Dans une avancée qui met en lumière les raisons pour lesquelles certains vaccins peuvent influencer les gens différemment, une nouvelle approche informatique développée à l’Université du Michigan peut prédire comment les patients individuels sont susceptibles de réagir.
À l’avenir, cela pourrait conduire à de nouveaux principes de conception de vaccins qui prennent en compte les caractéristiques personnalisées d’un individu, permettant éventuellement des vaccins contre le VIH et une protection plus efficace contre la grippe.
« Différentes personnes varient dans la quantité et le type d’anticorps qu’elles produisent », a déclaré Kelly Arnold, professeur adjoint de génie biomédical à l’UM et auteur correspondant d’une nouvelle étude publiée dans Cell Reports Medicine. « En fonction de leur génétique, ils ont également différentes séquences protéiques dans leurs anticorps et leurs récepteurs de cellules immunitaires qui les obligent à se lier différemment.
«Cette situation est difficile à comprendre pour les chercheurs sur la base d’expériences. Et c’est pourquoi ce modèle informatique a été si précieux. Nous pouvons créer des modèles personnalisés pour différentes personnes qui tiennent compte de tous ces différents facteurs. »
Les vaccins peuvent fonctionner de deux manières : en envoyant des anticorps neutralisants pour se lier à un virus invasif et l’empêcher d’infecter les cellules, ou en activant les cellules immunitaires innées pour attaquer les agents pathogènes. Le premier fonctionne pour les virus relativement statiques, comme la rougeole, mais pour les virus comme le VIH et la grippe, l’activation des cellules immunitaires peut compenser le fait que les anticorps ne correspondent pas toujours parfaitement au virus. Le problème est que le type et la quantité d’anticorps peuvent influencer différemment l’activation des cellules immunitaires, comme le montre l’étude.
Avec des virus à mutation rapide comme le VIH et la grippe, il existe une variabilité à la fois dans la population virale et les personnes qu’il infecte. Cela signifie que pour protéger toutes les personnes au même degré contre une variété de mutations virales, nous aurons besoin d’un éventail de solutions possibles qui peuvent être adaptées à l’état de santé, au sexe, à l’âge et aux antécédents génétiques de toute personne. Des outils informatiques comme celui-ci vont être essentiels pour accélérer la recherche de mécanismes pouvant être mis en œuvre pour créer des vaccins efficaces pour tous. »
Melissa Lemke, UM Ph.D. candidat en génie biomédical et auteur principal de l’article
Le modèle UM a utilisé les données obtenues par l’Université de Melbourne à partir du seul essai de vaccin contre le VIH modérément protecteur à ce jour. Le modèle a examiné des échantillons de plasma des participants à l’essai – essentiellement des échantillons de sang moins les globules rouges – en examinant la quantité et le type d’anticorps produits après la vaccination.
Le modèle a prédit que l’augmentation des niveaux d’anticorps n’active pas les cellules immunitaires à tous les niveaux pour tous les individus. Selon les niveaux d’anticorps de base et les antécédents génétiques d’un sujet, l’augmentation de ces anticorps peut produire des résultats allant de bénéficier à certains patients, à ne rien faire pour d’autres, à potentiellement réduire l’activation des cellules immunitaires chez d’autres.
L’équipe UM a évalué 30 personnes de l’essai et sélectionné les huit dont les récepteurs des cellules immunitaires étaient les plus susceptibles de se lier aux anticorps induits par le vaccin, et les huit moins susceptibles de bien répondre. Ensuite, l’équipe de Melbourne a mené des expériences en ajoutant des anticorps et des virus VIH à des échantillons de plasma.
Lorsqu’un anticorps se lie à un agent pathogène et à une cellule immunitaire, la formation de ce « complexe immunitaire » signale à la cellule immunitaire de détruire l’agent pathogène. Les échantillons des participants à l’essai prédits pour répondre ont vu une augmentation de cinq à sept fois des complexes immuns. En revanche, les non-répondeurs n’ont vu qu’une augmentation de 1,3 fois des complexes immuns. Cela montre que la fabrication d’anticorps qui se lient bien au virus n’est pas nécessairement suffisante pour rendre un vaccin protecteur – les cellules immunitaires doivent être capables de se lier aux anticorps.
La recherche a été financée par l’Université du Michigan, l’Australian National Health & Medical Research Center, l’Australian Center for HIV and Hepatitis Virology Research et l’American Foundation for AIDS Research Mathilde Krim Fellowship.
