Des vaccins anti-Zika modifiés ont empêché l’infection des fœtus et l’aggravation de la dengue chez la souris, mais pas chez des macaques rhésus

Deux vaccins ont été conçus pour concilier protection et sécurité

Deux vaccins expérimentaux contre le Zika, MutB et MutC, ont protégé des souris contre le virus après une seule immunisation, bloqué la transmission de souris gestantes à leurs fœtus et produit un sérum immunitaire qui n’a pas favorisé l’infection par les quatre sérotypes du virus de la dengue lors des expériences rapportées. Publiée le 15 juillet 2021 dans Nature Immunology, l’étude s’est attaquée à un problème vaccinal complexe : les anticorps dirigés contre un virus peuvent parfois aggraver l’infection par un virus apparenté.

Il est essentiel de distinguer ce résultat d’une affirmation concernant un vaccin à ARNm testé chez des macaques rhésus. L’étude sur MutB et MutC a utilisé des vecteurs adénoviraux de chimpanzé, désignés AdC7, et des modèles murins. Il ne s’agissait pas d’une étude sur un vaccin à ARNm et elle ne rapportait aucune expérimentation sur des macaques rhésus. Ses résultats étayent une approche visant à concevoir des antigènes plus sûrs ; ils ne permettent pas de conclure qu’un vaccin à ARNm a réduit ce risque chez les primates ou chez l’être humain.

Dans son résumé des recherches de 2021, le Centre chinois de contrôle et de prévention des maladies décrit comment les chercheurs ont modifié trois acides aminés clés de la protéine d’enveloppe du Zika. L’objectif était de détourner la réponse immunitaire d’une cible d’anticorps associée à l’aggravation de la dengue, tout en préservant les cibles qui suscitent une protection contre le Zika.

L’équipe comptait Gao Fu, Dai Lianpan et Yan Jinghua, de l’Institut de microbiologie de l’Académie chinoise des sciences, parmi les auteurs correspondants. Dai, Xu Kun, de l’Université médicale de Hainan, et Li Jinhe, des Instituts de sciences de la vie de Pékin, étaient les premiers coauteurs. Leur article s’intitulait « Des vaccins anti-Zika protecteurs conçus pour éliminer l’aggravation de l’infection par la dengue grâce à un changement d’immunodominance ».

Pourquoi les anticorps peuvent poser un problème de sécurité

Le phénomène d’amplification dépendante des anticorps, ou ADE (pour antibody-dependent enhancement), se produit lorsque des anticorps se fixent à un virus sans le neutraliser efficacement et facilitent son entrée dans certaines cellules immunitaires. Ces cellules possèdent des récepteurs qui reconnaissent les anticorps fixés au virus. Au lieu d’empêcher l’infection, cette interaction peut accroître l’infection de cellules vulnérables.

Cette question est particulièrement importante pour le Zika et la dengue, car les protéines de surface de ces deux virus présentent des cibles communes pour les anticorps. Tous deux peuvent aussi être transmis par des moustiques Aedes aegypti, et leurs zones de circulation se chevauchent. Un vaccin destiné à prévenir le Zika doit donc être évalué pour déterminer ses effets éventuels sur une infection ultérieure par la dengue.

La revue universitaire Vaccins contre le virus Zika, publiée en 2018 et accessible sur PubMed Central, rappelle le signal d’alerte concret posé par Dengvaxia. Les enfants n’ayant jamais été infectés par la dengue et ayant reçu ce vaccin contre la dengue se sont révélés plus exposés aux complications graves de la maladie que les enfants non vaccinés, ce qui a conduit à l’interruption de son utilisation aux Philippines. Cette expérience montre pourquoi les antécédents d’infection peuvent compter dans l’évaluation de la sécurité d’un vaccin.

Elle ne prouve pas que tous les vaccins contre les flavivirus comportent le même risque. La fièvre jaune et l’encéphalite japonaise appartiennent au même grand groupe de virus, mais les éléments présentés ici portent sur certaines réponses anticorps, certains vaccins et certaines séquences d’infection. Considérer l’ADE comme un obstacle universel à tous les vaccins de cette famille irait au-delà de ces résultats.

L’ordre des infections compte

La revue de 2018 faisait la distinction entre une immunité contre la dengue suivie d’une infection par le Zika et une immunité contre le Zika suivie d’une infection par la dengue. Il s’agit de deux situations biologiques différentes, et les résultats de l’une ne permettent pas automatiquement d’expliquer l’autre.

À l’époque, les expériences menées chez des macaques rhésus ayant déjà été immunisés contre la dengue n’avaient pas mis en évidence d’augmentation de la charge virale du Zika ou de la gravité de la maladie après une exposition au Zika. Les premières données humaines ne suggéraient pas non plus que l’immunité préexistante contre la dengue aggravait la maladie due au Zika. Dans la séquence inverse, toutefois, des études chez des primates non humains avaient constaté une hausse de la charge virale et des signaux inflammatoires après exposition au sérotype 2 de la dengue chez des animaux précédemment infectés par le Zika.

En 2021, le résumé du Centre chinois de contrôle et de prévention des maladies citait une étude de cohorte humaine publiée dans Science en 2020, selon laquelle une infection antérieure par le Zika aggravait une infection ultérieure par la dengue. Ce résultat plus récent renforçait la nécessité d’évaluer le risque lié à la dengue lors du développement de vaccins contre le Zika. À lui seul, il ne démontrait pas qu’un vaccin anti-Zika particulier provoquerait une dengue grave.

Modifier la cible sans endommager la protéine

Les chercheurs se sont intéressés à la boucle de fusion, une région de la protéine d’enveloppe du Zika, également appelée protéine E. Un épitope est une partie précise d’une molécule reconnue par un anticorps. La boucle de fusion contient un épitope susceptible d’attirer des anticorps qui peuvent se lier à des virus apparentés sans les neutraliser de manière fiable.

Modifier simplement cette région peut créer un autre problème. La boucle de fusion est très conservée parmi les virus apparentés, ce qui signifie que sa séquence est restée similaire au cours de l’évolution. Une modification imprudente peut endommager la structure de la protéine et réduire la capacité du vaccin à stimuler une immunité utile.

L’équipe a plutôt remplacé la séquence de la boucle de fusion du Zika par une séquence correspondante issue d’un flavivirus évolutivement éloigné, propre aux insectes. Cette substitution a modifié trois acides aminés importants pour la fixation des anticorps associés à l’ADE. Les chercheurs ont ensuite évalué les protéines modifiées à l’aide d’anticorps protecteurs et d’anticorps associés à l’amplification, afin de trouver des conceptions qui préserveraient la reconnaissance souhaitable tout en éliminant celle qui ne l’était pas.

Deux conceptions retenues, MutB et MutC, ont été intégrées à des vaccins AdC7. Un vecteur adénoviral est un véhicule qui transporte les instructions génétiques permettant de produire un antigène. Un vaccin à ARNm utilise de l’ARN messager pour transmettre ces instructions. Les deux approches peuvent présenter un antigène conçu au système immunitaire, mais il s’agit de plateformes vaccinales distinctes. Les résultats obtenus avec l’une ne permettent pas d’établir les performances de l’autre.

Résultats des expériences chez la souris

Après une seule immunisation, MutB et MutC ont tous deux protégé les souris contre une exposition expérimentale au Zika. Le résumé du Centre chinois de contrôle et de prévention des maladies indique qu’aucun virus n’a été détecté dans les tissus cibles examinés. Il qualifie la réponse d’immunité stérilisante, c’est-à-dire d’une protection suffisamment forte pour empêcher toute infection détectable, plutôt que de simplement réduire les symptômes.

Chez les souris gestantes, les vaccins ont également bloqué la transmission aux fœtus. Aucune charge virale n’a été détectée dans les placentas ni dans les cerveaux des fœtus examinés. Il s’agissait d’un résultat central, car les conséquences les plus graves du Zika comprennent la microcéphalie et d’autres malformations congénitales après une infection pendant la grossesse.

Ces résultats doivent être replacés dans leur contexte expérimental. L’absence de virus détectable dans les tissus murins testés ne prouve pas qu’un vaccin empêchera toutes les infections fœtales chez l’être humain. Le résumé ne précise ni le nombre d’animaux, ni les limites de détection détaillées, ni la durée de la protection ; ces données seraient nécessaires pour évaluer plus complètement l’ampleur et la persistance de l’effet.

Le résultat obtenu pendant la grossesse répond aussi à une question plus exigeante que celle de savoir si un vaccin réduit la quantité de virus dans le sang. La revue de 2018 soulignait que certaines expériences antérieures sur des vaccins et des anticorps avaient fortement réduit l’infection, tout en laissant subsister de l’ARN du Zika détectable dans certains placentas ou tissus fœtaux. La protection de la mère et la prévention complète de l’exposition du fœtus sont des résultats liés, mais qui ne sont pas interchangeables.

Évaluation face aux quatre sérotypes de la dengue

L’équipe a vérifié si le sérum d’animaux vaccinés pouvait amplifier l’infection par la dengue, au moyen d’expériences en laboratoire et sur des animaux. La dengue compte quatre sérotypes, des formes distinctes du virus qui doivent être considérées séparément dans cette évaluation de sécurité. Les résultats rapportés pour MutB et MutC couvraient les quatre.

Dans les tests décrits, le sérum des animaux ayant reçu les vaccins modifiés n’a montré aucun phénomène d’ADE lié à la dengue. Des expériences de transfert de sérum, dans lesquelles le sérum d’animaux vaccinés était administré à d’autres animaux, n’ont pas non plus révélé d’amplification associée à MutB ou MutC. Ces expériences permettent d’isoler la contribution des anticorps circulants des autres composantes de la réponse vaccinale.

La comparaison avec la construction non modifiée, dite de type sauvage, était importante. Dans les expériences sur les animaux, le sérum associé à cette construction a aggravé la maladie et accéléré la mort. Ce contraste appuie l’idée que la conception de l’antigène a modifié le comportement de la réponse anticorps, au-delà de la simple production d’un vaccin protégeant contre le Zika.

L’absence d’ADE détectée dans les conditions testées ne signifie pas qu’aucun phénomène d’ADE ne puisse survenir dans d’autres conditions. La concentration des anticorps, les infections antérieures et le délai écoulé depuis la vaccination devront être pris en compte dans les études ultérieures. La revue de 2018 préconisait précisément de mesurer attentivement les anticorps préexistants contre les flavivirus lors des études chez les primates et des essais cliniques.

Comment la réponse immunitaire a évolué

Pour comprendre pourquoi les versions modifiées se comportaient différemment, les chercheurs ont séquencé des récepteurs individuels de lymphocytes B issus de cellules spécifiques d’un antigène dans les ganglions lymphatiques de souris. Les lymphocytes B produisent des anticorps et leurs récepteurs aident à déterminer quelles parties d’un antigène dominent la réponse immunitaire.

Avec le vaccin de type sauvage, plus de 60 % des récepteurs de lymphocytes B analysés utilisaient trois groupes de gènes germinaux. Ces segments de gènes hérités contribuent à la formation des régions de reconnaissance des anticorps. MutB et MutC ont produit une utilisation des gènes plus dispersée, rompant avec la concentration observée avec l’antigène non modifié.

L’équipe a ensuite produit des anticorps représentatifs des groupes dominants. Ceux induits par le vaccin de type sauvage ciblaient la boucle de fusion, se liaient aux quatre sérotypes de la dengue et présentaient une forte ADE. Les anticorps dominants induits par MutB et MutC se liaient peu aux sérotypes de la dengue et n’ont provoqué aucune ADE dans les tests rapportés.

L’analyse structurale de MutC a fourni une explication physique. La protéine modifiée a conservé l’agencement en paire de la protéine E, important pour la reconnaissance par les anticorps protecteurs. Au niveau de la boucle de fusion modifiée, les changements de forme moléculaire et de charge électrique ont entravé la fixation des anticorps associés à l’amplification. Ensemble, l’analyse des récepteurs, les tests d’anticorps et l’étude structurale expliquent le changement d’immunodominance évoqué dans le titre de l’article : la réponse s’est détournée d’une cible auparavant dominante.

Chronologie et limites des données

Ces résultats s’inscrivent dans une séquence de recherches étalée sur plusieurs années. Distinguer les dates permet d’éviter de présenter des informations antérieures sur des essais cliniques ou des résultats ultérieurs chez la souris comme une nouvelle avancée vaccinale chez les primates.

• 2015-2016 : l’épidémie de Zika est devenue une urgence de santé publique internationale, les lésions fœtales constituant une préoccupation majeure.
• À partir de 2016 : l’équipe de recherche chinoise a étudié la structure de la protéine E du Zika et les anticorps protecteurs, posant les bases d’une reconception de l’antigène.
• 2018 : la revue universitaire a décrit les essais vaccinaux, les études de protection chez l’animal et les questions non résolues concernant l’aggravation de la dengue et la protection du fœtus.
• 2020 : une étude de cohorte humaine citée dans le résumé du Centre chinois de contrôle et de prévention des maladies a établi un lien entre une infection antérieure par le Zika et une forme plus grave de dengue ultérieure.
• 15 juillet 2021 : l’étude sur MutB et MutC a été publiée en ligne dans Nature Immunology.

La revue de 2018 recensait 13 essais de vaccins contre le Zika en cours sur plusieurs plateformes, dont des vaccins à ARNm, à ADN et à virus inactivé. Ces chiffres décrivent la situation à cette époque, et non l’état actuel des essais. De même, les articles de 2021 indiquaient qu’aucun vaccin contre le Zika n’avait alors été approuvé ; ils ne permettent pas d’établir la situation réglementaire actuelle.

Les résultats sur MutB et MutC ne fournissent pas de données d’efficacité chez l’être humain, de données de sécurité pendant la grossesse chez des personnes ni de calendrier d’essais cliniques. Aucune future audition, décision réglementaire ou date de lancement d’un essai n’est précisée. Des évaluations complémentaires devront porter sur la durée de la protection, les expositions antérieures à la dengue, la protection pendant la grossesse et le maintien d’une réponse anticorps favorable à mesure que son intensité évolue dans le temps.

La portée de cette avancée est donc précise : une modification délibérée de l’antigène a préservé la protection contre le Zika tout en éliminant l’amplification détectable de la dengue dans les expériences chez la souris. Ces résultats étayent une stratégie de conception, mais les étapes distinctes de l’évaluation chez les primates, des essais cliniques et de l’examen réglementaire restent à accomplir.

Points clés

• MutB et MutC sont des vaccins à vecteur AdC7 testés chez la souris, et non des vaccins à ARNm testés chez des macaques rhésus.
• Dans les expériences rapportées, une seule immunisation a protégé les souris contre le Zika et bloqué toute transmission détectable aux tissus fœtaux.
• Dans les conditions testées, le sérum immunitaire n’a présenté aucune ADE contre les quatre sérotypes de la dengue.
• La conception a modifié trois acides aminés clés de la boucle de fusion de la protéine E tout en préservant les cibles des anticorps protecteurs.
• Les analyses des lymphocytes B et de la structure étayent un déplacement de la réponse, qui s’est éloignée des anticorps associés à l’aggravation de la dengue.
• L’étude a été publiée le 15 juillet 2021 et n’a pas établi l’innocuité ni l’efficacité chez l’être humain.