E-infectious Diseases

Vaccins, développement et difficultés

Pourquoi n’a-t-on pas de vaccins contre tous les pathogènes ?

écrit par Erwan Sallard, relu et amélioré par Paul Clémençon et Diane Letourneur 

Les vaccins ont sauvé des dizaines de millions de personnes. Depuis la découverte de la vaccination contre la variole par Edward Jenner en 1798, de nombreuses maladies ont pu être évitées grâce aux vaccins, comme la rage, la rougeole, la méningite tuberculeuse, le tétanos, la poliomyélite et bien d’autres. La variole a même été complètement éradiquée en 1980 grâce à la vaccination. Cependant, certains pathogènes échappent encore à la vaccination. Pourquoi ?

Impact de la vaccination sur le nombre de cas au Royaume-Uni (Figure adapté de : A guide to vaccinology: from basic principles to new developments)

Prérequis : Pour comprendre le fonctionnement des vaccins et du système immunitaire, consultez notre article.

1) le VIH

Le VIH est le virus responsable du SIDA (pour plus d’informations sur ce sujet, consultez notre magazine . Près de 40 ans après sa découverte, on dispose de médicaments efficaces pour empêcher la maladie de s’aggraver. Cependant il n’existe toujours pas de vaccin permettant d’empêcher l’infection par le VIH. Plusieurs raisons expliquent ce retard :

a) le VIH est capable d’échapper au système immunitaire par plusieurs mécanismes. Par exemple, il peut entrer en latence dans les cellules qu’il infecte, c’est-à-dire arrêter temporairement de se multiplier et de produire ses protéines. Le virus latent est donc indétectable par le système immunitaire. Par conséquent, il est très difficile d’éliminer le VIH du corps, même avec un système immunitaire entraîné.

b) le VIH mute très vite (1 mutation par cycle de réplication en moyenne). De plus, il recombine fréquemment, c’est-à-dire que deux virus qui infectent la même cellule peuvent échanger des morceaux de leur génome (figure 1). Enfin, il peut y avoir jusqu’à un milliard de virus produits chaque jour dans le corps d’un patient. La combinaison de ces 3 facteurs fait que le VIH évolue très vite. Vacciner contre une souche de virus s’avère donc peu efficace, puisque cela n’entraîne pas le système immunitaire à reconnaître les nouvelles souches qui émergent à un rythme très élevé.

En 2009, le vaccin Thaï contre le VIH a atteint 31 % d’efficacité, ce qui était insuffisant mais prometteur [1]. De nouveaux vaccins sont actuellement testés dans des essais cliniques avec plusieurs milliers de participants [2]. Par exemple, l’essai clinique Imbokodo évalue un vaccin dit mosaïque, qui contient un grand nombre de variants différents de la protéine d’enveloppe du VIH (le principal antigène viral reconnu par le système immunitaire), dans l’espoir de contrer l’évolution rapide du VIH en protégeant contre le plus de souches possibles. Des premiers résultats sont attendus en 2021, avec une efficacité espérée d’au moins 50 ou 60 %.

Figure 1 : échappement du VIH aux vaccins dirigés contre une seule souche à cause de son évolution rapide

2) La grippe

Comme le VIH, le virus de la grippe évolue très vite. C’est pourquoi il est nécessaire de refaire un vaccin chaque année. Au printemps, les spécialistes essaient de prédire quelles seront les souches les plus abondantes l’hiver suivant à l’aide de données et modèles épidémiologiques. Un vaccin contre les souches identifiées est ensuite produit en seulement 6 mois, encore plus vite que pour le vaccin COVID. En effet, la procédure est la même chaque année et le risque d’avoir des effets secondaires différents de ceux des vaccins précédents est très faible.

Les vaccins contre la grippe ne peuvent pas être administrés aux personnes allergiques aux œufs, car ils sont produits par inoculation d’œufs de poules avec la souche vaccinale. De plus, ils sont relativement peu efficaces, avec une efficacité apparente de seulement 35 %. En effet, beaucoup de virus respiratoires (comme les coronavirus, les rhinovirus ou le virus respiratoire syncytial) provoquent souvent des symptômes que l’on peut confondre avec ceux de la grippe, mais le vaccin ne protège que contre le virus de la grippe lui-même, avec une efficacité réelle d’au moins 65 % [3].

Chez les adultes en bonne santé, le vaccin antigrippal peut éviter 70 à 90% des cas de grippe d’après l’OMS. Parmi les personnes âgées, la vaccination permet de réduire jusqu’à 60 % la gravité de la maladie et ses complications et jusqu’à 80 % la mortalité.

3) le virus respiratoire syncytial

Le virus respiratoire syncytial (RSV) fait partie de la famille de la rougeole. Il peut provoquer des bronchites et des pneumonies parfois mortelles chez les bébés, et constitue l’une des principales causes de mortalité infantile [4]. Développer un vaccin anti-RSV destiné aux bébés est donc un objectif médical crucial.

En 1968, un vaccin inactivé a été testé contre le RSV chez des nouveau-nés [5]. Malheureusement, le vaccin n’a eu aucun effet protecteur, et augmentait même le risque de développer une pneumonie grave en cas d’infection par le RSV. En effet, le système immunitaire des nouveau-nés demeure immature jusqu’à environ 6 mois après la naissance et ne réagit pas toujours aux vaccins de la même manière que les adultes et les enfants. Ainsi, le vaccin contre le RSV induit chez les adultes la production d’anticorps capables de neutraliser le virus ; mais le système immunitaire des bébés, quand il a appris à reconnaître le RSV grâce au vaccin, répond à une nouvelle infection par une réaction inflammatoire et allergique excessive qui ne tue pas le virus mais endommage encore plus le système respiratoire [6,7]. De nouvelles méthodes sont à l’étude pour rediriger la réponse immunitaire des bébés vers la production d’anticorps neutralisants, par exemple en utilisant un vaccin vivant atténué dépourvu de molécules pro-allergéniques [8]. Une autre stratégie en cours de développement consiste à vacciner les femmes enceintes [6], dont les anticorps sont transmis au fœtus.

4) les rotavirus

Les rotavirus provoquent des diarrhées infectieuses et tuent environ 200 000 personnes par an [9]. Il existe des vaccins recombinants et vivants atténués, qui sont administrés aux bébés dans de nombreux pays et dont l’efficacité se situe entre 90 et 96 %. Dans les pays où la couverture vaccinale est élevée, le nombre d’hospitalisations et de morts dues aux rotavirus diminue considérablement. Cependant, le vaccin n’est pas autorisé en France à cause d’une occlusion intestinale intervenant dans 2 à 5 cas sur 100 000 [10]. Bien que cet effet secondaire soit facilement soignable s’il est détecté à temps, ce qui est le cas si les bébés vaccinés restent sous observation médicale dans la semaine qui suit la vaccination, il a été jugé trop grave en France pour autoriser le vaccin.

5) la varicelle

Il n’est pas toujours souhaitable de vacciner la population. Par exemple, on dispose d’un vaccin sûr et efficace contre la varicelle, mais en France il est déconseillé de vacciner les enfants. En effet, la maladie est bénigne chez les enfants mais dangereuse chez les adolescents et les adultes, et on ne peut avoir la varicelle qu’une fois : avoir la varicelle pendant l’enfance protège donc à vie contre les formes graves. Si on vaccinait une partie de la population, les personnes non vaccinées attraperaient la varicelle en moyenne plus tard dans leur vie, car elles seraient exposées au virus moins souvent (figure 2). Ainsi, il faudrait vacciner 100 % de la population pour éviter les formes graves de la varicelle, ce qui est irréaliste. Par conséquent, le vaccin est recommandé uniquement aux adolescents et aux adultes qui n’ont pas déjà eu la varicelle.

Figure 2 : effets de la vaccination contre la varicelle chez les non-vaccinés

6) Contraintes techniques

Développer un vaccin peut tout simplement prendre du temps : par exemple, la recherche d’un vaccin contre les norovirus, l’herpès, les streptocoques B et le paludisme est encore en cours et pourrait aboutir dans les prochaines années. Il faut parfois plusieurs essais avant de trouver un vaccin qui a le bon équilibre de sécurité et d’efficacité, c’est-à-dire qui induit une mémoire immunitaire forte et durable sans avoir d’effets secondaires graves. Le risque d’effets secondaires est le plus important avec les vaccins vivants atténués, car ils contiennent des virus ou bactéries vivants (ce qui les rend très efficaces pour activer le système immunitaire). Enfin, peu d’argent est consacré à la recherche de vaccins contre les pathogènes bénins ou rares, ce qui en ralentit le développement.

Conclusion : Qu’est ce qu’un bon vaccin ?

A) Le rapport bénéfice/risque doit être bon pour être accepté par le grand public.

  • Il est efficace
  • il protège les individus de la maladie provoquée par tous les virus circulants
  • et cela, le plus longtemps possible !

B) Il est sûr

  • il ne cause pas la maladie
  • ne déclenche peu ou pas d’effets secondaires
  • est stable et ne doit pas redevenir virulent

C) Il est pratique 

  • il doit être peu cher
  • stable, aussi bien lors de son utilisation que de son stockage
  • et facile à administrer (si possible oral plutôt qu’intraveineux ou intramusculaire)

Certains pathogènes évoluent rapidement. Ils sont capables de se rendre quasi-indétectables pour le système immunitaire, ou infectent majoritairement des populations qui peuvent mal ou ne pas réagir aux vaccins comme les nouveau-nés et les immunodéprimés, ce qui complique et ralentit la recherche vaccinale.

Heureusement, les scientifiques et médecins développent des vaccins de plus en plus complexes, sûrs et efficaces contre ces pathogènes, et beaucoup d’autres pathogènes demeurent relativement faciles à contrer. Par exemple, des données scientifiques soulignent que le coronavirus mute lentement [11], présente une faible diversité [12] et a peu de mécanismes d’échappement immunitaire [13]. Ces raisons expliquent en partie pourquoi on a pu concevoir, tester, produire et distribuer des vaccins contre le COVID-19 en à peine un an.

Edit 24.01 : Ajout des sources 11, 12 et 13. Modification de « (…) a peu de mécanismes d’échappement immunitaire cela a permis de concevoir (…) » en « (…) a peu de mécanismes d’échappement immunitaire. Ces raisons expliquent en partie pourquoi on a pu concevoir (…) »

Sources

[1] Rerks-Ngarm et al. Vaccination with ALVAC and AIDSVAX to Prevent HIV-1 Infection in Thailand. N Engl J Med 2009; 361:2209-2220

[2] Ng’uni et al. (2020). Major Scientific Hurdles in HIV Vaccine Development: Historical Perspective and Future Directions. Front. Immunol., 28 October 2020 | https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.590780

[3] Tricco et al. (2013). Comparing influenza vaccine efficacy against mismatched and matched strains: a systematic review and meta-analysis. BMC Medecine 11:153

[4] Anderson et al. (2013). Strategic priorities for respiratory syncytial virus (RSV) vaccine development. Vaccine 31(2):B209-B215

[5] H. W. KIM et al., American Journal of Epidemiology, 1968

[6] Higgins et al. (2016). Advances in RSV vaccine research and development – A global agenda. Vaccine 34(26):2870-2875

[7] Kim et al. (1976). Cell-mediated immunity to respiratory syncytial virus induced by inactivated vaccine or by infection. Pediatr Res.

[8] C. C. Stobart et al. (2016), Nature Communications, 2016

[9] Tate JE et al, 2012

[10] Koch et al. Risk of Intussusception After Rotavirus Vaccination : A Systematic Literature Review and Meta-Analysis.Dtsch Arztebl Int. 2017 Apr; 114(15): 255–262

[11] E. C. Smith et al. (2014) Thinking Outside the Triangle: Replication Fidelity of the Largest RNA Viruses. TheAnnual Review of Virology

[12] Rausch (Low genetic diversity may be an Achilles heel of SARS-CoV-2. PNAS

[13] A. Bouayad (2020) Innate immune evasion by SARS‐CoV‐2: Comparison with SARS‐CoV. Reviews in Medical Virology

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