Vaccination par inhalation : efficace contre les virus et le cancer

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Selon une nouvelle étude menée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), l’administration de vaccins de nouvelle génération directement dans les poumons (par inhalation) peut non seulement renforcer les réponses immunitaires aux infections respiratoires, mais également au cancer du poumon.

Les virus respiratoires, comme les coronavirus, infectent leurs hôtes par le biais des surfaces muqueuses, dont celles des voies respiratoires. Après des années de recherche, des chercheurs du MIT ont mis au point une méthode de vaccination capable de générer une véritable armée de lymphocytes T prêts à intervenir sur les muqueuses, offrant ainsi une réponse plus rapide aux envahisseurs viraux, car plus proche du point d’entrée.

Dans une expérience sur des souris, les chercheurs ont montré qu’en administrant un vaccin modifié pour se lier à une protéine naturellement présente dans le mucus, il est possible d’induire une forte réponse des lymphocytes T à mémoire dans les poumons. Cela peut aider à faire passer le vaccin à travers les barrières muqueuses, comme la paroi des poumons.

Utiliser l’albumine comme cheval de Troie

« Dans cette étude, nous nous sommes spécifiquement concentrés sur les réponses des cellules T qui seraient utiles contre les virus ou le cancer, et notre idée était d’utiliser cette protéine, l’albumine, comme une sorte de cheval de Troie pour faire passer le vaccin à travers la barrière des muqueuses », explique Darrell Irvine, l’auteur principal de l’étude, professeur titulaire de la chaire Underwood-Prescott et membre des départements de génie biologique et de science et génie des matériaux du MIT.

Selon les chercheurs, outre la protection contre les agents pathogènes qui infectent les poumons, ces types de vaccins inhalés pourraient également être utilisés pour traiter les métastases du cancer dans les poumons ou même pour prévenir l’apparition du cancer. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Science Immunology.

La plupart des vaccins sont administrés par injection dans le tissu musculaire. Cependant, la plupart des infections virales se produisent au niveau des surfaces muqueuses telles que les poumons et les voies respiratoires supérieures, l’appareil reproducteur ou le tractus gastro-intestinal. La création d’une solide ligne de défense à ces endroits pourrait donc aider l’organisme à repousser l’infection plus efficacement, explique Irvine.

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« Dans certains cas, les vaccins administrés dans le muscle peuvent susciter une immunité au niveau des surfaces muqueuses, mais il existe un principe général selon lequel si vous vaccinez à travers la surface muqueuse, vous avez tendance à susciter une protection plus forte à cet endroit », explique Irvine. « Malheureusement, nous ne disposons pas encore de grandes technologies pour monter des réponses immunitaires qui protègent spécifiquement ces surfaces muqueuses ».

Il existe un vaccin nasal homologué pour la grippe et un vaccin oral pour la typhoïde, mais ces deux vaccins sont constitués de virus vivants atténués, qui sont mieux à même de traverser les barrières muqueuses. Le laboratoire d’Irvine souhaitait trouver une alternative : les vaccins peptidiques, qui présentent un meilleur profil de sécurité et sont plus faciles à fabriquer, mais sont plus difficiles à faire passer à travers les barrières muqueuses.

Administration par inhalation : 25 fois plus de cellules T

Pour essayer de rendre les vaccins peptidiques plus facilement délivrables aux poumons, les chercheurs se sont tournés vers une approche qu’ils ont d’abord explorée dans une étude de 2014. Dans son cadre, Irvine et ses collègues ont découvert que le fait de lier des vaccins peptidiques à des protéines d’albumine, présentes dans la circulation sanguine, aidait les peptides à s’accumuler dans les ganglions lymphatiques, où ils pouvaient activer une forte réponse des cellules T.

Ces vaccins étaient administrés par injection, comme la plupart des vaccins traditionnels. Dans leur nouvelle étude, ils ont cherché à savoir si l’albumine pouvait également aider les vaccins peptidiques à traverser les barrières muqueuses telles que celles des poumons. L’albumine a notamment pour fonction d’aider à maintenir la pression osmotique dans les poumons, et elle peut facilement traverser le tissu épithélial qui entoure les poumons.

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Pour tester cette idée, les chercheurs ont attaché une queue lipidique liant l’albumine à un vaccin peptidique contre le virus de la vaccine, communément appelé « variole de la vache ». Le vaccin comprenait également un adjuvant couramment utilisé, le CpG, qui contribue à provoquer une réponse immunitaire plus forte.

Le vaccin a été administré par voie intratrachéale, ce qui simule une exposition par inhalation. Les chercheurs ont constaté que ce type d’administration multipliait par 25 le nombre de cellules T à mémoire dans les poumons des souris, par rapport à l’injection du vaccin modifié par l’albumine dans un site musculaire éloigné des poumons. Ils ont également montré que lorsque les souris étaient exposées au virus de la vaccine des mois plus tard, le vaccin intramusculaire n’offrait aucune protection, alors que tous les animaux ayant reçu le vaccin par voie intratrachéale étaient protégés.

Vaccins anti-cancer

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Les chercheurs ont également testé un vaccin mucosal contre le cancer. Dans ce cas, ils ont utilisé un peptide présent sur les cellules de mélanome pour immuniser des souris. Lorsque les souris vaccinées ont été exposées à des cellules de mélanome métastatiques, les cellules T des poumons ont été capables de les éliminer. Les chercheurs ont également montré que le vaccin pouvait contribuer à réduire les tumeurs pulmonaires existantes.

Ce type de réponse locale pourrait permettre de développer des vaccins qui empêcheraient la formation de tumeurs dans des organes spécifiques, en ciblant des antigènes couramment présents sur les cellules tumorales. « Dans les expériences sur le virus et la tumeur, nous nous appuyons sur l’idée que, comme d’autres personnes l’ont montré, ces cellules T à mémoire s’installent dans les poumons et attendent juste là, à la frontière. Dès qu’une cellule tumorale apparaît, ou dès qu’un virus infecte la cellule cible, les cellules T peuvent immédiatement l’éliminer », explique Irvine.

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Cette stratégie pourrait également être utile pour créer des vaccins muqueux contre d’autres virus, tels que le VIH, la grippe ou le SARS-CoV-2, explique Irvine. Son laboratoire utilise actuellement la même approche pour créer un vaccin qui provoque une forte réponse en anticorps dans les poumons en utilisant le SARS-CoV-2 comme cible.

Source : Science Immunology

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