Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, des chercheurs de l’Université de Tübingen et de l’Imperial College de Londres ont évalué les réponses immunitaires humorales et cellulaires provoquées par les vaccins contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) à base de vecteur adénoviral recombinant (rAdVV) et d’acide ribonucléique messager (ARNm).
Des études ont rapporté que les vaccins COVID-19 confèrent une protection immunitaire contre les infections à coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) en induisant des réponses immunitaires cellulaires humorales à base d’anticorps (Ab) et à base de lymphocytes T. Cependant, il n’y a pas encore eu d’examen approfondi des mécanismes qui sous-tendent les vaccins COVID-19.
Étude : L’atlas unicellulaire multi-OMICS comparatif de cinq vaccins COVID-19 (rAdVV et ARNm) décrit des mécanismes d’action uniques et distincts. Crédit d’image : Orphée FX/Shutterstock
À propos de l’étude
Dans la présente étude longitudinale, les chercheurs ont étudié l’immunogénicité et les mécanismes d’action de cinq vaccins COVID-19 différents basés sur le rAdVV [Ad26.CoV2.S by Johnson & Johnson or Janssen (JJ), ChAdOx1 nCoV-19 by AstraZeneca (AZ)] et l’ARNm de Pfizer/BioNTech (PB) BNT162b1 (PB), l’ARNm-1273 de Moderna (MD) ; Plateformes de vaccination CVnCV]de CureVac (CV).
Une analyse transcriptomique multi-OMICS a été réalisée et les titres d’Ab humoraux et les marqueurs de réponse immunitaire cellulaire ont été évalués. AZ ou mixte AZ et PB, JJ, PB, MD et CV ont été administrés respectivement à quatre, trois, quinze, trois et trois participants. Les participants vaccinés par JJ n’ont reçu qu’une seule vaccination.
Des échantillons de sérum ont été obtenus avant la vaccination (PrV1, n = 23), sept à dix jours après la première vaccination (PoV1) et après les deuxième, troisième et quatrième vaccinations. Les individus ont reçu une deuxième vaccination (PoV2) un à trois mois après le PoV1. La troisième vaccination (PoV3) a été administrée six mois après PoV2, et la quatrième vaccination (PoV4) quatre à six mois après PoV3.
La cohorte de l’étude a été divisée en deux groupes. Le premier groupe comprenait 28 personnes non vaccinées et vaccinées. Des lymphocytes mononucléaires du sang périphérique (PBMC) ont été isolés des échantillons de sérum et soumis à une analyse scRNA-seq (séquençage d’ARN unicellulaire) et FC (cytométrie en flux). De plus, une analyse CITE-seq (indexation cellulaire des transcriptomes et des épitopes par séquençage) a été effectuée pour la détection des protéines de surface.
Le deuxième groupe comprenait 82 personnes qui avaient reçu deux vaccins avec des vaccins ARNm ou rAdVV ou les deux (rAdVV/ARNm), et leurs échantillons ont été obtenus après trois mois à 12 mois de PoV2. Trente-quatre, huit, trois, deux et 34 personnes ont reçu respectivement les vaccins PB, MD, CV, JJ ou combinés AZ et PB/MD. Quarante-neuf et 11 personnes ont reçu respectivement des vaccins à ARNm PB et MD sous forme de PoV3.
L’équipe a exclu les personnes ayant déjà été exposées au SRAS-CoV-2, déterminées par la présence d’anticorps sériques anti-SRAS-CoV-2 de la nucléocapside (N). Des évaluations Ab/cytokines et une analyse d’immunophénotypage ont été effectuées sur les échantillons du deuxième groupe. Les titres d’immunoglobuline G (IgG) contre la sous-unité 1 (S1), N et le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine SARS-CoV-2 spike (S) ont été déterminés.
Résultats
Au total, l’échantillon de population comprenait 110 individus, dont 36 et 74 individus étaient respectivement des hommes et des femmes. Les plateformes vaccinales (rAdVV et ARNm) avaient des mécanismes immunitaires distincts et uniques d’activation des lymphocytes T et de présentation de l’antigène par les monocytes et les lymphocytes dendritiques (CD) qui pourraient modifier les résultats d’efficacité du vaccin.
En particulier, les vaccins rAdVV ont régulé négativement l’activation du groupe de différenciation quatre lymphocytes T positifs (CD4 +), la chimiotaxie leucocytaire, la signalisation de l’interleukine 18 (IL-18) et la présentation de l’antigène médiée par les monocytes. Au contraire, les vaccins à ARNm régulaient positivement l’activation des lymphocytes T tueurs naturels (NKT), les voies immunitaires médiées par les chimiokines et l’activation des plaquettes. De plus, des réponses immunitaires cellulaires spécifiques à l’antigène ont été déclenchées après PoV1 mais n’ont pas été augmentées par la deuxième vaccination homologue et dépendaient du type de vaccin utilisé.
L’analyse d’approximation et de projection multiples uniformes (UMAP) d’échantillons de personnes PrV1 et PoV1 a montré principalement des amas cellulaires de CD4+ et CD8+ T, NKT, monocytes, CD4+ FOXP3+ (forkhead box P3 positif), lymphocytes T régulateurs (Tregs) et lymphocytes B. Des changements majeurs ont été observés dans les compartiments des cellules CD8+, CD4+ et NK.
Des titres d’Ac élevés (5-500 ug/ml) ont été observés entre trois et six mois après PoV2 chez les personnes vaccinées, quelle que soit la plateforme vaccinale (AZ, PB et MD) par rapport à PrvV1 et PoV1, mais ont diminué au-delà de six mois. L’analyse sc-RNA-seq a montré 27 grappes de 329 920 lymphocytes PMBC, dont la plupart étaient des lymphocytes T CD4 + naïfs, à mémoire centrale (TCM) et à mémoire effectrice (TEM). Les résultats de l’analyse des tests d’abondance différentielle des cellules ont indiqué que les monocytes, les lymphocytes T et NK pourraient être des marqueurs importants pour la détection de la signature immunitaire induite par le vaccin.
Les comparaisons PrV1 et PoV2 ont montré que la plupart des gènes des p-monocytes (promonocytes) pour les vaccins rAdVV et ARNm étaient régulés à la baisse. En outre, une régulation négative des gènes du complexe majeur d’histocompatibilité II (CMH II), du CD83 et du récepteur de chimiokines à motif CXC 4 (CXCR4) a été observée après les vaccinations contre le rAdVV (mais pas l’ARNm).
Les gènes du récepteur des lymphocytes T (TCR) ont été régulés positivement après la vaccination contre le rAdVV, tandis que la perforine-1 humaine recombinante (PRF1), le facteur de transcription T-box (TBX21), le CD69, le récepteur de chimiokine CX3C 1 (CX3CR1), le KLRG1 (récepteur co-inhibiteur tueur- les gènes du récepteur cellulaire de type lectine G1) ont été régulés positivement par la vaccination par l’ARNm. Les plaquettes ont été activées après les vaccinations avec le rAdVV (mais pas l’ARNm).
PoV3 a amélioré les réponses humorales, avec une augmentation des Tregs et des lymphocytes T CD4+ et une baisse des lymphocytes T CD8+. Après les vaccinations PB et MD, le nombre de lymphocytes T spécifiques du SARS-CoV-2 S a augmenté. Après PoV4, les lymphocytes T CD8+ ont augmenté et les lymphocytes TEMRA (lymphocytes T effecteurs différenciés en extrémité) ont diminué. Les cytokines MCP1 (monocyte chemoattractant protein-1), IL-10RA et CXCL-10 se sont révélées être des marqueurs essentiels de l’efficacité du vaccin.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les vaccinations contre le SRAS-CoV-2 induisent des réponses immunologiques robustes mais divergentes aux niveaux cellulaire, protéique et ARN.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
