.
S'appuyant sur leur capacité à profiler de près les cellules immunitaires, Ward et son équipe utiliseront une technique d'imagerie appelée cartographie des épitopes polyclonaux par microscopie électronique (EMPEM), qui révèle rapidement comment certains anticorps se lient au virus et s'ils sont capables de fournir une protection.
« Nous ne mesurons plus seulement les niveaux d'anticorps », explique Ward. « Nous observons les détails structurels de ce que le système immunitaire construit en réponse à chaque conception de vaccin. Ce niveau de connaissance est passionnant. »
Pendant ce temps, l'équipe d'Irvine examinera les moyens d'améliorer et d'étendre la protection vaccinale en étudiant la formation des LLCL. L’accent est mis sur les adjuvants, c’est-à-dire les additifs vaccinaux qui peuvent renforcer la réponse immunitaire. Tous les vaccins n’en ont pas besoin, mais l’équipe vise à déterminer comment les adjuvants peuvent stimuler la production de LLCP et améliorer la durabilité des vaccins.
« Comprendre comment les LLCL peuvent soutenir la protection contre le VIH ouvrira de nouvelles perspectives sur la manière de développer de meilleurs vaccins », déclare Irvine. « Identifier le rôle potentiel des adjuvants dans l'amélioration d'un vaccin pourrait nous rapprocher de la recherche des ingrédients parfaits. »
Construire pour l’avenir
Les implications de ce projet vont bien au-delà du VIH : améliorer la durabilité des vaccins pourrait accélérer les efforts contre la grippe, le paludisme et d'autres maladies pour lesquelles une protection durable reste difficile à atteindre. En reliant systématiquement les conceptions de vaccins aux résultats immunitaires à long terme, l’équipe espère créer une feuille de route qui transformera la façon dont les vaccins sont construits, non seulement pour le VIH, mais pour toute maladie pour laquelle la protection doit aller jusqu’au bout.
« Trouver un vaccin efficace et durable pourrait améliorer considérablement les résultats en matière de santé publique mondiale », déclare Briney. « Nous sommes ravis de travailler dans plusieurs disciplines pour trouver une voie vers cet objectif. »
