La conception d'un vaccin commence par trouver les bons ingrédients. Chaque agent infectieux a des molécules, appelées antigènes, que le système immunitaire pourrait potentiellement reconnaître et attaquer. Les scientifiques doivent donc soigneusement réfléchir aux antigènes qui devraient entrer dans un vaccin.
Les scientifiques en savent beaucoup sur la conception des vaccins, mais de nombreuses maladies n'ont pas été contrôlées par la vaccination. Le VIH, par exemple, mute rapidement et réussit très bien à se cacher du système immunitaire, il est donc difficile pour les scientifiques de déterminer quels antigènes inclure dans un vaccin.
Dans un nouveau Immunité étude, les chercheurs de l'Institut La Jolla pour l'immunologie (LJI) montrent qu'une façon d'améliorer la réponse immunitaire du corps aux vaccins est de prendre en compte la valence de l'antigène. La valence fait référence au nombre de sites de liaison d'anticorps sur un antigène.
«Les différences de valence peuvent avoir un impact sur les réponses des anticorps», déclare Yu Kato, Ph.D., stagiaire postdoctoral au LJI et premier auteur de la nouvelle étude.
Vous pouvez penser à la valence antigénique comme les nubbins sur les pièces Lego. Avec une valence plus élevée, les anticorps ont plus de sites sur lesquels s'accrocher. Mais inclure une valence antigénique plus élevée dans un vaccin ne signifie pas que cela fonctionne mieux.
«Différents vaccins ont des valences très différentes. La toxine diphtérique est un dimère, valence de 2. Le vaccin contre l'hépatite B est de 100 à 120», explique Kato. « Il n'y a pas de consensus clair sur la façon dont les différentes valences affectent les réponses des lymphocytes B puisque ces antigènes diffèrent également de bien d'autres manières. »
Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont travaillé en étroite collaboration avec le LJI Microscopy Core et ont utilisé une technique d'imagerie avancée appelée microscopie à deux photons pour visualiser les effets des valences sur les réponses des cellules B.
Les chercheurs ont découvert que les antigènes à haute valence peuvent conduire le corps à produire davantage de cellules B productrices d'anticorps. C'est comme si le système immunitaire voyait les nombreuses cibles sur ces antigènes et adoptait une approche dispersée pour les atteindre. En fait, une valence de 60 semble être suffisante pour augmenter le nombre de cellules B, et une valence de quatre pourrait suffire dans de nombreux cas.
«La valence est importante, mais vous n'avez pas besoin d'une valence de 1 000 intégrée à votre vaccin pour qu'elle fasse une différence», déclare le professeur Shane Crotty, Ph.D., qui a codirigé la nouvelle étude avec le professeur William Schief, Ph. .D., De Scripps Research.
Les antigènes de faible valence conduisent à une réponse des lymphocytes B plus petite et plus ciblée. Ces cellules B sont plus rares, mais elles sont plus susceptibles d'être des tireurs acérés. On dit que ces cellules ont une « haute affinité ».
Les scientifiques connaissent la valence depuis longtemps, mais il avait été difficile de tester quelles valences d'antigène fonctionneraient le mieux dans les vaccins.
Un gros problème est que différents agents pathogènes ne diffèrent pas seulement par leur valence. Ils ont également différentes structures, différents modes d'entrée dans les cellules et différentes stratégies pour échapper au système immunitaire. Cela signifie que les scientifiques qui étudient les effets de la valence sont coincés en comparant les pommes aux oranges.
«Les protéines sont vraiment uniques, nous avons donc dû en faire une comparaison de pommes à pommes», déclare Crotty.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs se sont associés au laboratoire Schief de Scripps Research. Schief et ses collègues avaient développé des versions d'une protéine du VIH avec des valences antigéniques allant de un à 60. Ces antigènes étaient tous basés sur des protéines du VIH, ce qui les rend supérieurs aux antigènes modifiés utilisés pour les études de valence précédentes. Les équipes de recherche LJI et Scripps ont ensuite travaillé ensemble pour tester les antigènes chez la souris.
En collaboration avec le laboratoire Schief, nous avons développé une plateforme qui nous a permis d'afficher différents antigènes. Cette plateforme a été conçue de manière à nous permettre de comparer les réponses de manière équitable. «
Yu Kato, PhD, premier auteur de l'étude et chercheur postdoctoral, La Jolla Institute for Immunology
Les chercheurs ont conclu que si les vaccins ont besoin d'une valence de plus d'un site de liaison, le choix d'une valence de quatre sur une valence de 60 n'a pas un grand effet sur les réponses des lymphocytes B.
La valence sera toujours un ingrédient important à considérer dans la conception des vaccins. Par exemple, comme le VIH est difficile à reconnaître pour le système immunitaire, les cellules B qui ciblent le virus sont très rares. Cela signifie que les antigènes à haute valence pourraient aider à stimuler ces populations de cellules B rares en stimulant une réaction du système immunitaire plus efficace.
La sélection d'antigènes avec la bonne valence dépendra vraiment de la maladie que les scientifiques tentent de cibler. «En fonction du type de cellules B que nous devons amorcer, nous devons réfléchir à la valence la plus appropriée», déclare Kato.
Les scientifiques devront peut-être également tenir compte de la valence lors de la conception des vaccins COVID-19. Différents laboratoires à travers le monde testent des vaccins contenant des antigènes avec de nombreuses valences différentes. Lequel fonctionnera le mieux? «Il est certainement possible de répondre à cette question, et les chercheurs de COVID jouent avec des moyens d'exploiter les effets de valence», déclare Kato.
«Le Dr Kato a fait un excellent travail en élucidant l'impact de la valence et de plusieurs autres paramètres moléculaires sur les réponses vaccinales», ajoute Schief. « Cela a été une collaboration très enrichissante, et nous utiliserons certainement les informations de cette étude dans nos futures conceptions de vaccins pour le VIH, le SRAS-CoV-2 et d'autres pathogènes. »
La source:
Institut La Jolla d'immunologie
Référence du journal:
Kato, Y., et al. (2020) Effets multiformes de la valence de l'antigène sur la composition et la différenciation de la réponse des cellules B in vivo. Immunité. doi.org/10.1016/j.immuni.2020.08.001.
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