Depuis son invention, la vaccination a sauvé un grand nombre de vies. Les vaccins permettent de déclencher une réponse immunitaire à une maladie, sans pour autant provoquer d'infection complète chez le receveur. Le système immunitaire adaptatif apprend ainsi à faire face à un agent pathogène envahissant, ce qui réduit les risques de maladie en cas d'exposition ultérieure au même agent infectieux.
Cette forme d'immunité artificielle a permis de protéger des millions de personnes contre des maladies transmissibles comme la méningite, la tuberculose ou le COVID-19. En fait, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) a estimé que l'administration de vaccins permet d'éviter au moins 2 à 3 millions de décès par an. Les vaccinations ont même contribué à éradiquer certaines maladies infectieuses comme la variole !
Qu'est-ce qu'un vaccin ?
Le but d'un vaccin est de conférer une immunité à un agent pathogène sans être d'abord infecté par ce même agent pathogène. Cela signifie que lorsque le corps est exposé à l'agent pathogène réel, la réponse immunitaire adaptative d'une personne vaccinée a déjà préparé une réponse. La meilleure façon de développer une immunité adaptative est de combattre la maladie elle-même (immunité naturelle). Certaines maladies présentent toutefois un risque de complications graves dès la première infection. C'est pourquoi nous utilisons des vaccins pour permettre le développement d'une réponse immunitaire presque aussi robuste sans les risques de contracter la maladie (immunité artificielle).
Un vaccin est une substance utilisée pour stimuler une réponse immunitaire à un pathogène en exposant le système immunitaire à un antigène associé à ce pathogène. Ils sont généralement utilisés lorsque même une seule infection est trop risquée pour permettre à l'immunité de se développer naturellement.
Les agents pathogènes sont des micro-organismes qui provoquent des maladies infectieuses en se propageant entre les organismes et en infectant les personnes, les animaux ou les plantes.
Types de vaccins
Comme nous l'avons vu précédemment, les vaccins confèrent une immunité en exposant l'organisme à des antigènes pathogènes. Ceux-ci peuvent être contenus dans le vaccin, ou le vaccin peut contenir de l'ADN ou de l'ARN afin que le corps forme lui-même les antigènes. Les vaccins contiennent généralement soit des agents pathogènes morts, soit une version modifiée pour ne pas provoquer de maladie, mais contenant toujours les antigènes nécessaires.
Type de vaccin | Aperçu | Exemple |
Atténué | Contient des agents pathogènes vivants modifiés pour qu'ils ne puissent plus causer de maladie, mais contient toujours des antigènes. | Vaccin ROR |
Inactivé / Inerte | Contient des agents pathogènes tués ou inactivés, de sorte qu'ils ne sont plus capables de causer la maladie, mais contiennent toujours l'antigène qui déclenche une réponse immunitaire. | Vaccins contre la grippe et la polio |
Toxoïde / Anatoxine | Certaines maladies peuvent être causées par des toxines produites par des agents pathogènes plutôt que par les agents pathogènes eux-mêmes. Des versions de ces toxines modifiées pour ne plus causer de dommages mais toujours provoquer une réponse immunitaire peuvent être utilisées dans les vaccins. | Vaccin contre le tétanos |
Sous-unité | Les vaccins à sous-unités contiennent une partie de l'agent pathogène qui contient l'antigène, plutôt que l'agent pathogène entier. | Vaccin contre l'hépatite B |
Conjugué | Contient une substance qui stimule le système immunitaire, attachée à une partie d'un agent pathogène qui, autrement, stimulerait une réponse immunitaire limitée. | Vaccin Hib |
Vésicule de la membrane externe | Contient des vésicules produites à partir de la membrane externe des bactéries gram négatives. Elles contiennent des composants de surface permettant de déclencher une réponse immunitaire, sans courir le risque d'une infection. | Vaccins contre la méningite B |
Hétérologue | Contient des organismes très similaires aux agents pathogènes humains qui ne causent pas de maladie ou qui causent une maladie très légère, mais qui transmettent tout de même une immunité à un agent pathogène causant une maladie beaucoup plus grave. | Vaccin BCG contre la tuberculose |
Vaccins à vecteur viral | Utilise un virus pour délivrer des gènes codant pour des antigènes dans l'organisme, qui les convertit ensuite en protéines correspondantes, provoquant une réponse immunitaire. | Vaccins Ebola rVSV-ZEBOV |
Vaccins à ARN | Contient de l'ARN codant pour des antigènes, qui sont ensuite traduits en protéines dans l'organisme, provoquant une réponse immunitaire. | Vaccins Moderna et Pfizer COVID-19 |
Vaccins à ADN | Contient de l'ADN codant pour des antigènes, qui sont ensuite transcrits et traduits en protéines antigéniques, déclenchant une réponse immunitaire. | Vaccin COVID-19 ZyCoV-D |
Histoire des vaccins
L'utilisation de substances destinées à renforcer le système immunitaire pour combattre un agent pathogène est pratiquée depuis de nombreux siècles. Dès les années 1600, les chinois utilisaient du pus de la variole (maladie virale) dans les plaies pour transmettre l'immunité contre celle-ci, une pratique qui a été introduite officiellement dans la science occidentale par Edward Jenner. En 1796, ce médecin britannique a réussi à immuniser un enfant de 13 ans contre la variole en utilisant la variole de la vache (cowpox en anglais). Il s'agit d'un type de vaccination connu sous le nom de vaccin hétérologue. Cela a déclenché une vaste campagne de développement de vaccins, semblable à l'âge d'or de la découverte des antibiotiques dans les années 1950. On dit qu'Edward Jenner a découvert le processus de vaccination, mais c'est Louis Pasteur qui a inventé les premiers vaccins.
Louis Pasteur a découvert des bactéries naturellement atténuées en 1879 et les a utilisées pour vacciner avec succès des poulets contre le « choléra des poules », prouvant que ces bactéries atténuées conféraient une immunité à la variante plus virulente. Pasteur a ensuite appliqué cette théorie à de nombreux autres agents pathogènes, notamment en 1881 lorsqu'il a utilisé des souches faiblement virulentes de la maladie du charbon pour immuniser des moutons contre une infection virulente de cette dernière.
En 1882, Pasteur a décidé de s'attaquer à la rage, mais il ne parvenait pas à identifier l'agent causal au microscope comme il le faisait pour d'autres maladies. Il a infecté des lapins avec ce que nous connaissons maintenant comme étant le virus de la rage et a ensuite tenté de reproduire sa précédente atténuation des agents pathogènes en séchant la moelle épinière des lapins. Cela a au contraire conduit à l'inactivation des particules virales, ce qui signifie que Pasteur a créé par inadvertance à la fois le premier vaccin contre un virus et le premier vaccin inactivé. Il a ensuite utilisé ce vaccin en 1885 pour vacciner un garçon qui avait été mordu par un chien enragé, ce qui lui a permis de se rétablir complètement.
Le choléra du poulet est une maladie infectieuse bactérienne qui affectait les poulets, dont on sait maintenant qu'elle est causée par la bactérie Pasteurella multocida.
La maladie du charbon est une maladie infectieuse causée par la bactérie Bacillus anthracis présente naturellement dans le sol. Tu reconnais peut-être ce nom car il a été utilisé dans la guerre biologique.
La rage est une maladie infectieuse virale causée par le virus de la rage. Elle est presque toujours mortelle après l'apparition des symptômes. Toutefois, elle peut être traitée avec succès à l'aide de vaccins de rappel si la personne atteinte a déjà été vaccinée, ou à l'aide d'anticorps et de vaccins dans le cas contraire. Ce traitement est particulièrement efficace s'il est administré dans les 10 jours suivant l'exposition potentielle.
Le premier programme de vaccination a été mis en place contre la variole, aboutissant à son éradication finale en 1980. Le seul cas réussi d'éradication d'une maladie infectieuse ! Les développements plus récents de la technologie des vaccins incluent le développement de vaccins qui délivrent du matériel génétique codant pour des antigènes (Vaccins ADN et ARN). Le matériel génétique est ensuite converti en antigènes par les cellules de l'organisme, ce qui stimule une réponse immunitaire. C'est la technologie utilisée par certains des vaccins contre le COVID-19 !
Il existe également plusieurs autres technologies de vaccins expérimentaux actuellement en cours de développement, notamment :
- des cellules dendritiques combinées à des antigènes pour déclencher directement le système immunitaire adaptatif sans la réponse immunitaire innée ;
- des organismes recombinants utilisés pour stimuler les réponses immunitaires ;
- les vaccins à récepteurs de cellules T conçus pour cibler les troubles auto-immuns ;
- l'utilisation de bactéries comme vecteur de manière similaire aux virus dans les vaccins à vecteur viral.
Fonctionnement des vaccins
Les vaccins agissent en stimulant une réponse immunitaire adaptative. Il s'agit de la deuxième des deux réponses immunitaires de l'organisme, l'autre étant la réponse immunitaire innée. Le système inné fournit une réponse générale à toutes les molécules étrangères et aux blessures, il n'adapte pas cette réponse aux différents agents pathogènes. La réponse immunitaire adaptative, en revanche, identifie l'agent pathogène et adapte une réponse spécifique à cet agent. Elle se souvient ensuite de cette réponse, prête pour des expositions ultérieures au même pathogène.
Les réponses du système immunitaire adaptatif peuvent être classées en deux catégories : les réponses primaires et les réponses secondaires, qui diffèrent de plusieurs façons essentielles, présentées ci-dessous. Les vaccins transmettent l'immunité en déclenchant une réponse immunitaire primaire, qui est la même réponse immunitaire que celle déclenchée la première fois que tu es exposé à un agent pathogène réel.
Réponse primaire
La réponse immunitaire primaire est la réponse immunitaire que l'organisme met en place lors de la première exposition à un agent pathogène. Dans ce cas, l'agent pathogène est étranger au système immunitaire et celui-ci doit développer une réponse entièrement nouvelle à son égard. Cette infection est connue sous le nom de primo-infection.
Le vaccin contient des antigènes liés à l'agent pathogène cible, ou fait en sorte que le corps lui-même en contienne. Il s'agit de molécules que le système immunitaire reconnaît comme étrangères et qui vont donc déclencher une réponse immunitaire. La réponse immunitaire innée reconnaît ces antigènes comme étrangers et associés à certains agents pathogènes qui recrutent le système immunitaire adaptatif.
Les cellules de la réponse immunitaire innée présentent les antigènes aux cellules T auxiliaires de la réponse immunitaire adaptative qui activent alors l'immunité à médiation cellulaire ou humorale. Celles-ci ciblent respectivement les infections vivant à l'état libre et les infections intracellulaires. L'immunité humorale entraîne la division des lymphocytes B en plasmocytes et en cellules B à mémoire. Les plasmocytes produisent des anticorps et les cellules B à mémoire circulent dans le sang, prêtes à produire des anticorps en cas de réexposition à cet agent pathogène particulier.
L'immunité à médiation cellulaire utilise des cellules T à mémoire et des cellules T cytotoxiques. Les cellules T cytotoxiques tuent les cellules infectées et les cellules T à mémoire restent, prêtes à réagir à de futures infections. Comme les antigènes du vaccin sont les mêmes que ceux présents dans les infections réelles, même si ces cellules à mémoire n'ont pas été créées par une infection active, la réponse immunitaire agit comme si elles l'étaient pour les expositions futures.
Consulte nos résumés de cours « Système immunitaire » et « Lymphocytes T » pour en savoir plus !
Réponse secondaire
La réponse immunitaire secondaire se produit lors de toute infection survenant après la primo-infection par un agent pathogène particulier. On parle alors d'infection secondaire. Normalement, il s'agit de la deuxième, troisième, quatrième infection par un agent pathogène, mais maintenant que les vaccins peuvent être utilisés pour déclencher la réponse primaire, c'est peut-être la première fois que le système immunitaire est confronté à l'agent pathogène lui-même.
En raison de la création de cellules mémoires dans la réponse immunitaire primaire, la réponse secondaire n'a pas à développer un moyen de contrer l'agent pathogène. Dans la réponse secondaire, le système immunitaire déploie simplement une solution toute prête, ce qui signifie qu'il peut répondre beaucoup plus rapidement que la réponse immunitaire primaire. En outre, l'agent pathogène a beaucoup moins de chances de pouvoir provoquer des symptômes, et il est souvent éradiqué si rapidement que nous ne nous rendons même pas compte que nous sommes infectés.
Les vaccins COVID-19
Les vaccins contre le COVID-19 sont parmi les premiers à utiliser la technologie des vaccins à ARNm. L'ARNm codant pour une protéine spike COVID-19 est cloné, avant d'être emballé dans des bulles lipidiques. Lorsqu'elles sont injectées, celles-ci fusionnent avec les membranes cellulaires, introduisant l'ARNm dans la cellule, où il est ensuite traduit en une protéine spike (antigène) qui déclenche la réponse immunitaire.
La protéine spike est une glycoprotéine d'enveloppe virale du SARS-CoV-2 (virus COVID-19) utilisée par ce virus pour faciliter son entrée dans les cellules hôtes. Cette protéine est utilisée dans de nombreux vaccins contre le COVID-19 car la liaison des anticorps à cette protéine peut empêcher l'entrée dans la cellule et donc l'infection.
Fig. 1 - Modèle scientifique du SARS-CoV-2 avec les protéines spike à la surface.
Les vaccins pour le COVID-19 peuvent sembler avoir été développés rapidement, mais ce n'est pas le cas. La technologie du vaccin à ARNm est étudiée depuis longtemps, et en mettant à contribution les capacités de recherche combinées du monde entier plutôt qu'un seul laboratoire comme c'est normalement le cas, le développement a été considérablement accéléré. La durée des tests a également été considérablement réduite, car les étapes des tests ont pu se chevaucher, contrairement à ce qui se passe dans un essai clinique normal où ils doivent se succéder.
Importance de la vaccination
La vaccination est importante car elle protège les personnes contre les maladies graves, améliorant ainsi considérablement la qualité de vie des personnes et soulageant un lourd fardeau économique et social pour la société. Les programmes de vaccination à grande échelle permettent même protéger les personnes qui ne peuvent pas recevoir le vaccin pour des raisons d'immunodépression ou autres. C'est ce qu'on appelle l'immunité collective.
L'immunité collective décrit l'état dans lequel, si une proportion suffisamment importante d'une population est immunisée contre une maladie, celle-ci ne pourra pas ou aura beaucoup de mal à se propager dans la population. La maladie infectieuse sera donc beaucoup moins susceptible d'infecter ceux qui ne peuvent pas recevoir de vaccin, par exemple.
Finalement, lorsque suffisamment de personnes sont immunisées, un agent pathogène peut se trouver dans l'impossibilité de trouver un hôte et sera donc éradiqué, éliminant à jamais la menace qu'il représente. Toutefois, cela est surtout possible avec les agents pathogènes qui n'infectent que l'homme, car ils ne disposent ainsi pas d'un réservoir dans lequel se maintenir.
Effets secondaires des vaccins
Les vaccins ont, cependant, quelques inconvénients. Il existe un faible risque qu'ils provoquent une infection, en particulier chez les personnes immunodéprimées. Ils peuvent également déclencher des réactions allergiques en raison d'autres ingrédients qu'ils contiennent, comme les conservateurs. Il existe également des risques associés à toute injection, tels que les infections et les embolies, entre autres.
L'immunité conférée par les vaccins peut également diminuer avec le temps, ce qui signifie que des injections de rappel peuvent être nécessaires pour maintenir l'immunité, soit de façon régulière, soit après une exposition potentielle à un agent pathogène. Enfin, comme on l'a vu dans la campagne de vaccination contre le COVID-19, il existe un grand nombre de théories du complot au sujet des vaccins.
Vaccins - Points clés
- Un vaccin est une substance utilisée pour stimuler une réponse immunitaire à un pathogène en exposant le système immunitaire à un antigène associé à ce pathogène.
- Les vaccins sont utilisés pour transmettre l'immunité contre des maladies pour lesquelles il est dangereux ou impossible de laisser l'immunité se développer naturellement.
- Les vaccins atténués contiennent des agents pathogènes vivants modifiés pour qu'ils ne puissent plus causer de maladie, mais contiennent toujours des antigènes.
- On dit qu'Edward Jenner a découvert le processus de vaccination, mais c'est Louis Pasteur qui a inventé les premiers vaccins.
- La primo-infection fait référence à la première fois que l'organisme rencontre un certain pathogène/antigène et déclenche une réponse primaire. L'infection secondaire fait référence à la deuxième fois que le corps est confronté à un certain pathogène/antigène.
- La réponse immunitaire secondaire est beaucoup plus rapide et plus efficace.
- Les campagnes de vaccination massives peuvent conduire à une immunité collective.
Références
- Fig. 1 : Coronavirus. SARS-CoV-2, Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coronavirus._SARS-CoV-2.png) par Alexey Solodovnikov (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:AlexeySolodovnikov) Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en)
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