Des chercheurs aux États-Unis ont fourni des informations importantes sur la réponse cellulaire spécifique à l’antigène et l’évolution de la réponse humorale (anticorps) à la vaccination basée sur l’ARN messager (ARNm) contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) – l’agent qui provoque la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
À l’aide de technologies de profilage unicellulaire et d’analyses d’apprentissage automatique, l’équipe a identifié et caractérisé les réponses des lymphocytes T, des lymphocytes B et des anticorps spécifiques à l’antigène à l’ARNm de Pfizer-BioNTech. BNT162b2 vaccin dans une cohorte longitudinale de donneurs sains.
« Ces associations de cellules et d’anticorps peuvent conduire à des efforts supplémentaires pour prédire l’efficacité du vaccin et identifier les mécanismes de protection », écrit Jonathan Irish du Vanderbilt University Medical Center à Nashville et ses collègues.
Une version pré-imprimée du document de recherche est disponible sur le site bioRxiv* serveur, tandis que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.
Sommaire
En savoir plus sur les vaccins COVID-19 à base d’ARNm
Depuis le début de l’épidémie de COVID-19 fin décembre 2019, des efforts de recherche intenses ont conduit à l’autorisation d’utilisation d’urgence et au déploiement massif de plusieurs vaccins à base d’ARNm conçus pour protéger contre l’infection par le SRAS-CoV-2.
Ces vaccins codent pour la protéine de pointe SARS-CoV-2 – la structure principale que le virus utilise pour infecter les cellules et une cible principale des anticorps neutralisants après une infection naturelle.
« Ces vaccins introduisent l’information génétique minimale pour exprimer les antigènes viraux d’intérêt et imiter l’infection naturelle des virus à ARN, tels que le SRAS-CoV-2 », écrit l’équipe.
Les défis rencontrés dans la compréhension des réponses spécifiques aux antigènes
Alors que plusieurs groupes de recherche ont identifié une augmentation des réponses des lymphocytes T, des myéloïdes et des anticorps à ces vaccins, les mécanismes cellulaires qui entraînent des réponses spécifiques à l’antigène restent mal compris.
« Il n’est pas non plus bien établi comment l’immunité préexistante aux coronavirus endémiques affecte la réponse des lymphocytes B et des anticorps contre la vaccination contre le SRAS-CoV-2 et comment le répertoire d’anticorps peut évoluer au fil du temps », explique l’équipe.
Alors que l’identification fiable des cellules spécifiques de l’antigène pose un défi important dans les études sur les réponses immunitaires aux maladies émergentes, Irish et ses collègues affirment que les outils d’analyse d’apprentissage automatique à cellule unique tels que l’algorithme Tracking Responders EXpanding (T-REX) et Linking B cell La spécificité du récepteur à l’antigène par séquençage (LIBRA-seq) combinée au séquençage de l’ARN du transcriptome entier peut aider à répondre à ce besoin.
« Ces approches unicellulaires identifient les cellules rares qui se développent spécifiquement après la vaccination ou l’infection qui peuvent être négligées lors de l’analyse des populations cellulaires en vrac », écrivent-ils.
Qu’ont fait les chercheurs ?
L’équipe a utilisé des technologies unicellulaires pour suivre le développement de réponses cellulaires et anticorps spécifiques de l’antigène au vaccin BNT162b2 de Pfizer-BioNTech dans des échantillons longitudinaux prélevés sur une cohorte de donneurs sains, dont un avec une infection révolutionnaire par le SRAS-CoV-2.
Schéma du calendrier de vaccination et du prélèvement d’échantillons. Tous les donneurs ont été vaccinés avec BNT162b2 aux jours 0 et 21. A. 10 donneurs sains ont subi des saignées en série avant la vaccination (jours -3 à 0), aux jours 28-30 et aux jours 105-108. Les PBMC ont été isolées à chaque point de temps, et le plasma citraté a été stocké lorsque cela était possible. Les PBMC de ces donneurs ont été utilisées pour des études de stimulation CyTOF et in vitro. Le plasma a été utilisé à la fois pour les tests ELISA du SRAS-CoV-2 et les tests de pseudoneutralisation du virus de la stomatite vésiculeuse. B. Un seul donneur sain a subi une prévaccination par phlébotomie en série et aux jours 7, 14, 28 et 42. Les PBMC et le plasma citraté ont été isolés à chaque instant et utilisés pour l’analyse transcriptionnelle des cellules B spécifiques du SRAS-CoV-2.
T-REX a identifié de nouvelles populations en expansion de cellules T CD4+ et CD8+ à mémoire non canonique spécifiques à la protéine de pointe après la vaccination.
« L’approche a permis d’isoler des cellules T vivantes spécifiques au virus qui faciliteront d’autres études », explique Irish et ses collègues.
L’analyse à l’aide de LIBRA-seq a identifié à la fois les cellules B spécifiques au SRAS-CoV-2 et les cellules B qui présentaient une réaction croisée entre le SRAS-CoV-2 et d’autres coronavirus.
Le répertoire des cellules B est passé d’une réactivité croisée apparente aux coronavirus endémiques avant la vaccination, à une réponse plus spécifique au SRAS-CoV-2 qui a été marquée par une expansion des cellules B et des plasmablastes à mémoire d’immunoglobuline A (IgA) et d’IgG.
Un donneur déficient en sous-ensembles de cellules T a développé une infection révolutionnaire
Il est important de noter que les sous-ensembles de cellules spécifiques de l’antigène identifiés ici étaient en corrélation avec une réponse IgG de longue durée qui manquait chez le donneur qui a développé une infection révolutionnaire. Le donneur était déficient à la fois dans les populations CD4 et CD8 de cellules T ICOS+CD38+.
Des études antérieures ont montré que les cellules T CD8+ soutiennent une immunité à vie contre des virus tels que la grippe, Epstein-Barr et le cytomégalovirus. L’induction d’une solide réponse des lymphocytes T CD8+ est un nouvel axe de développement de vaccins.
« Il est intéressant de noter que l’immunité cellulaire peut fournir une protection aux personnes qui ont développé une réponse en anticorps humoraux sous-optimale et que le donneur avec une infection révolutionnaire par le SRAS-CoV-2 n’a pas réussi à générer des cellules T CD8+CD38+ICOS+ », déclarent Irish et ses collègues.
« Si elles sont confirmées dans une cohorte plus importante, les cellules T CD8 + CD38 + ICOS + peuvent fournir un nouveau marqueur d’immunisation et de protection réussies après la vaccination contre le SRAS-CoV-2 », ajoutent-ils.
Quelles sont les implications de l’étude?
Les chercheurs affirment que la réponse multi-compartiments induite par le vaccin BNT162b2 peut avoir des ramifications importantes, en particulier chez les personnes immunodéprimées.
Des réponses humorales réduites au vaccin ont déjà été signalées chez des patients atteints de greffe d’organe solide, de cancer ou de maladies inflammatoires à médiation immunitaire.
L’identification de protéines altérées ou de populations cellulaires spécifiques qui pourraient servir de biomarqueurs pour une vaccination réussie peut fournir des informations importantes pour surveiller le développement et la protection continue au sein de ces populations vulnérables.
« Alors que la taille limitée des échantillons réduit ici la puissance statistique des corrélations au niveau de la population et des résultats détaillés, l’identification impartiale des populations de cellules CD4, CD8 et B spécifiques à l’antigène fournit des informations importantes sur les mécanismes généraux des vaccins à base d’ARN et la base cellulaire du vaccin. -anticorps induits et protection contre le SRAS-CoV-2 », conclut l’équipe.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.