Qu’est-ce qu’un vaccin ADN ?

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.

Vaccins traditionnels

Les vaccins actuellement disponibles pour la population mondiale comprennent les vaccins 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 et les vaccins contre d’autres maladies endémiques dans certaines régions du monde.

Bon nombre de ces vaccins confèrent une immunité en induisant des réponses immunitaires adaptatives spécifiques de l’antigène chez un hôte.

Plus précisément, ces vaccins exposent le système immunitaire à des épitopes provenant de l’agent pathogène, ce qui permet au système immunitaire de développer des anticorps capables de reconnaître et d’attaquer cet agent infectieux si l’hôte vacciné rencontre cet agent pathogène à l’avenir.

Bien que les vaccins conventionnels soient essentiels 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 les personnes développant le vaccin, mais le risque de contamination par ces agents pathogènes est également préoccupant.

Les défis associés au développement de 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. Le vaccin à base d’ADN est considéré comme plus stable, plus économique et plus facile à manipuler que les vaccins traditionnels.

Comment fonctionnent les vaccins 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 est l’utilisation d’un plasmide 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, permettant ainsi à cette plate-forme non virale d’être considérée comme une excellente option pour la délivrance de gènes. Certains des différents vecteurs viraux qui ont été utilisés pour la source d’ADNp comprennent les onco-rétrovirus, les lentivirus, les adénovirus, les virus adéno-associés et Herpes simplex-1.

Lorsqu’une injection intramusculaire d’un vaccin à ADN est administrée, l’ADNp ciblera les myocytes. Les vaccins à ADN peuvent également être administrés par injection sous-cutanée ou intradermique, pour cibler les kératinocytes. Quel que soit le site d’injection, l’ADNp va transfecter des myocytes ou des kératinocytes. Ces cellules vont alors subir une apoptose.

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

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

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

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 par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis et le Département de l’agriculture des États-Unis (USDA) pour un usage vétérinaire, notamment un vaccin contre le virus du Nil occidental chez les chevaux et un vaccin contre le mélanome pour 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 humains en cours sur des vaccins à ADN ont été réalisés. Selon la National Library of Medicine des États-Unis, plus de 160 vaccins à ADN différents sont actuellement testés dans des essais cliniques sur l’homme aux États-Unis. On estime que 62 % de ces essais sont consacrés aux vaccins contre le cancer et 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 trouvée. L’hypervariabilité du VIH permet à ce virus d’envahir le système immunitaire de l’hôte par plusieurs mécanismes différents.

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

Directions futures

Même si de nombreux vaccins à base d’ADN sont actuellement testés chez l’homme à travers le monde, plusieurs défis s’opposent encore à la traduction en clinique de cette approche vaccinale. L’un des plus grands défis associés aux vaccins à ADN est leur faible immunogénicité chez les grands animaux et les humains.

Les chercheurs pensent que des quantités plus élevées d’ADN comprises entre 5 et 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 grâce à l’incorporation de plusieurs paramètres tels qu’un promoteur hybride viral/eucaryote ou l’optimisation des codons antigéniques.

Dans l’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.