Accueil🇫🇷Chercher

Vaccin génétique

Un vaccin génétique (Genetic vaccine pour les anglophones) est un vaccin qui introduit dans l'organisme du patient non pas une bactérie ou un virus inactivé ou atténué, ni même un élément physique de la surface d'un pathogène (protéine de surface en général), mais un élément du code génétique du virus (ou d'une bactérie) pathogène.

Selon le type de virus on parle de vaccin à ARN ou de vaccin à ADN[1], dans tous les cas issus des biotechnologies et complètent les outils vaccinaux disponibles (les autres étant les vaccins inactivés et les vaccins à protéine recombinante). Dans le cas des vaccins à vecteurs (VAV), c'est une copie ADN de la portion d'ARN viral qui est insérée dans l'ADN d'un autre virus (adénovirus) alors utilisé comme « véhicule » (vecteur) pour délivrer ce matériel génétique dans les cellules de la personne à vacciner.

Par exemple dans le cas des vaccins les plus distribués pour freiner et maitriser la pandémie de Covid-19 : vaccins de Pfizer-BioNTech ou Moderna (vaccins à ARN emprisonné dans une nanoparticule lipidique) et des vaccins d'AstraZeneca ou Johnson & Johnson (vaccins à ADN utilisant un adénovirus comme vecteur), ce sont ceux des gènes du coronavirus SARS-CoV-2 qui codent sa protéine de surface (péplomère, dite « protéine Spike ») qui sont utilisés. Ces gènes sont injectés au patient (injection intramusculaire). L'antigène (protéine Spike dans ce cas) est alors produit par les cellules du patient.

Typologie

On distingue deux grandes catégories de vaccins génétiques :

Vaccin à ADN

Il y a dans ces cas insertion (et une expression, renforcée le cas échéant par l'utilisation de l'électroporation, déclenchant la reconnaissance du système immunitaire) d'ADN infectieux (viral ou bactérien), dans des cellules humaines ou animales.

Certaines cellules immunitaires reconnaissent les protéines exprimées ; elles attaqueront ensuite ces protéines (ainsi que les cellules qui les expriment).

Parce que ces cellules vivent très longtemps, si le pathogène qui exprime normalement ces protéines est rencontré plus tard, elles seront très probablement attaquées instantanément par le système immunitaire.

Ces vaccins sont relativement faciles à produire et à stocker.

Plusieurs vaccins vétérinaires à ADN étaient déjà disponibles en 2019, mais aucun n'était encore approuvé pour l'être humain.

Vaccin à ARN

Ciblant les virus à ARN, le vaccin à ARN est basé sur l'injection d'ARN messager dans l'organisme du patient.

Ce type de vaccin a rapidement été considéré comme une alternative d'avenir[2], sûre et efficace aux thérapies et stratégies vaccinales à base de protéines, de virus recombinants ou d'ADN dans le domaine de la vaccination[3] - [4].

Il combine des propriétés immunologiques recherchées à un profil d'innocuité jugé exceptionnel[5].

En 2009, ce type de vaccin est composé d'un ARN messager conditionné dans un vecteur tel que des nanoparticules lipidiques[6].

Dans le cadre de la lutte contre la pandémie de Covid-19, ce type de vaccin a été largement utilisé pour lutter contre la maladie à coronavirus 2019[7] (SARS-CoV-2).

Histoire

Par rapport aux premiers vaccins inventés par Louis Pasteur, les « vaccins génétiques » comptent parmi les derniers à avoir été imaginés et créés (à la toute fin du XXe siècle)[1], par exemple pour lutter contre :

Des vecteurs viraux (AAV) sont en particulier testés comme « vaccins génétiques » en prévention et/ou traitement de diverses maladies (maladies infectieuses et non-infectieuses).

Jusqu'en 2020, les vaccins génétiques ont eu moins de succès que l'utilisation combinée d'un adjuvant immunologique et d'une protéine propre au pathogène, visant à susciter des réponses protectrices et/ou thérapeutiques par les anticorps, mais la pandémie de Covid-19 les a propulsés sur le devant de la scène médiatique. Théoriquement, ce type de vaccin aurait dû faire l'objet d'une longue procédure d'évaluation des risques sur la santé et l'environnement, dans le contexte pandémique, la directive européenne 2001/18 relative aux OGM a été modifiée en août 2020 par le règlement européen 2020/1043 : ses articles 2 et 3 permettent à tout essai clinique de médicaments contenant des OGM ou consistant en de tels organismes, et destinés à traiter ou à prévenir la Covid-19, d'échapper aux évaluations préalables sur la santé et l'environnement prévues pour les OGM[10].

Principe

L'hypothèse originelle est qu'un « vaccin génétique » stimulera efficacement la réponse immunitaire au transgène[11] - [12] - [13] - [14] - [15] - [16] - [17].

Ceci a notamment incité à employer des adénovirus recombinants (adénovirus « désarmé », c'est-à-dire génétiquement modifié pour être rendu inoffensif) comme vecteur de vaccin contre le VIH-1[18] - [19] - [20]. Par exemple, un virus adéno-associé hybride (AAV) a été créé et testé en laboratoire chez des Macaques contre le virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) et du virus de la grippe A. Il est basé sur deux isolats apparentés de singe rhésus et a été évalué comme porteur de vaccin pour les antigènes de ces deux virus[21].

Avantages/inconvénients

Le vecteur viral exprime l'« antigène cible » directement dans certaines cellules du receveur. Ceci présente à la fois des avantages et inconvénients :

Avantages

Par rapport à d'autres systèmes à base de virus :

  • le vecteur AAV peut être rendu complètement déficient en réplication. Il peut aussi être généré à partir d'un clone moléculaire génétiquement bien caractérisé ;
  • le vecteur AAV peut induire des réponses cellulaires B très robustes au transgène[22] - [23]) ;
  • sérologiquement distincts des autres vaccins à base de virus, il peut participer à des stratégies de prime-boost hétérologues sans interférence d'anticorps ;
  • ce type de vaccin facilite la production rapide de réponses CTL restreintes à la classe I[24] - [25].

Inconvénients

Les retours d'expériences d'utilisation de vecteurs (produits à partir de sérotypes standards) montrent que le principal défaut des vaccins à base d'AAV est la possibilité d'interférences du vaccin avec les anticorps qui ciblent le vecteur[26] - [27] - [28].

Ces interférences peuvent apparaitre de novo (à la suite d'une infection naturelle par un agent pathogène lié au virus utilisé pour fabriquer le vecteur[29] ; par exemple, tout le monde a déjà été infecté par des coronavirus), ou après une première administration du vaccin, qui peut ensuite parfois interférer avec un rappel ou une vaccination apparentée ultérieure[30].

Le vaccin génétique suscite des lymphocytes T spécifiques de l'antigène au transgène, mais selon Jianping Lin et al. (2020)[21], des études plus détaillées ont ensuite montré que ces cellules sont largement insensibles à l'antigène et ne prolifèrent donc pas dans le contexte d'un rappel vaccinal hétérologue[22]. Les essais cliniques d'AAV2 en tant que vaccin contre le VIH-1 n'ont démontré que des réponses modestes des lymphocytes T aux antigènes du VIH-1 codés[31] - [32].

Des études séro-épidémiologiques indiquent une source prévalence élevée de NAbs contre AAV1 et AAV2 et des niveaux modérés contre AAV7 et AAV8 ; des études précliniques ont conclu que ces niveaux dégradent l'efficacité du vaccin[33].

En cas d'infections antérieures d'un patient à l'AAV, ce patient, quand l'AAV est ensuite utilisé comme vaccin génétique (par exemple contre le VIH-1), est confronté à la présence d'anticorps neutralisants (NAb) dirigés contre le vecteur.

Un dépistage approfondi réalisé sur plusieurs continents (publication 2009) a montré une prévalence élevée et des titres élevés de NAb relatifs à AAV1 et AAV2, et des niveaux modérés de NAb pour AAV7 et AAV8[34].

Des transferts expérimentaux de gènes in vivo ont montré que NAb antiAAV affecteront probablement l'efficacité du vecteur[35] - [36] - [37].

Comme tous les vaccins, les vaccins génétique exercent une pression de sélection sur les populations du pathogène-cible en circulation, pouvant favoriser l'apparition de nouveaux variants résistants au vaccin et éventuellement plus pathogènes et/ou plus contagieux (voir vaccination et évolution de la virulence).

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Bibliographie
  • (en) Norbert Pardi et Drew Weissman, « Nucleoside Modified mRNA Vaccines for Infectious Diseases », dans Thomas Kramps et Knut Elbers, RNA Vaccines, New York, Humana Press, (ISBN 978-1-4939-6479-6, 978-1-4939-6481-9 et 978-1-4939-8214-1, DOI 10.1007/978-1-4939-6481-9_6), p. 109-121.

Notes et références
  1. (en) Joel R. Haynes, « Genetic vaccines », Infectious Disease Clinics of North America, vol. 13, no 1,‎ , p. 11–26 (DOI 10.1016/S0891-5520(05)70040-4, lire en ligne, consulté le )
  2. (en) Giulietta Maruggi, Cuiling Zhang, Junwei Li et Jeffrey B. Ulmer, « mRNA as a Transformative Technology for Vaccine Development to Control Infectious Diseases », Molecular Therapy, vol. 27, no 4,‎ , p. 757–772 (PMID 30803823, PMCID PMC6453507, DOI 10.1016/j.ymthe.2019.01.020, lire en ligne, consulté le )
  3. (en) Steve Pascolo, « Messenger RNA-based vaccines », Expert Opinion on Biological Therapy, vol. 4, no 8,‎ , p. 1285–1294 (ISSN 1471-2598 et 1744-7682, DOI 10.1517/14712598.4.8.1285, lire en ligne, consulté le )
  4. (en) István Tombácz, Drew Weissman et Norbert Pardi, « Vaccination with Messenger RNA: A Promising Alternative to DNA Vaccination », dans Ângela Sousa, DNA Vaccines, New York, Humana, (ISBN 978-1-0716-0871-5, 978-1-0716-0872-2 et 978-1-0716-0874-6, DOI 10.1007/978-1-0716-0872-2_2), p. 13-31
  5. Thomas Schlake, Andreas Thess, Mariola Fotin-Mleczek et Karl-Josef Kallen, « Developing mRNA-vaccine technologies », RNA Biology, vol. 9, no 11,‎ , p. 1319–1330 (ISSN 1547-6286, PMID 23064118, PMCID PMC3597572, DOI 10.4161/rna.22269, lire en ligne, consulté le )
  6. 2017 Le vaccin ARN, une approche prometteuse pour la réactivation du système immunitaire dans la lutte contre le cancer
  7. « Covid-19 : voici comment fonctionnent les vaccins à ARNm de Pfizer et Moderna », sur The Conversation,
  8. (en) « Cationic transfersomes based topical genetic vaccine against hepatitis B », International Journal of Pharmaceutics, vol. 340, nos 1-2,‎ , p. 13–19 (ISSN 0378-5173, DOI 10.1016/j.ijpharm.2007.03.006, lire en ligne, consulté le )
  9. (en) Guido Leoni, Anna Morena D'Alise, Gabriella Cotugno et Francesca Langone, « A Genetic Vaccine Encoding Shared Cancer Neoantigens to Treat Tumors with Microsatellite Instability », Cancer Research, vol. 80, no 18,‎ , p. 3972–3982 (lire en ligne, consulté le )
  10. « Règlement (UE) 2020/1043 du Parlement européen et du Conseil du 15 juillet 2020 relatif à la conduite d’essais cliniques avec des médicaments à usage humain contenant des organismes génétiquement modifiés ou consistant en de tels organismes et destinés à traiter ou prévenir la maladie à coronavirus (COVID-19), ainsi qu’à la fourniture de ces médicaments ».
  11. Hideo Hara, Alon Monsonego, Katsutoshi Yuasa et Kayo Adachi, « Development of a safe oral Abeta vaccine using recombinant adeno-associated virus vector for Alzheimer's disease », Journal of Alzheimer's disease: JAD, vol. 6, no 5,‎ , p. 483–488 (ISSN 1387-2877, PMID 15505369, DOI 10.3233/jad-2004-6504, lire en ligne, consulté le )
  12. Stefan Kostense, Wouter Koudstaal, Mieke Sprangers et Gerrit Jan Weverling, « Adenovirus types 5 and 35 seroprevalence in AIDS risk groups supports type 35 as a vaccine vector », AIDS (London, England), vol. 18, no 8,‎ , p. 1213–1216 (ISSN 0269-9370, PMID 15166541, DOI 10.1097/00002030-200405210-00019, lire en ligne, consulté le )
  13. (en) « Vaccines Based on Novel Adeno-Associated Virus Vectors Elicit Aberrant CD8+ T-Cell Responses in Mice », Journal of Virology,‎ (PMID 17715240, PMCID PMC2168776, DOI 10.1128/jvi.01253-07, lire en ligne, consulté le )
  14. Dai-Wei Liu, Junn-Liang Chang, Yeou-Ping Tsao et Chien-Wei Huang, « Co-vaccination with adeno-associated virus vectors encoding human papillomavirus 16 L1 proteins and adenovirus encoding murine GM-CSF can elicit strong and prolonged neutralizing antibody », International Journal of Cancer, vol. 113, no 1,‎ , p. 93–100 (ISSN 0020-7136, PMID 15386434, DOI 10.1002/ijc.20530, lire en ligne, consulté le )
  15. (en) « Induction of Robust Immune Responses against Human Immunodeficiency Virus Is Supported by the Inherent Tropism of Adeno-Associated Virus Type 5 forDendritic Cells », Journal of Virology,‎ (PMID 17005662, PMCID PMC1676308, DOI 10.1128/jvi.00890-06, lire en ligne, consulté le )
  16. Ke-Qin Xin, Takaaki Ooki, Hiroaki Mizukami et Kenji Hamajima, « Oral administration of recombinant adeno-associated virus elicits human immunodeficiency virus-specific immune responses », Human Gene Therapy, vol. 13, no 13,‎ , p. 1571–1581 (ISSN 1043-0342, PMID 12228012, DOI 10.1089/10430340260201662, lire en ligne, consulté le )
  17. K. Q. Xin, M. Urabe, J. Yang et K. Nomiyama, « A novel recombinant adeno-associated virus vaccine induces a long-term humoral immune response to human immunodeficiency virus », Human Gene Therapy, vol. 12, no 9,‎ , p. 1047–1061 (ISSN 1043-0342, PMID 11399227, DOI 10.1089/104303401750214276, lire en ligne, consulté le )
  18. (en) Danilo R. Casimiro, Ling Chen, Tong-Ming Fu et Robert K. Evans, « Comparative Immunogenicity in Rhesus Monkeys of DNA Plasmid, Recombinant Vaccinia Virus, and Replication-Defective Adenovirus Vectors Expressing a Human Immunodeficiency Virus Type 1 gag Gene », Journal of Virology, vol. 77, no 11,‎ , p. 6305–6313 (ISSN 0022-538X et 1098-5514, PMID 12743287, PMCID PMC154996, DOI 10.1128/JVI.77.11.6305-6313.2003, lire en ligne, consulté le )
  19. (en) Nina Malkevitch, L. Jean Patterson, Kristine Aldrich et Ersell Richardson, « A Replication Competent Adenovirus 5 Host Range Mutant-Simian Immunodeficiency Virus (SIV) Recombinant Priming/Subunit Protein Boosting Vaccine Regimen Induces Broad, Persistent SIV-Specific Cellular Immunity to Dominant and Subdominant Epitopes in Mamu-A*01 Rhesus Macaques », The Journal of Immunology, vol. 170, no 8,‎ , p. 4281–4289 (ISSN 0022-1767 et 1550-6606, DOI 10.4049/jimmunol.170.8.4281, lire en ligne, consulté le )
  20. (en) John W. Shiver et Emilio A. Emini, « Recent Advances in the Development of HIV-1 Vaccines Using Replication-Incompetent Adenovirus Vectors », Annual Review of Medicine, vol. 55, no 1,‎ , p. 355–372 (ISSN 0066-4219 et 1545-326X, DOI 10.1146/annurev.med.55.091902.104344, lire en ligne, consulté le )
  21. (en) Jianping Lin, Roberto Calcedo, Luk H. Vandenberghe et Peter Bell, « A New Genetic Vaccine Platform Based on an Adeno-Associated Virus Isolated from a Rhesus Macaque », Journal of Virology, vol. 83, no 24,‎ , p. 12738–12750 (ISSN 0022-538X et 1098-5514, PMID 19812149, PMCID PMC2786857, DOI 10.1128/JVI.01441-09, lire en ligne, consulté le )
  22. (en) Jianping Lin, Yan Zhi, Lauren Mays et James M. Wilson, « Vaccines Based on Novel Adeno-Associated Virus Vectors Elicit Aberrant CD8 + T-Cell Responses in Mice », Journal of Virology, vol. 81, no 21,‎ , p. 11840–11849 (ISSN 0022-538X et 1098-5514, PMID 17715240, PMCID PMC2168776, DOI 10.1128/JVI.01253-07, lire en ligne, consulté le )
  23. (en) Ke-Qin Xin, Masashi Urabe, Jun Yang et Kazuo Nomiyama, « A Novel Recombinant Adeno-Associated Virus Vaccine Induces a Long-Term Humoral Immune Response to Human Immunodeficiency Virus », Human Gene Therapy, vol. 12, no 9,‎ , p. 1047–1061 (ISSN 1043-0342 et 1557-7422, DOI 10.1089/104303401750214276, lire en ligne, consulté le )
  24. (en) A Harui, M D Roth, S M Kiertscher et K Mitani, « Vaccination with helper-dependent adenovirus enhances the generation of transgene-specific CTL », Gene Therapy, vol. 11, no 22,‎ , p. 1617–1626 (ISSN 0969-7128 et 1476-5462, DOI 10.1038/sj.gt.3302332, lire en ligne, consulté le )
  25. (en) Maria Candela Iglesias, Karine Mollier, Anne-Sophie Beignon et Philippe Souque, « Lentiviral Vectors Encoding HIV-1 Polyepitopes Induce Broad CTL Responses In Vivo », Molecular Therapy, vol. 15, no 6,‎ , p. 1203–1210 (DOI 10.1038/sj.mt.6300135, lire en ligne, consulté le )
  26. (en) Stefan Kostense, Wouter Koudstaal, Mieke Sprangers et Gerrit Jan Weverling, « Adenovirus types 5 and 35 seroprevalence in AIDS risk groups supports type 35 as a vaccine vector », AIDS, vol. 18, no 8,‎ , p. 1213–1216 (ISSN 0269-9370, DOI 10.1097/00002030-200405210-00019, lire en ligne, consulté le )
  27. (en) Shawn M. Sumida, Diana M. Truitt, Angelique A. C. Lemckert et Ronald Vogels, « Neutralizing Antibodies to Adenovirus Serotype 5 Vaccine Vectors Are Directed Primarily against the Adenovirus Hexon Protein », The Journal of Immunology, vol. 174, no 11,‎ , p. 7179–7185 (ISSN 0022-1767 et 1550-6606, DOI 10.4049/jimmunol.174.11.7179, lire en ligne, consulté le )
  28. (en) Ronald Vogels, David Zuijdgeest, Richard van Rijnsoever et Eric Hartkoorn, « Replication-Deficient Human Adenovirus Type 35 Vectors for Gene Transfer and Vaccination: Efficient Human Cell Infection and Bypass of Preexisting Adenovirus Immunity », Journal of Virology, vol. 77, no 15,‎ , p. 8263–8271 (ISSN 0022-538X et 1098-5514, PMID 12857895, PMCID PMC165227, DOI 10.1128/JVI.77.15.8263-8271.2003, lire en ligne, consulté le )
  29. (en) Roberto Calcedo, Luk H. Vandenberghe, Guangping Gao et Jianping Lin, « Worldwide Epidemiology of Neutralizing Antibodies to Adeno‐Associated Viruses », The Journal of Infectious Diseases, vol. 199, no 3,‎ , p. 381–390 (ISSN 0022-1899 et 1537-6613, DOI 10.1086/595830, lire en ligne, consulté le )
  30. (en) Zsuzsanna Papp, Lorne A Babiuk et Maria E Baca-Estrada, « The effect of pre-existing adenovirus-specific immunity on immune responses induced by recombinant adenovirus expressing glycoprotein D of bovine herpesvirus type 1 », Vaccine, vol. 17, nos 7-8,‎ , p. 933–943 (DOI 10.1016/S0264-410X(98)00279-5, lire en ligne, consulté le )
  31. (en) Shih-Wen Lin, Scott E. Hensley, Nia Tatsis et Marcio O. Lasaro, « Recombinant adeno-associated virus vectors induce functionally impaired transgene product–specific CD8+ T cells in mice », Journal of Clinical Investigation,‎ , JCI33138 (ISSN 0021-9738, PMID 18008010, PMCID PMC2078325, DOI 10.1172/JCI33138, lire en ligne, consulté le )
  32. (en) Ming Li, Feng Gao, John R. Mascola et Leonidas Stamatatos, « Human Immunodeficiency Virus Type 1 env Clones from Acute and Early Subtype B Infections for Standardized Assessments of Vaccine-Elicited Neutralizing Antibodies », Journal of Virology, vol. 79, no 16,‎ , p. 10108–10125 (ISSN 0022-538X et 1098-5514, PMID 16051804, PMCID PMC1182643, DOI 10.1128/JVI.79.16.10108-10125.2005, lire en ligne, consulté le )
  33. (en) Jianping Lin, Roberto Calcedo, Luk H. Vandenberghe et Joanita M. Figueredo, « Impact of Preexisting Vector Immunity on the Efficacy of Adeno-Associated Virus-Based HIV-1 Gag Vaccines », Human Gene Therapy, vol. 19, no 7,‎ , p. 663–669 (ISSN 1043-0342 et 1557-7422, PMID 18549307, PMCID PMC2940634, DOI 10.1089/hum.2008.033, lire en ligne, consulté le )
  34. Roberto Calcedo, Luk H. Vandenberghe, Guangping Gao et Jianping Lin, « Worldwide epidemiology of neutralizing antibodies to adeno-associated viruses », The Journal of Infectious Diseases, vol. 199, no 3,‎ , p. 381–390 (ISSN 0022-1899, PMID 19133809, DOI 10.1086/595830, lire en ligne, consulté le )
  35. (en) « Humoral Immunity to Adeno-Associated Virus Type 2 Vectors following Administration to Murine and Nonhuman Primate Muscle », Journal of Virology,‎ (PMID 10666273, PMCID PMC111724, DOI 10.1128/jvi.74.5.2420-2425.2000, lire en ligne, consulté le )
  36. (en) « Circulating Anti-Wild-Type Adeno-Associated Virus Type 2 (AAV2) Antibodies Inhibit Recombinant AAV2 (rAAV2)-Mediated, but Not rAAV5-Mediated, Gene Transfer in the Brain », Journal of Virology,‎ (PMID 15163728, PMCID PMC416536, DOI 10.1128/jvi.78.12.6344-6359.2004, lire en ligne, consulté le )
  37. Ciaran D. Scallan, Haiyan Jiang, Tongyao Liu et Susannah Patarroyo-White, « Human immunoglobulin inhibits liver transduction by AAV vectors at low AAV2 neutralizing titers in SCID mice », Blood, vol. 107, no 5,‎ , p. 1810–1817 (ISSN 0006-4971, PMID 16249376, DOI 10.1182/blood-2005-08-3229, lire en ligne, consulté le )
Cet article est issu de wikipedia. Text licence: CC BY-SA 4.0, Des conditions supplémentaires peuvent s’appliquer aux fichiers multimédias.