Immunologie de la vaccination

Immunogénicité des vaccins

Plusieurs facteurs peuvent influencer la réponse immunitaire induite par la vaccination. La nature et l’intensité de la réponse varieront en fonction de facteurs liés au vaccin et de facteurs liés à l’hôte.

Facteurs liés au vaccin

Nature de l’antigène

Vaccins vivants atténués

Les particules virales se disséminent rapidement dans l’organisme, se multiplient et activent l’immunité innée puis l’immunité adaptative, comme lors de l’infection naturelle.

Les réactions inflammatoires locales sont rares et sont liées plus au volume injecté qu’à la composition du vaccin.

L’infection est habituellement non apparente. Elle peut être accompagnée de symptômes systémiques atténués (ex. : fièvre, malaises, éruption) après la période nécessaire à la réplication virale (de 7 à 21 jours selon le vaccin).

Le temps nécessaire à l’induction d’anticorps (de 2 à 3 semaines) reflète la durée de différenciation des lymphocytes B dans la rate et les ganglions.

Comparativement aux vaccins inactivés, les vaccins vivants atténués induisent une meilleure réponse immunitaire innée, une production d’anticorps plus importante et plus persistante en raison de la réplication systémique. La conséquence est l’obtention d’un taux d’anticorps plus élevé et plus durable.

Réponse immunitaire humorale provoquée par la rougeole naturelle et par le vaccin contre la rougeole

L'image présente 2 graphiques pour comparer le moment de l'apparition, la durée et l'intensité de la virémie, des symptômes et des anticorps contre le virus de la rougeole à la suite de l'infection naturelle et à la suite de la vaccination.

Adapté de Michel REY, Vaccinations

Vaccins inactivés

La réponse immunitaire est variable selon les antigènes des vaccins.

Les antigènes vaccinaux sont pris en charge par les cellules dendritiques. Celles-ci provoquent l’activation des cellules inflammatoires et déclenchent une réaction locale. Les cellules dendritiques migrent également vers les ganglions régionaux et peuvent y induire une inflammation. Cette période dure de 2 à 3 semaines, produisant un pic d’anticorps environ 1 mois après la vaccination.

Les plasmocytes responsables de cette réponse immunitaire primaire meurent rapidement par la suite, entraînant une baisse rapide du taux d’anticorps, d’où la nécessité d’administrer 1 ou plusieurs doses additionnelles pour obtenir une réponse anamnestique secondaire.

On distingue plusieurs types de vaccins inactivés :

Inactivés polysaccharidiques;
Inactivés polysaccharidiques conjugués à une protéine;
Inactivés entiers ou inactivés à protéines purifiées;
Inactivés à ARN messager;
Inactivés à protéines recombinantes;
Inactivés à vecteur viral.

Caractéristiques des vaccins inactivés
Type de vaccin	Caractéristiques
Vaccins entiers ou à protéines purifiées	Les vaccins inactivés entiers sont constitués de micro‑organismes complets, alors que les vaccins inactivés à protéines purifiées contiennent des protéines constituantes des micro-organismes La présence de protéines rend les substances immunogènes et induit une réponse immunitaire humorale (lymphocytes B) et cellulaire (lymphocytes T) Les antigènes sont dits T‑dépendants Ces vaccins sont immunogènes avant l’âge de 2 ans La production de cellules mémoire permet une réponse anamnestique lors d’une nouvelle exposition à ces vaccins
Vaccins polysaccharides conjugués à une protéine	La conjugaison est le couplage des polysaccharides à une protéine vectrice La réponse immunitaire est apparentée à celle des vaccins inactivés entiers ou inactivés à protéines purifiées et elle possède les mêmes caractéristiques La réponse immunitaire induite est humorale (lymphocytes B) et cellulaire (lymphocytes T) Les principales protéines utilisées pour la conjugaison dans la fabrication des vaccins contre le pneumocoque et le méningocoque sont : anatoxine diphtérique anatoxine tétanique variante non toxique de la toxine diphtérique (CRM197) protéine OMV provenant de la capsule de Neisseria meningitidis
Vaccins polysaccharidiques	Les polysaccharides sont des constituants de la membrane externe de la bactérie La réponse immunitaire induite est humorale seulement (lymphocytes B) Les lymphocytes T ne sont pas stimulés Les antigènes sont dits T‑indépendants Ces vaccins sont peu ou pas immunogènes avant l’âge de 2 ans Il n’y a pas de production de cellules mémoire et de réponse anamnestique à la suite d’une nouvelle exposition à ces vaccins
Vaccins à ARN messager	Un vaccin à ARN messager est constitué de nanoparticules lipidiques contenant de l’ARN messager. Cet ARN messager contient un fragment de l’information génétique du virus Le vaccin à ARN messager est absorbé par les cellules. Dans le cytoplasme de la cellule, il permet de fabriquer une protéine virale qui va stimuler le système immunitaire La réponse immunitaire induite est humorale (lymphocytes B) et cellulaire (lymphocytes T)
Vaccins à protéines recombinantes	Une protéine recombinante est produite par une cellule (comme une bactérie, une plante, une cellule de mammifère ou encore d’insecte) servant « d’usine vivante » dont le matériel génétique a été modifié avec une séquence de gènes permettant de produire cette protéine ou plusieurs protéines s’assemblant en particules pseudo-virales. Celles-ci sont purifiées et incluses dans le vaccin, qui permettra d’induire une immunité contre le pathogène d’origine de la séquence de gènes
Vaccins à vecteur viral	Le vecteur viral est un virus inoffensif pour l’humain qui contient le code génétique d’une protéine d’intérêt Une fois absorbé par les cellules, le code génétique permet de fabriquer la protéine qui va stimuler le système immunitaire La réponse immunitaire induite est humorale (lymphocytes B) et cellulaire (lymphocytes T)

Comparaison des caractéristiques de la réponse primaire et des caractéristiques de la réponse secondaire aux vaccins inactivés
Caractéristiques	Réponse primaire (1^er contact avec l’antigène)	Réponse secondaire (contacts ultérieurs avec l’antigène)
Période de latence	Période relativement longue avant l’apparition des anticorps spécifiques	Période de latence plus courte avant l’apparition des anticorps spécifiques
Intensité de la réaction	Intensité faible (habituellement insuffisante pour conférer une protection)	Intensité plus forte (habituellement suffisante pour conférer une protection)
Avidité des anticorps	Faible avidité des anticorps	Forte avidité des anticorps
Durée des anticorps	Durée courte	Durée longue

SCHÉMA DE LA RÉPONSE IMMUNITAIRE INDUITE PAR UN VACCIN INACTIVÉ

L'image présente 2 graphiques pour comparer le moment de l'apparition, la durée et le niveau d'anticorps à la suite de la 1re dose de vaccin et d'une dose de rappel.

Présence d’un adjuvant

Les adjuvants peuvent être utilisés pour plusieurs raisons :

Obtenir une meilleure réponse sérologique.
Renforcer l’immunogénicité du vaccin en favorisant la réaction inflammatoire.
Assurer une immunité plus durable.
Utiliser une quantité plus faible d’antigènes.
Administrer un plus petit nombre de doses.

L’adjuvant le plus fréquemment utilisé est le sel d’aluminium, en général sous forme de phosphate ou d’hydroxyde d’aluminium. Les autres adjuvants utilisés sont :

Émulsion huile-eau MF59.
AS01_B (Fraction de Quillaja saponaria Molina et 3-O-désacyl-4’— monophosphoryl lipide A).
Adjuvant AS03 (Polysorbate 80, tocophérol et squalène).
Adjuvant AS04 (hydroxyde d’aluminium et 3‑O‑désacyl‑4’— monophosphoryl lipide A).

Voie d’administration

La voie ID est la plus immunogène en raison de la grande quantité de cellules présentatrices d’antigènes (ex. : cellules dendritiques et macrophages) présentes dans le derme.

On observe une faible immunogénicité dans le tissu adipeux, car les cellules dendritiques y sont rares. Ainsi, la faible immunogénicité observée lorsque le vaccin HB est administré dans la fesse est probablement due à l’injection du vaccin dans le tissu adipeux plutôt que dans le muscle.

Posologie

Généralement, lorsque la quantité d’antigènes contenus dans un vaccin est plus élevée, la quantité d’anticorps augmente.

Nombre de doses

La réponse secondaire observée a tendance à augmenter avec le nombre de doses de vaccin administrées si les intervalles minimaux entre les doses de vaccin sont respectés.

Intervalles entre les doses

Une 2^e stimulation antigénique trop rapprochée de la 1^re peut être inefficace à cause de l’élimination de l’antigène par les anticorps sériques encore présents à une forte concentration, d’où l’importance de respecter les intervalles minimaux entre les doses.

Mécanismes de protection conférée par certains vaccins

Selon leur type, les vaccins peuvent induire des anticorps et des lymphocytes T, qui sont considérés comme des mécanismes essentiels de protection. Ces mécanismes sont présentés dans les tableaux qui suivent.

Il est à noter que les lymphocytes T CD4+ participent à l’induction de toutes les réponses en anticorps, à l’exception de celles qui sont induites par les vaccins polysaccharidiques.

Les tableaux ci‑dessous montrent les types de cellules, d'anticorps ou de lymphocytes induits par différents vaccins.

Mécanismes essentiels de protection conférée par les vaccins vivants atténués
Vaccins	Mécanismes
Poliomyélite (vaccin oral)	Anticorps neutralisants sériques IgG (++) Anticorps neutralisants muqueux IgG (++) et IgA (++)
Rougeole, rubéole, oreillons	Anticorps neutralisants sériques IgG (+++) Lymphocytes T CD8+ (rougeole)
Varicelle	Anticorps neutralisants sériques IgG (++) Lymphocytes T CD4+ (+?)
Fièvre jaune	Anticorps neutralisants sériques IgG (+++)
Tuberculose (BCG)	Lymphocytes T CD4+ (++)
Grippe (intranasal)	Anticorps neutralisants sériques IgG (++) Anticorps neutralisants muqueux IgG (+) et IgA (+) Lymphocytes T CD8+ (+)
Rotavirus	Anticorps neutralisants sériques IgG (+) Anticorps neutralisants muqueux IgG (+) et IgA (++)
Zona	Lymphocytes T CD4+ (++)