Étude : convergence des niveaux d'anticorps anti-SARS-CoV-2 vers un seuil immunitaire de la population. Crédit photo : Juan Gaertner / Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue eBioMédecine, Les chercheurs ont mené une étude d'immunité en deux étapes sur la protéine de pointe anti-SARS-CoV-2 auprès de 1 045 participants (sur les 6 683 inscrits à l'origine) (âgés de ≥ 5 ans) des régions du Nord-Ouest et du Sud-Est de la République dominicaine. Ils ont cherché à élucider les schémas et les processus à l'origine de l'immunité de la population contre les agents pathogènes à forte transmission provoquant une immunité transitoire et partielle après une infection ou une vaccination.
Bien que les réponses individuelles aux infections et aux vaccinations contre la COVID-19 aient été caractérisées de manière approfondie, les tendances en matière de réponses à l’échelle de la population restent gravement sous-estimées.
Leurs résultats montrent que des pressions immuno-écologiques cachées conduisent finalement les titres d'anticorps (marqueurs immunitaires) à un seul pic discret à l'échelle de la population, indépendamment du nombre d'infections intermédiaires ou de vaccinations. En bref, il semble y avoir un seuil de titre d'anticorps « optimal » à l'échelle de la population (contre les protéines de pointe du SARS-CoV-2).
Chez les individus dont les concentrations en anticorps sont inférieures au seuil, elles augmentent progressivement jusqu'à atteindre ce seuil. Chez les individus dont les concentrations sont supérieures au seuil (récemment guéris d'une infection ou récemment vaccinés), les titres diminuent progressivement jusqu'à converger vers les valeurs optimales pour l'ensemble de la population.
Les données de l’étude ont été collectées en deux phases, à mi-pandémie (août 2021) et à la fin de la pandémie (novembre 2022), offrant une vue temporelle complète de l’évolution de l’immunité de la population.
Sommaire
Arrière-plan
Le moyen idéal de lutter contre un pathogène infectieux émergent consiste à prédire avec précision son potentiel de transmission et ses voies de transmission et à estimer les réponses humaines (par exemple, l'immunité) à l'épidémie. Parmi ces mesures, l'immunité à l'échelle de la population (appelée « immunoépidémiologie ») est largement considérée comme le principal prédicteur de la propagation de la maladie (« dynamique de transmission »), soulignant l'utilité de l'immunoépidémiologie dans la prévision et l'atténuation des événements épidémiques et pandémiques.
Malheureusement, des études immunoépidémiologiques précises ne peuvent être menées que dans des conditions rares et spécifiques, dont les deux plus importantes sont une population naïve (sans immunité/anticorps préexistants contre le pathogène émergent) et un pathogène provoquant une protection immunitaire transitoire ou partielle après exposition à l'antigène (par exemple, le syndrome respiratoire aigu sévère-coronavirus-2 (SRAS-CoV-2)). Par conséquent, seule une poignée d'études ont tenté d'évaluer les schémas immunitaires à l'échelle de la population, la plupart se concentrant sur les réponses immunitaires à l'échelle individuelle.
« …les réponses immunitaires individuelles sont très variables, influencées par le nombre et le moment des doses de vaccin ou des infections, la gravité de l’infection et les différences individuelles dans la réponse immunitaire de l’hôte. En tant que tel, et si l’on considère le déclin de la vaccination et les infections généralisées non détectées et/ou non signalées, la compréhension de l’immunité de la population et de la dynamique des marqueurs immunitaires constitue un défi considérable. »
Une compréhension suffisante des schémas immunitaires à l’échelle de la population et de l’évolution de la dynamique des anticorps fournirait aux épidémiologistes et aux décideurs politiques la compréhension nécessaire pour identifier les agents pathogènes potentiellement déclencheurs de pandémies au moment ou peu de temps après leur émergence et, plus important encore, pour allouer de manière optimale les ressources et les vaccins pour contrer la propagation de la maladie.
À propos de l'étude
La présente étude utilise des données sérologiques de la République dominicaine acquises au cours de deux stades de la maladie à coronavirus de la pandémie de 2019 (COVID-19) pour modéliser les tendances temporelles de l'évolution au niveau de la population des marqueurs immunitaires (titres d'anticorps contre les protéines de pointe du SRAS-CoV-2). Les données de l'étude ont été acquises pour la première fois entre juin et octobre 2021 et comprenaient 6 683 participants (3 832 ménages de 32 provinces nationales) échantillonnés sur trois stades. Un échantillon de suivi a été collecté entre octobre et novembre 2022 auprès de 1 045 participants dans les régions du Nord-Ouest et du Sud-Est.
Chaque étape d'échantillonnage comprenait une visite à domicile, au cours de laquelle un prélèvement sanguin veineux a été effectué et un questionnaire électronique a été rempli (plateforme de collecte de données KoBo Toolbox). Le questionnaire comprenait des données démographiques (sexe, âge, race/ethnicité), les antécédents médicaux et de vaccination contre la COVID-19, les données anthropométriques (poids, taille), la profession et le statut tabagique.
Un immuno-essai par électrochimiluminescence (Roche Elecsys) a été utilisé pour mesurer les titres d'anticorps des échantillons contre la sous-unité S1 de la protéine de pointe du SARS-CoV-2. Des modèles additifs généralisés (GAM) ont été utilisés pour calculer l'évolution des titres d'anticorps au cours des différentes étapes d'échantillonnage.
Les chercheurs ont également utilisé un classificateur d'apprentissage automatique (ML) de forêt aléatoire et ont validé leur modèle à l'aide de trois scénarios indépendants : « Division régionale » (regroupement géographique), « Division aléatoire » (remaniement aléatoire des ensembles de données d'entraînement et de validation) et « Validation croisée 10 fois ». Les performances du modèle ont été évaluées à l'aide de l'erreur quadratique moyenne (MSE), R2 score, erreur quadratique moyenne (RMSE) et coefficient de corrélation de Pearson.
Résultats de l'étude
Sur les 6 683 participants initialement recrutés, 1 045 ont fourni des échantillons sérologiques au cours des deux périodes de suivi et ont été inclus dans la modélisation statistique. La vaccination contre la COVID-19 et la prévalence des anticorps S se sont avérées presque complètes (93,0 % et 100 %, respectivement), confirmant une exposition initiale élevée aux antigènes du SRAS-CoV-2. Notamment, les tentatives visant à vérifier si la vaccination ou l'infection était à l'origine de la prévalence observée des anticorps S ont révélé que les deux étaient cumulativement responsables des résultats des anticorps S.
Les comparaisons des titres d’anticorps S spécifiques aux participants au fil des points de suivi ont révélé qu’initialement, les titres d’anticorps S aléatoires ont convergé vers une distribution à pic unique à la fin de la période pandémique – les participants avec des titres d’anticorps initialement élevés ont présenté une baisse de leur charge d’anticorps, tandis que ceux avec des titres d’anticorps initialement faibles ont présenté une augmentation de leur charge. Ces résultats étaient indépendants du nombre de sexe, d’âge, de région géographique, de doses de vaccination et d’infections répétées, ce qui souligne leur généralisabilité.
Étant donné que l’augmentation des titres d’anticorps chez les participants ayant des titres initiaux faibles qui n’avaient ni reçu de doses de vaccination supplémentaires ni contracté la COVID-19 entre les périodes de suivi était inattendue, des analyses de sensibilité ont été réalisées.
Ces analyses ont confirmé la validité des résultats de l’étude et suggéré que les pressions immunitaires et écologiques entraînent les titres d’anticorps (et potentiellement d’autres niveaux de marqueurs immunitaires) vers un « point de consigne immunitaire » distinct au niveau de la population. Ce point de consigne constitue le point médian de convergence des titres d’anticorps indépendamment de la vaccination et des niveaux de base.
« Nous avons constaté que si le changement de titre après l’infection dépend du titre avant l’infection et diminue pour des titres plus élevés, alors l’augmentation et la diminution de la cinétique des anticorps au cours de plusieurs vagues d’infection convergeront progressivement vers une distribution étroite de titres de référence. Cela fournit une explication théorique aux modèles observés… »
Conclusions
La présente étude est la deuxième étude sur les réponses immunitaires à la COVID-19 au niveau de la population. Elle révèle que, contrairement aux évaluations individuelles (où les titres d’anticorps augmentent et diminuent en réponse aux infections ou aux vaccinations), les réponses au niveau de la population semblent converger vers un seul « point de consigne immunitaire » discret de type gaussien, indépendant non seulement de l’exposition à l’antigène, mais aussi de l’âge, du sexe et de la géographie. Ces connaissances sont indispensables aux épidémiologistes et aux décideurs politiques car elles suggèrent que les réponses immunitaires au niveau de la population ne sont pas aléatoires (comme on le supposait auparavant) mais suivent des schémas prévisibles.
Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour affiner et expliquer théoriquement ces résultats, la présente étude constitue la première étape dans la conception de mesures politiques et de plans de vaccination en prévision de futurs événements pandémiques de type COVID-19.
