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Mécanisme d’action des différents vaccins COVID-19

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Dans une étude récente publiée sur le site Web de l bioRxiv* Des chercheurs de l’Université de Tübingen et de l’Imperial College London ont évalué les réponses immunitaires humorales et cellulaires provoquées par les vaccins à base de vecteur adénoviral recombinant (rAdVV) et d’acide ribonucléique messager (ARNm) contre le coronavirus 2019 (COVID-19).

Des études ont montré que les vaccins COVID-19 confèrent une protection immunitaire contre les infections par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) en induisant des réponses immunitaires humorales à base d’ (Ab) et cellulaires à base de lymphocytes T. Cependant, aucune étude n’a encore été menée sur l’efficacité de ces vaccins. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent les vaccins COVID-19 n’ont pas encore fait l’objet d’un examen approfondi.

Etude : L'atlas comparatif multi-OMICS unicellulaire de cinq vaccins COVID-19 (rAdVV et mRNA) décrit des mécanismes d'action uniques et distincts. Crédit image : Orpheus FX / ShutterstockÉtude : L’atlas comparatif multi-OMICS unicellulaire de cinq vaccins COVID-19 (rAdVV et ARNm) décrit des mécanismes d’action uniques et distincts. Crédit image : Orpheus FX / Shutterstock

A propos de l’étude

Dans la présente étude longitudinale, les chercheurs ont étudié l’immunogénicité et les mécanismes d’action de cinq vaccins COVID-19 différents basés sur le rAdVV [Ad26.CoV2.S by Johnson & Johnson or Janssen (JJ), ChAdOx1 nCoV-19 by AstraZeneca (AZ)] et l’ARNm BNT162b1 de Pfizer/BioNTech (PB), l’ARNm-1273 de Moderna (MD) ; le CVnCV de CureVac (CV)].

des plateformes de .

Une analyse transcriptomique multi-OMICS a été réalisée, et les titres Ab humoraux et les marqueurs de la réponse immunitaire cellulaire ont été évalués. Des vaccins AZ ou mixtes AZ et PB, JJ, PB, MD et CV ont été administrés à quatre, trois, quinze, trois et trois participants, respectivement. Les participants és par JJ n’ont reçu qu’une seule vaccination.

Des échantillons de sérum ont été obtenus avant la vaccination (PrV1, n=23), après sept à dix jours de la première vaccination (PoV1), et après les deuxième, troisième et quatrième vaccinations. Les individus ont reçu la deuxième vaccination (PoV2) un à trois mois après la PoV1. La troisième vaccination (PoV3) a été administrée six mois après la PoV2, et la quatrième vaccination (PoV4) quatre à six mois après la PoV3.

La cohorte d’étude a été divisée en deux groupes. Le premier groupe comprenait 28 personnes non vaccinées et vaccinées. Les lymphocytes mononucléaires du sang périphérique (PBMC) ont été isolés à partir des échantillons de sérum et soumis à une analyse scRNA-seq (séquençage ARN unicellulaire) et FC (cytométrie de flux). En outre, une analyse CITE-seq (indexation cellulaire des transcriptomes et des épitopes par séquençage) a été réalisée pour la détection des protéines de surface.

Le second groupe comprenait 82 individus qui avaient reçu deux vaccinations avec des vaccins ARNm ou rAdVV ou les deux (rAdVV/mRNA), et leurs échantillons ont été obtenus après trois mois à 12 mois de PoV2. Trente-quatre, huit, trois, deux et 34 personnes ont reçu respectivement les vaccins PB, MD, CV, JJ ou les vaccins combinés AZ et PB/MD. Quarante-neuf et 11 personnes ont reçu des vaccins PB et MD à ARNm comme PoV3, respectivement.

L’équipe a exclu les personnes ayant déjà été exposées au SRAS-CoV-2, comme en témoigne la présence d’anticorps anti-nucléocapside (N) du SRAS-CoV-2 dans le sérum. Des évaluations des anticorps/cytokines et des analyses immunophénotypiques ont été effectuées sur les échantillons du second groupe. Les titres d’immunoglobuline G (IgG) contre la sous-unité 1 (S1) de la du pic (S) du SRAS-CoV-2, le N et le domaine de liaison du récepteur (RBD) ont été déterminés.

Résultats

Au total, la population de l’échantillon comprenait 110 individus, dont 36 et 74 individus étaient des hommes et des femmes, respectivement. Les plates-formes vaccinales (rAdVV et ARNm) présentaient des mécanismes immunitaires distincts et uniques d’activation des lymphocytes T et de présentation de l’antigène par les monocytes et les lymphocytes dendritiques (DC) qui pourraient modifier les résultats de l’efficacité du vaccin.

En particulier, les vaccins rAdVV ont régulé négativement l’activation des lymphocytes T positifs du cluster de différenciation quatre (CD4+), la chimiotaxie des leucocytes, la signalisation de l’interleukine 18 (IL-18) et la présentation de l’antigène par les monocytes. Au contraire, les vaccins à ARNm régulaient positivement l’activation des lymphocytes T tueurs naturels (NKT), les voies immunitaires médiées par les chimiokines et l’activation des plaquettes. En outre, des réponses immunitaires cellulaires spécifiques de l’antigène ont été déclenchées après le PoV1 mais n’ont pas été augmentées par la seconde vaccination homologue et dépendaient du type de vaccin utilisé.

L’analyse par approximation et projection de collecteurs uniformes (UMAP) d’échantillons provenant de personnes ayant reçu le PrV1 et le PoV1 a montré principalement des groupes de cellules de T CD4+ et CD8+, de NKT, de monocytes, de lymphocytes T régulateurs (Tregs) CD4+ FOXP3+ (forkhead box P3 positive) et de lymphocytes B. Des changements majeurs ont été observés dans les lymphocytes T CD8+ et CD8+. Des changements majeurs ont été observés dans les compartiments des cellules CD8+, CD4+ et NK.

Des titres Ab élevés (5-500ug/ml) ont été observés entre trois et six mois après PoV2 chez les personnes vaccinées, quelle que soit la plateforme vaccinale (AZ, PB et MD) par rapport à PrvV1 et PoV1, mais ils ont diminué au-delà de six mois. L’analyse sc-RNA-seq a révélé 27 grappes de 329 920 lymphocytes PMBC, dont la plupart étaient des lymphocytes T CD4+ naïfs, à mémoire centrale (TCM) et à mémoire effectrice (TEM). Les résultats de l’analyse de l’abondance différentielle des cellules ont indiqué que les monocytes, les lymphocytes T et NK pourraient être des marqueurs importants pour la détection de la signature immunitaire induite par le vaccin.

Les comparaisons entre le PrV1 et le PoV2 ont montré que la plupart des gènes dans les p-monocytes (promonocytes) pour les vaccins rAdVV et mRNA étaient régulés à la baisse. En outre, une régulation négative des gènes du complexe majeur d’histocompatibilité II (CMH II), de CD83 et du récepteur 4 des chimiokines à motif C-X-C (CXCR4) a été observée après les vaccinations par le rAdVV (mais pas par l’ARNm).

Les gènes des récepteurs des cellules T (TCR) ont été régulés à la hausse après la vaccination par le rAdVV, tandis que les gènes de la perforine-1 (PRF1) humaine recombinante, du facteur de transcription T-box (TBX21), de CD69, du récepteur 1 des chimiokines CX3C (CX3CR1), de KLRG1 (récepteur co-inhibiteur des cellules tueuses semblable à la lectine G1) ont été régulés à la hausse par la vaccination par ARNm. Les plaquettes ont été activées après la vaccination par rAdVV (mais pas par ARNm).

Le PoV3 a amélioré les réponses humorales, avec une augmentation des Tregs et des lymphocytes T CD4+ et une diminution des lymphocytes T CD8+. Après les vaccinations PB et MD, le nombre de lymphocytes T spécifiques du SRAS-CoV-2 S a augmenté. Après la PoV4, les lymphocytes T CD8+ ont augmenté et les lymphocytes TEMRA (cellules T mémoires effectrices différenciées terminales) ont diminué. Les cytokines MCP1 (monocyte chemoattractant protein-1), IL-10RA et CXCL-10 se sont avérées être des marqueurs essentiels de l’efficacité du vaccin.

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les vaccinations contre le SRAS-CoV-2 induisent des réponses immunologiques robustes mais divergentes aux niveaux cellulaire, protéique et de l’ARN.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et qui, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/le comportement en matière de santé ou être traités comme des informations établies.

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