Le bleu montre les cellules B au repos. Le rouge montre les cellules B activées qui sont "entraînées" pour produire des anticorps de haute qualité. Le vert montre des cellules spécialisées productrices d'anticorps. (Cliquez sur l'image pour une version haute résolution. Crédit :Université Emory)
Stagiaire postdoctoral Emory Sudhir Pai Kasturi, Doctorat, créé de minuscules particules parsemées de molécules qui activent des récepteurs de type Toll. Il a travaillé avec son collègue Niren Murthy, Doctorat, professeur agrégé au département de génie biomédical Wallace H. Coulter de Georgia Tech et de l'Université Emory.
Les scientifiques spécialisés dans les vaccins disent que leur « Saint Graal » est de stimuler l'immunité qui dure toute la vie. Les vaccins viraux vivants tels que les vaccins contre la variole ou la fièvre jaune offrent une protection immunitaire qui dure plusieurs décennies, mais malgré leur succès, les scientifiques sont restés dans l'ignorance quant à la façon dont ils induisent une immunité aussi durable.
Les scientifiques du Emory Vaccine Center ont conçu de minuscules nanoparticules qui ressemblent à des virus par leur taille et leur composition immunologique et qui induisent une immunité à vie chez la souris. Ils ont conçu les particules pour imiter les effets immunostimulants de l'un des vaccins les plus efficaces jamais développés :le vaccin contre la fièvre jaune. Les particules, en polymères biodégradables, ont des composants qui activent deux parties différentes du système immunitaire inné et peuvent être utilisés de manière interchangeable avec du matériel provenant de nombreuses bactéries ou virus différents.
Les résultats sont décrits dans le numéro de cette semaine de La nature .
"Ces résultats résolvent une énigme de longue date en vaccinologie :comment les vaccins efficaces induisent-ils une immunité durable ?", déclare l'auteur principal Bali Pulendran, Doctorat, Charles Howard Candler, professeur de pathologie et de médecine de laboratoire à la faculté de médecine de l'Université Emory et chercheur au Yerkes National Primate Research Center.
"Ces particules pourraient fournir un moyen instantané d'étendre les stocks rares lorsque l'accès au matériel viral est limité, comme une grippe pandémique ou lors d'une infection émergente. En outre, il y a beaucoup de maladies, comme le VIH, paludisme, tuberculose et dengue, qui manquent encore de vaccins efficaces, où nous prévoyons que ce type d'amplificateur d'immunité pourrait jouer un rôle.
Une injection du vaccin viral vivant contre la fièvre jaune, développé dans les années 1930 par le prix Nobel Max Theiler, peut protéger contre les formes pathogènes du virus pendant des décennies. Pulendran et ses collègues ont étudié comment les humains réagissent au vaccin contre la fièvre jaune, dans l'espoir de l'imiter.
Il y a plusieurs années, ils ont établi que le vaccin contre la fièvre jaune stimulait plusieurs récepteurs Toll-like (TLR) dans le système immunitaire inné. Les TLR sont présents chez les insectes ainsi que les mammifères, oiseaux et poissons. Ce sont des molécules exprimées par des cellules capables de détecter des fragments de virus, bactéries et parasites et peut activer le système immunitaire. Le groupe de Pulendran a démontré que le système immunitaire a détecté le vaccin contre la fièvre jaune via plusieurs TLR, et que cela était nécessaire pour l'immunité induite par le vaccin.
« Les TLR sont comme le sixième sens de notre corps, parce qu'ils ont une capacité exquise à détecter les virus et les bactéries, et transmettre ces informations pour stimuler la réponse immunitaire, », dit Pulendran. « Nous avons constaté que pour obtenir la meilleure réponse immunitaire, vous devez toucher plus d'un type de récepteur de type Toll. Notre objectif était de créer une particule synthétique qui accomplisse cette tâche. »
Stagiaire postdoctoral Emory Sudhir Pai Kasturi, Doctorat, créé de minuscules particules parsemées de molécules qui activent des récepteurs de type Toll. Il a travaillé avec son collègue Niren Murthy, Doctorat, professeur agrégé au département de génie biomédical Wallace H. Coulter de Georgia Tech et de l'Université Emory.
« Nous sommes très enthousiastes à l'idée de nous appuyer sur cette plate-forme pour concevoir des vaccins améliorés contre les maladies infectieuses existantes et émergentes », a déclaré Kasturi, l'auteur principal travaillant dans le laboratoire de Pulendran au Emory Vaccine Center. L'un des composants des particules est le MPL (monophosphoryl lipide A), un composant des parois cellulaires bactériennes, et l'autre est imiquimod, un produit chimique qui imite les effets de l'ARN viral. Les particules sont constituées de PLGA—poly(acide lactique)‑co‑(acide glycolique)—un polymère synthétique utilisé pour les greffes et les sutures biodégradables.
Les trois composants sont approuvés par la FDA pour un usage humain individuellement. Depuis plusieurs décennies, le seul additif vaccinal approuvé par la FDA était l'alun, jusqu'à ce qu'un vaccin contre le cancer du col de l'utérus contenant du MPL soit approuvé en 2009. En raison des différences de système immunitaire entre les souris et les singes, les scientifiques ont remplacé l'imiquimod par le resiquimod chimique apparenté pour les expériences sur les singes.
Chez la souris, les particules peuvent stimuler la production d'anticorps contre les protéines du virus de la grippe ou des bactéries du charbon de plusieurs ordres de grandeur plus efficacement que l'alun, les auteurs ont trouvé. En outre, les cellules immunitaires persistent dans les ganglions lymphatiques pendant au moins 18 mois, presque la durée de vie d'une souris. Dans des expériences avec des singes, des nanoparticules avec protéine virale pourraient induire des réponses robustes supérieures à cinq fois la réponse induite par une dose de la même protéine virale administrée seule, sans les nanoparticules.
