Dans une étude récente publiée dans Revues Nature Immunologieles chercheurs ont passé en revue les vaccins muqueux disponibles en discutant des défis actuels et des moyens de faire progresser les approches existantes.
Sommaire
Arrière-plan
La charge de morbidité et de mortalité associée aux maladies infectieuses causées par des agents pathogènes des muqueuses est alarmante dans le monde. La pandémie actuelle de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) causée par le syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus-2 (SRAS-CoV-2) est un sombre rappel de la menace continue de nouvelles infections des muqueuses. Aujourd’hui plus que jamais, l’accent est clairement mis sur les exigences en matière de vaccins ; dans le même temps, des vaccins nouveaux ou améliorés sont nécessaires pour plusieurs agents pathogènes entériques, virus oncogènes et ceux qui causent des maladies sexuellement transmissibles (MST).
Bien que des vaccins soient disponibles pour Streptococcus pneumoniae, Mycobacterium tuberculosis, virus de la grippe et Bordetella coqueluche, des versions améliorées de vaccins contre ces agents pathogènes sont nécessaires pour augmenter la protection sous-optimale avec un accent particulier sur l’amélioration des réponses protectrices au site de l’infection. En tant que telles, les approches de vaccination muqueuse pourraient être prometteuses.
Le SRAS-CoV-2, avec plus de 6,28 millions de décès dans le monde à ce jour, a montré la nature mortelle des agents pathogènes respiratoires. Bien que plusieurs vaccins aient été approuvés pour le COVID-19, les défis apparents associés à la production et au déploiement de masse justifient la nécessité d’une couverture mondiale complète. Au cours des dernières décennies, il y a eu une transition des vaccins vivants atténués aux vaccins sous-unitaires avec adjuvant et, dernièrement, aux vaccins à vecteur viral, à acide ribonucléique (ARN) et à ARN désoxy (ADN).
Jusqu’à présent, seuls neuf vaccins muqueux ont été approuvés pour un usage humain, qui sont des formulations de vaccins inactivés à cellules entières ou vivants atténués ; huit d’entre eux sont administrés par voie orale et un par voie intranasale. Cette dichotomie dans les approches pourrait être en partie attribuée à la plus grande tolérance des antigènes oraux inactivés à cellules entières, à la sensibilité des antigènes sous-unitaires à être dégradés et éliminés et au manque d’adjuvants muqueux.
Vaccination unique pour induire des réponses immunitaires sur des sites muqueux distants
Malgré les réponses mucosales compartimentées, la diaphonie entre différentes muqueuses pourrait permettre de favoriser des réponses immunitaires sur des sites distants en vaccinant sur un site. En tant que tel, il est essentiel de comprendre la nature des signaux réglementaires d’un tel retour pour concevoir des vaccins ciblant un point muqueux éloigné du site de vaccination.
La surface des sites muqueux est d’environ 30 à 40 m2, et par conséquent, ils constituent des sites d’entrée majeurs pour différents agents pathogènes et sont souvent des sites de développement tumoral. L’exposition constante et élevée à l’antigène nécessite des réponses immunorégulatrices dans la muqueuse pour assurer l’homéostasie et prévenir les réponses inflammatoires nocives.
Une étude a observé que les ganglions lymphatiques intestinaux distaux entraînaient l’induction de cellules auxiliaires T effectrices, tandis que les ganglions lymphatiques intestinaux proximaux soutenaient les réponses régulatrices des lymphocytes T. Cela pourrait aider à la conception de vaccins ; par exemple, l’administration de vaccins oraux pourrait ne pas être optimale si l’absorption d’antigènes dans l’intestin proximal favorise les réponses tolérogènes. Au lieu de cela, cibler l’intestin distal avec des antigènes pourrait s’avérer efficace. De plus, les vaccins pourraient contourner cela en induisant une signature inflammatoire dans l’intestin proximal pour déclencher des réponses des lymphocytes T effecteurs.
Cellules présentatrices d’antigène et lymphocytes T et leur rôle dans l’immunité muqueuse
Les cellules présentatrices d’antigène (APC) dans les tissus muqueux sont dynamiques. En réponse à l’inflammation ou à l’infection, davantage d’APC sont recrutées sur le site en plus des cellules dendritiques et des macrophages résidant dans les tissus et contribuent ainsi aux réponses effectrices. Les réactions inflammatoires locales induites par les vaccins muqueux pourraient améliorer les réponses immunitaires adaptatives en recrutant des APC.
Cellules T mémoire résidant dans les tissus (TRM) présents dans différents tissus muqueux seraient déterminants dans les réponses rapides aux infections ou aux cancers. Une étude a révélé que le cluster de différenciation 4 (CD4+) la population de cellules du duodénum humain a été enrichie en T auxiliaire polyfonctionnel 1 (TH1) cellules avec un minimum d’un an de survie. Ceci est prometteur pour induire une réponse cellulaire soutenue si les vaccins oraux sont optimisés. Dans les poumons, CD8+ JRM les cellules sont essentielles contre les virus respiratoires ; mais leur courte durée de vie pourrait compromettre l’immunité aux infections ultérieures.
Fait intéressant, une étude a observé que la vaccination systémique pourrait amplifier TRM cellules dans les poumons de souris ayant déjà eu la grippe en augmentant le nombre de cellules mémoire effectrices en circulation. Cela a des implications importantes pour les boosters systémiques chez les personnes précédemment infectées pour maintenir la mémoire CD8+ Lymphocytes T dans les poumons.
Vaccination génitale
L’administration du vaccin dans le tractus génital pourrait être bénéfique pour cibler les MST. Chez la souris, l’administration vaginale de l’antigène glycoprotéine D du virus de l’herpès simplex-2 (HSV-2) et d’un adjuvant a entraîné une immunité protectrice contre une provocation virale ultérieure. D’autres ont observé que l’administration vaginale d’une souche atténuée de HSV-2 chez la souris induisait une population de T spécifiquesRM cellules qui ont entraîné un recrutement accru de cellules B mémoire après une provocation secondaire.
En revanche, la primo-vaccination n’a pas induit de plasmocytes résidant dans les tissus du tractus génital. Par conséquent, la vaccination de rappel vaginale ou intestinale pourrait être efficace après un amorçage systémique pour provoquer des réponses dans le tractus génital.
Adjuvants muqueux
Les adjuvants toxoïdes, des dérivés plus sûrs et plus puissants de la toxine thermolabile de Escherichia coli et la toxine cholérique, ont conduit à leur incorporation dans les formulations vaccinales. Par exemple, en incorporant une toxine thermolabile double mutante (dmLT) de E. coli amélioré les réponses cliniques à différents antigènes de cellules entières.
La toxine cholérique à mutation multiple (mmCT) est une alternative proposée à la dmLT. Dans les essais précliniques, il a amélioré TH1 et TH17 réponse cellulaire à un antigène de cellule entière, en plus de renforcer les anticorps sériques et muqueux. Les adjuvants toxoïdes, qui sont la classe d’adjuvants muqueux la mieux étudiée, sont les plus avancés et ont montré une efficacité exceptionnelle dans les essais cliniques pour les vaccins à cellules entières administrés par voie orale.
Types de vaccins avancés : acides nucléiques et vecteurs viraux
Jusqu’à la pandémie de COVID-19, il n’y avait pas de vaccins à ADN ou à ARN approuvés, mais les vaccins à ARN messager (ARNm) contre le SRAS-CoV-2 ont été testés avec succès et déployés pour l’administration parentérale. La vaccination muqueuse à l’aide d’ADN ou d’ARN pourrait être difficile, étant donné que les acides nucléiques doivent pénétrer dans la couche de mucus et pénétrer dans les cellules cibles, en évitant la dégradation extra- et intracellulaire.
Néanmoins, des approches innovantes pour délivrer des acides nucléiques en toute sécurité ont été développées à l’aide de biomatériaux et de nanoporteurs. Notamment, les matériaux complexant les acides nucléiques comme le polyéthylèneimine (PEI) et le chitosane et les acides nucléiques d’encapsulation dans les liposomes et les polymersomes ont montré un potentiel.
Les vecteurs viraux sont parmi les candidats les plus prometteurs pour la vaccination muqueuse en raison de leur immunogénicité intrinsèque, de leur polyvalence et de leur capacité de délivrance intracellulaire. Ceux-ci sont également puissants pour la vaccination dans les voies respiratoires. Un rapport a révélé que l’administration intranasale de nucléoprotéines du virus de la grippe à vecteur adénoviral induit le CD8 + T pulmonaireRM cellules qui survivent plus d’un an.
Globalement, les vaccins muqueux pourraient induire des réponses immunitaires aux principaux sites d’infection. Les progrès dans la compréhension actuelle de l’immunité muqueuse pourraient un jour conduire au développement de nouveaux vaccins muqueux contre les maladies infectieuses telles que le COVID-19 et les cancers.
