Par Benedette Cuffari, M.Sc.Révisé par Emily Henderson, B.Sc.

Les vaccins à ADN, souvent appelés vaccins de troisième génération, utilisent de l’ADN modifié pour induire une réponse immunologique chez l’hôte contre les bactéries, les parasites, les virus et potentiellement le cancer.

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Vaccins traditionnels

Les vaccins actuellement disponibles pour la population mondiale comprennent ceux contre la rougeole, les oreillons, la rubéole, le virus de la grippe saisonnière, le tétanos, la polio, l’hépatite B, le cancer du col de l’utérus, la diphtérie, la coqueluche ainsi que plusieurs autres maladies endémiques à certaines régions du monde.

Plusieurs de ces vaccins procurent une immunité en induisant des réponses immunitaires adaptatives spécifiques de l’antigène chez un hôte naïf.

Plus spécifiquement, ces vaccins exposent le système immunitaire à des épitopes qui proviennent de l’agent pathogène cible, ce qui permet au système immunitaire de développer des anticorps qui peuvent reconnaître et attaquer cet agent infectieux si l’hôte vacciné rencontre cet agent pathogène dans le futur.

Bien que les vaccins conventionnels soient cruciaux pour prévenir la propagation de nombreuses maladies hautement infectieuses, la fabrication de ces vaccins nécessite souvent que les chercheurs manipulent des agents pathogènes vivants. Non seulement la manipulation de ces agents pathogènes peut poser des problèmes de sécurité pour ceux qui développent le vaccin, mais le risque de contamination par ces agents pathogènes est également préoccupant.

Les défis associés au développement des vaccins conventionnels ont conduit à l’étude de plusieurs approches vaccinales alternatives qui pourraient être utilisées pour les maladies infectieuses et non infectieuses.

Un vaccin alternatif qui a suscité une attention considérable est un vaccin à base d’ADN qui est considéré comme étant plus stable, plus rentable et plus facile à manipuler que les vaccins traditionnels.

Comment fonctionnent les vaccins à ADN ?

Comme tout autre type de vaccin, les vaccins à ADN induisent une réponse immunitaire adaptative. Le principe de fonctionnement de base de tout vaccin à ADN implique l’utilisation d’un plasmide d’ADN qui code pour une protéine provenant de l’agent pathogène dans lequel le vaccin sera ciblé.

L’ADN plasmidique (ADNp) est peu coûteux, stable et relativement sûr, ce qui permet de considérer cette plateforme non virale comme une excellente option pour l’administration de gènes. Certains des différents vecteurs viraux qui ont été utilisés pour sourcer l’ADNp incluent les onco-rétrovirus, les lentivirus, les adénovirus, les virus adéno-associés et l’Herpès simplex-1.

Lorsqu’une injection intramusculaire (IM) d’un vaccin à ADN est administrée, l’ADNp ciblera les myocytes. Les vaccins à ADN peuvent également être administrés par une injection sous-cutanée ou intradermique, les deux ciblant les kératinocytes. Quel que soit le site d’injection, l’ADNp transfectera les myocytes ou les kératinocytes, qui subiront alors un type de mort cellulaire programmée connu sous le nom d’apoptose.

Une cellule qui subit une apoptose libérera de petits fragments liés à la membrane, autrement appelés corps apoptotiques, qui déclenchent l’endocytose des débris cellulaires par des cellules dendritiques immatures (iDC). L’activité des iDC peut alors initier la génération d’antigènes exogènes, qui sont exclusivement présentés par la classe majeure d’histocompatibilité II (MHCII).

La présentation de l’antigène à la MHCII active les cellules T CD4+ auxiliaires, qui contribuent à l’amorçage des cellules B et permettent finalement la création de la réponse immunitaire humorale. Cette réponse immunitaire humorale est nécessaire pour activer la production de cellules T CD8+.

En plus d’agir sur les myocytes ou les kératinocytes, toute voie d’administration du vaccin à ADN peut également transfecter les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) situées à proximité du site d’injection. Cette voie de transfection directe entraîne une expression endogène du transgène et une présentation parallèle de l’antigène par le biais des MHCI et des MHCII, ce qui permet d’obtenir des cellules T CD8+ et CD4+.

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Quels vaccins à ADN sont actuellement en développement ?

À l’heure actuelle, aucun vaccin à ADN n’a été approuvé pour une utilisation généralisée chez l’homme. Cependant, plusieurs vaccins à base d’ADN ont été approuvés à la fois par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis et par le ministère de l’Agriculture des États-Unis (USDA) pour un usage vétérinaire, dont un vaccin contre le virus du Nil occidental chez les chevaux ainsi qu’un vaccin contre le mélanome chez les chiens.

Bien que les vaccins à base d’ADN n’aient pas encore été approuvés pour une utilisation dans le grand public, plusieurs essais cliniques en cours sur des vaccins à base d’ADN chez l’homme existent. Selon la Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, plus de 160 vaccins à ADN différents sont actuellement testés dans le cadre d’essais cliniques sur l’homme aux États-Unis. On estime que 62 % de ces essais sont consacrés aux vaccins contre le cancer et que 33 % sont appliqués aux vaccins contre le virus de l’immunodéficience humaine (VIH).

L’un des premiers essais cliniques sur un vaccin à ADN a étudié les effets thérapeutiques et prophylactiques potentiels d’un vaccin à ADN contre le VIH. Bien qu’un certain niveau d’immunogénicité ait été détecté dans cet essai, aucune réponse immunitaire significative n’a été constatée. L’hypervariabilité du VIH permet à ce virus d’envahir le système immunitaire de l’hôte par plusieurs mécanismes différents.

En conséquence, les scientifiques qui cherchent à développer un vaccin à base d’ADN contre le VIH ont découvert que plusieurs stratégies d’amorçage différentes, des agents de renforcement et des calendriers d’injection modifiés doivent être soigneusement évalués pour concevoir le meilleur vaccin à base d’ADN contre le VIH.

Directives futures

Même si de nombreux vaccins à base d’ADN sont actuellement testés chez l’homme dans le monde entier, plusieurs défis restent à relever pour permettre à cette approche vaccinale d’être traduite en clinique. L’un des plus grands défis associés aux vaccins à base d’ADN est leur faible immunogénicité chez les animaux de plus grande taille et chez l’homme.

Les chercheurs pensent que des quantités plus élevées d’ADN, de l’ordre de 5 à 20 mg, devraient être injectées à un humain de taille moyenne pour augmenter l’immunogénicité des vaccins à base d’ADN. Un autre défi des vaccins à base d’ADN concerne l’optimisation de la transfection, qui pourrait être réalisée par l’incorporation de plusieurs paramètres tels qu’un promoteur hybride viral/eucaryote ou l’optimisation des codons de l’antigène.

Ensemble, un vaccin à ADN idéal évitera la dégradation extracellulaire et entrera avec succès dans le noyau des cellules cibles pour induire une réponse immunitaire à long terme.

• Malonis R.J., Lai J.R., Vergnolle O. (2020). Vaccins à base de peptides : Current Progress and Future Challenges. Chemical Reviews 20(6);3210-3229. doi:10.1021/acs.chemrev.9b00472.
• Hobernik, D., &Bros, M. (2018). Les vaccins à ADN – à quelle distance de l’utilisation clinique ? Journal international des sciences moléculaires 19(11). doi:10.3390/ijms19113605.
• Jahanafrooz, Z., Baradaran, B., Mosafer, J., et al. (2020). Comparaison des vaccins à ADN et à ARNm contre le cancer. Drug Discovery Today 25(3) ; 552-560. doi:10.1016/j.drudis.2019.12.003.
• Rezaei, T., Khalili, S., Baradaran, B., et al. (2019). Avancées récentes sur le développement de vaccins à ADN contre le VIH : Améliorations par étapes jusqu’aux essais cliniques. Journal of Controlled Release 316 ; 116-137. doi:10.1016/j.jconrel.2019.10.045.

Lectures complémentaires

• Tout le contenu sur les vaccins
• Que sont les vaccins ?
• Histoire des vaccins
• Calendrier vaccinal
• Efficacité des vaccins

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Écrit par

Benedette Cuffari

Après avoir obtenu son baccalauréat en toxicologie avec deux mineures en espagnol et en chimie en 2016, Benedette a poursuivi ses études pour obtenir son Master of Science en toxicologie en mai 2018. Pendant ses études supérieures, Benedette a étudié la dermatotoxicité de la méchloréthamine et de la bendamustine ; deux agents alkylants à base de moutarde d’azote qui sont utilisés dans les thérapies anticancéreuses.

Citations

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