Qu’est-ce qu’un vaccin sans réplication ?

Les vaccins sans réplication sont basés sur des vecteurs viraux recombinants rendus non compétents pour la réplication, ce qui signifie que ces vecteurs sont suffisants pour induire des réponses immunitaires de l’hôte, mais ne peuvent pas se répliquer à l’intérieur des cellules hôtes.

De plus, des vaccins à base d’ARN qui impliquent des séquences d’ARNm pour le codage de protéines spécifiques aux agents pathogènes (antigènes) à l’intérieur de cellules hôtes peuvent être générés à l’aide d’ARNm non réplicatifs.

Qu’est-ce que les vaccins sans réplication ?

Dans les vaccins sans réplication, les immunogènes qui sont utilisés pour induire des réponses immunitaires de l’hôte spécifiques à un agent pathogène comprennent des agents pathogènes morts, des structures pathogènes purifiées ou synthétiques ou des produits pathogènes recombinants en tant qu’antigènes.

Il existe plusieurs types de vaccins sans réplication, notamment les vaccins vivants atténués, les vaccins inactivés, les vaccins sous-unitaires et conjugués, et les vaccins à ARN.

Le vaccin vivant non atténué

Dans les vaccins vivants atténués, les agents pathogènes, qui infectent les humains, sont passés en série in vivo (embryons d’animaux) ou in vitro (culture cellulaire). Par exemple, dans les vaccins antirougeoleux, le virus vivant de la rougeole subit une série de passages à travers des embryons de poulet et à chaque passage, le virus devient plus puissant pour se répliquer dans les cellules de poulet et perd sa réplicabilité dans les cellules humaines.

Bien que la capacité de réplication des agents pathogènes vivants atténués soit principalement limitée dans les cellules humaines, il existe encore un risque rare d’un certain niveau de réplication, ce qui peut rendre l’agent pathogène plus virulent par le biais de mutations génétiques.

Le vaccin inactivé

Dans les vaccins inactivés, l’agent pathogène cible est tué ou inactivé à l’aide de traitements thermiques ou chimiques (formol). Les traitements rendent l’agent pathogène défectueux pour la réplication. Cependant, l’agent pathogène reste intact et peut être reconnu par le système immunitaire humain pour déclencher les réponses souhaitées.

En raison de la perte complète de la capacité de réplication, ce type de vaccin est parfois plus sûr que les vaccins vivants atténués. Cependant, pour obtenir la protection souhaitée pendant une période prolongée, des doses de rappel de vaccins inactivés peuvent être nécessaires.

Le vaccin sous-unitaire et recombinant

Dans les vaccins sous-unitaires, un produit spécifique de l’agent pathogène cible est utilisé pour induire des réponses immunitaires (par exemple, la protéine Spike dans le cas du Covid). En général, les produits pathogènes, qui sont utilisés dans les vaccins sous-unitaires, comprennent des protéines purifiées ou recombinantes, des toxines bactériennes inactivées, ou des polysaccharides présents sur la capsule de surface.

De plus, un transgène génétiquement modifié, codant pour un antigène vaccinal, peut être inséré dans un autre virus ou une autre bactérie, qui sont utilisés comme vecteurs pour transférer l’antigène vaccinal dans la cellule hôte et déclencher des réponses immunitaires spécifiques aux agents pathogènes. Ces types de vaccins sont appelés vaccins recombinants.

Le vaccin conjugué

Les vaccins conjugués sont fabriqués en conjuguant un résidu de polysaccharide de la capsule de surface bactérienne avec une protéine porteuse, telle que la protéine anatoxine diphtérique. Mécaniquement, la partie bactérienne utilisée dans les vaccins ne génère pas à elle seule des réponses immunitaires robustes. Cependant, la combinaison d’une partie bactérienne et d’une protéine porteuse induit une puissante réponse immunitaire combinée.

Le vaccin à ARN

Dans les vaccins à ARN, l’ARNm est utilisé comme matrice pour synthétiser de manière endogène (en interne) la protéine pathogène (antigène) d’intérêt. Les vaccins à ARNm sans réplication contiennent une région non traduite en 3′(UTR), la séquence de l’antigène cible et en 5’UTR. De tels vaccins n’incluent pas de séquences protéiques supplémentaires pour induire une auto-amplification de la séquence d’ARNm insérée.

Qu’est-ce que les vecteurs viraux non réplicatifs ?

Plusieurs virus, y compris l’adénovirus, le virus adéno-associé, le virus de la rougeole et le virus parainfluenza humain, sont largement utilisés comme vecteurs viraux. Les vecteurs viraux, qui sont génétiquement modifiés pour rendre la réplication défectueuse, sont appelés vecteurs non réplicatifs. Finalement, le virus acquiert un état atténué dans lequel il peut toujours déclencher les réponses immunitaires humaines souhaitées, mais ne peut pas se répliquer dans les cellules humaines.

Les adénovirus sont fréquemment utilisés comme vecteurs viraux pour produire des vaccins à la fois compétents pour la réplication et défectueux pour la réplication. Chez l’homme, 57 sérotypes d’adénovirus ont été identifiés, qui sont ensuite divisés en 7 sous-groupes (A – G). La majorité des vaccins à base d’adénovirus sont préparés en utilisant l’adénovirus de sérotype 5 (Ad5).

Les vaccins à base d’adénovirus sont capables d’induire à la fois des réponses immunitaires à médiation par les anticorps et à médiation par les cellules T. Cependant, l’intensité de la réponse dépend du sérotype du virus utilisé pour produire le vaccin.

Pour générer des vecteurs défectueux pour la réplication, deux gènes précoces de l’adénovirus, E1A et E1B, sont remplacés par la cassette d’expression du transgène (antigène inséré du pathogène cible), qui empêche le virus de se répliquer à l’intérieur de la cellule hôte. En outre, l’élimination à médiation cellulaire hôte des cellules infectées par l’adénovirus et l’instabilité des transgènes sont empêchées en appauvrissant génétiquement les gènes E3 et E4 des vecteurs d’adénovirus, respectivement.

La réponse immunitaire aux vaccins sans réplication

Dans le cas des vaccins à réplication défectueuse, chaque particule virale utilisée comme vecteur n’est capable d’infecter qu’une seule cellule et ne peut utiliser le transgène qu’elle porte qu’une seule fois pour induire des réponses immunitaires de la cellule hôte.

Bien que plus d’un milliard de copies de vecteurs viraux soient utilisées dans une seule dose de vaccin, l’incapacité à se répliquer peut réduire considérablement la réponse immunitaire spécifique à l’agent pathogène. Pour obtenir une réponse immunitaire forte et soutenue, davantage de doses de vaccin sont nécessaires et, par conséquent, il faut plus de temps pour obtenir la protection souhaitée.

Cependant, les vaccins sans réplication sont très sûrs car il existe un très faible risque d’apparition d’une maladie induite par l’antigène vaccinal. De plus, il a été démontré que les vaccins à base d’adénovirus non réplicatifs induisent de fortes réponses immunitaires à médiation par les cellules CD8+ et à médiation par les anticorps.