Les vaccins à sous-unités sont des vaccins de nouvelle génération conçus à partir de composants de virus ou de bactéries, qui déclenchent une réponse immunitaire chez l’individu auquel ils sont administrés. Il s’agit d’une méthode simple et pratique pour immuniser les individus sans risque de maladie ni d’effets indésirables en raison de la présence des seuls antigènes spécifiques, rejetant ainsi les autres composants qui peuvent être pathogènes. Elles sont souvent utilisées pour les agents infectieux qui ne peuvent être maintenus en culture, comme la grippe ou le virus de l’hépatite B.
Élaboration
Le développement de vaccins sous-unités est basé sur l’identification de protéines de l’agent infectieux désiré qui sont capables d’induire une réponse immunitaire d’une manière similaire à celle de l’agent infectieux entier, ou sur l’identification de protéines qui n’ont pas d’intérêt immunologique et réplicatif. Les vaccins à sous-unités peuvent contenir de 1 à 20 antigènes ou plus.
Ces protéines sont obtenues par un processus de génie génétique où les gènes codant pour ces protéines sont sélectionnés pour être clonés et exprimés dans des hôtes alternatifs tels que les bactéries (Escherichia coli), les levures (Saccharomyces Cerevisiae) ou les baculovirus. Les vecteurs d’expression les plus couramment utilisés sont les bactéries, principalement E. coli, les levures et, surtout, les baculovirus, en raison de leur grande capacité d’expression. Les bactéries présentent généralement des problèmes pour glycosyler correctement les polypeptides produits, de sorte que les protéines obtenues ont généralement un pouvoir immunogène plus faible.
Les vaccins à sous-unités peuvent être obtenus de deux manières différentes :
Types de vaccins
Leur antigène est une toxine produite par un micro-organisme qui est détoxifiée pour éviter son pouvoir pathogène, tout en conservant sa capacité immunogène. Également appelés vaccins acellulaires. De nombreuses bactéries produisent des toxines protéiques qui sont responsables d’une grande partie de la pathogénèse de l’infection ; dans ce cas, les toxines bactériennes peuvent être utilisées comme vaccins. Les exotoxines bactériennes, lorsqu’elles sont soumises à la chaleur, perdent leur capacité toxicogène mais pas leur antigénicité.
Ils sont dérivés de composants bactériens, généralement des polysaccharides capsulaires isolés, ou conjugués à une protéine porteuse qui renforce leur immunogénicité. De nombreuses bactéries pathogènes possèdent une capsule de nature polysaccharidique qui constitue un important facteur de virulence. Dans la plupart des infections causées par ces bactéries, les anticorps dirigés contre les polysaccharides capsulaires sont protecteurs, ce qui en fait de bons candidats vaccins. Ces polysaccharides sont constitués de nombreuses unités répétitives qui varient selon les espèces et les sous-types antigéniques au sein d’une même espèce. Le polysaccharide synthétisé par la bactérie au cours de sa croissance peut être concentré à partir du milieu de culture. La principale difficulté de ce type de vaccin est que les polysaccharides sont des antigènes indépendants des lymphocytes T, qu’ils ne sont pas capables d’induire une mémoire immunologique chez l’adulte et qu’ils sont très peu immunogènes pour les jeunes enfants. Cet inconvénient peut être surmonté en conjuguant les polysaccharides concernés à une protéine porteuse. De cette manière, les épitopes des polysaccharides peuvent être reconnus dans un contexte lymphocytaire T et induire une mémoire.
Avantages
Les vaccins à sous-unités sont plus stables, la composition d’un vaccin à sous-unités est clairement définie, ce qui nous donne un avantage significatif en termes de sécurité. En n’utilisant qu’une partie du micro-organisme infectieux pour créer une réponse immunitaire protectrice, ils ne peuvent pas se répliquer dans l’hôte et il n’y a pas de risque de pathogénicité. Cela signifie également que nous minimisons les effets secondaires, car ils sont moins immunogènes parce qu’ils ne provoquent pas de réactions dues à certains constituants antigéniques structurels non désirés des micro-organismes. En outre, comme seuls quelques composants sont inclus dans le vaccin, ils ont une moindre compétence antigénique.
Ils permettent d’obtenir des vaccins à partir d’agents pathogènes qui ne peuvent pas être cultivés en laboratoire, car seul le matériel génétique est nécessaire. Il en résulte de faibles coûts de production (en raison de la facilité de production) et une sécurité accrue, car il n’y a pas de risque pour le personnel de production étant donné qu’aucun agent pathogène vivant n’est manipulé.
Comme il s’agit de préparations purifiées de certains composants du micro-organisme, elles garantissent l’absence de contamination par des protéines ou des acides nucléiques étrangers et permettent d’obtenir une réactogénicité plus faible. Ils sont généralement basés sur des peptides, des protéines ou des polysaccharides dont il a été démontré qu’ils contiennent des épitopes protecteurs (comme de nombreux glucides de la surface cellulaire des bactéries pathogènes, par exemple les polysaccharides capsulaires, qui sont des déterminants antigéniques importants pour la mise au point de ces vaccins), et donc, en tant que composés protéiques, ils résolvent le problème de l’absence d’inactivation totale qui peut se produire dans les vaccins inactivés conventionnels, de la même manière que les vaccins par délétion ou recombinants résolvent le problème d’une éventuelle réversion vers la virulence.
Les vaccins sous-unitaires ou synthétiques ont des exigences en matière de froid inférieures à celles des vaccins conventionnels.
Les vaccins conjugués, contrairement aux vaccins polysaccharidiques simples, sont immunogènes dès les premiers mois de la vie, confèrent une immunité à la plupart des individus qui les reçoivent, l’immunité qu’ils induisent est de longue durée et ils génèrent des phénomènes de mémoire immunologique lors de la revaccination.
Cependant, le grand avantage est que, comme ils ne sont pas constitués de la structure entière de l’agent infectieux, il est possible de différencier sérologiquement les animaux vaccinés des animaux malades. Cette particularité est encore plus importante pour les vaccins recombinants qui, étant des vaccins vivants, présentent une meilleure réponse immunitaire que les vaccins protéiques inactivés, car ils expriment l’antigène de manière croissante et plus prolongée, avec des schémas similaires à ceux des vaccins atténués conventionnels, et peuvent également être différenciés.
Inconvénients
Schéma de réponse similaire à celui des vaccins inactivés classiques, bien qu’il faille généralement plus d’antigènes (ils sont antigéniquement plus pauvres) pour induire des réponses similaires.
La durée de l’immunité est généralement plus courte que celle des vaccins vivants. Plusieurs doses initiales et des rappels ultérieurs sont généralement nécessaires pour obtenir une action complète et prolongée.
Les protéines isolées ne stimulent pas le système immunitaire autant qu’un micro-organisme entier (elles n’induisent que la réponse humorale).
Leur antigénicité est relativement faible. Les anticorps produits contre le vaccin peuvent ne pas reconnaître les protéines de surface de l’agent pathogène contre lequel la protection était prévue. Les protéines obtenues ne sont pas suffisamment actives pour que leur structure tridimensionnelle soit modifiée. Pour éviter cela, on utilise des hybridomes, qui sont des hybrides entre une cellule tumorale et une cellule d’un certain type. Cela implique une forte concentration de protéines actives, car elles sont générées à l’intérieur d’une cellule vivante (et non en laboratoire), ce qui facilite la similitude de leur structure avec la structure réelle. De plus, leur croissance est rapide et constante grâce aux caractéristiques tumorales acquises par ces hybridomes. De cette manière, des épitopes chimériques sont créés et amplifient la réponse immunitaire.
Parfois, ils ne génèrent qu’une faible réponse immunitaire. C’est pourquoi ils ont besoin d’adjuvants puissants qui, à leur tour, induisent des réactions tissulaires.
Les vaccins peptidiques doivent généralement être liés à un transporteur pour être efficaces.
Des recherches sont nécessaires pour identifier les molécules les plus facilement reconnues par le système immunitaire.
Les sous-unités antigéniques doivent d’abord être purifiées et la production de ces vaccins nécessite de grandes cultures d’organismes pathogènes.