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New generation of carbohydrate-based vaccines via rational understanding of their immunological mechanism

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Une plateforme innovante pour la conception de vaccins efficaces contre les bactéries

La vaccination a eu un impact considérable sur la santé dans le monde, en prévenant avec succès ou en éradiquant même des maladies infectieuses dévastatrices. Le projet NEWCARBOVAX a produit une nouvelle approche pour la conception rationnelle de vaccins hautement immunogéniques qui déclenchent une immunoréaction forte.

Santé

Les vaccins glycoconjugués se composent d’un antigène de polysaccharides (glucides) liés par covalence à une protéine transporteuse. Les recherches de ces 30 dernières années ont démontré que les vaccins glycoconjugués sont les plus sûrs et les plus efficaces car ils peuvent fournir une production d’anticorps à long terme, même chez les enfants âgés de moins de 2 ans. Cela est possible car la protéine transporteuse est présentée à, et reconnue par, les lymphocytes T, qui, dans le cas contraire, ne réagiraient pas aux antigènes de polysaccharides indépendants des lymphocytes T.

Optimiser la production des vaccins glycoconjugués

Dans la plupart des cas, les processus de conjugaison des vaccins ont été définis de manière empirique, aboutissant à la présentation inefficace des antigènes et à l’inefficacité des vaccins. Pour résoudre ce problème, le projet NEWCARBOVAX a développé une plateforme de vaccins pour la synthèse de vaccins glycoconjugués de nouvelle génération. La recherche a été entreprise avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie (MSC) et reposait sur les découvertes du laboratoire du professeur Kasper à la Harvard Medical School sur le mécanisme de l’immunité générée par le vaccin. Selon ces découvertes, la présentation des glucides aux lymphocytes T par les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) peut fortement renforcer la réponse des anticorps. Pour ce faire, les glucides doivent être fixés aux peptides qui ancrent le conjugué par le biais de molécules CMH de classe II, rendant ainsi le vaccin jusqu’à 100 fois plus immunogénique. «En se basant sur cette compréhension améliorée des mécanismes immunologiques de base, notre objectif consistait à développer une nouvelle plateforme translationnelle pour des vaccins à base de glucides optimisés et rentables», souligne Giuseppe Stefanetti, titulaire d’une bourse de recherche MSC. Les scientifiques ont utilisé le polysaccharide capsulaire du Streptocoque B de type III comme modèle, et testé différentes longueurs de chaînes de saccharides, différents transporteurs de peptides et des sites de conjugaison. Ils ont également évalué des stratégies chimiques innovantes pour fixer les polysaccharides aux peptides et testé l’immunogénicité des constructions générées sur des modèles animaux. Les résultats ont montré que le site de conjugaison du transporteur de peptides aux glucides avait considérablement impacté la concentration, ou le titre, d’anticorps induits par le vaccin conjugué, ainsi que sur la protection conférée à un défi bactérien ultérieur.

La conception de nouveaux vaccins

En utilisant la plateforme NEWCARBOVAX, les scientifiques ont développé un vaccin glycoconjugué capable d’offrir, pour la première fois, une protection contre le défi intranasal avec Francisella tularensis, l’une des bactéries les plus pathogènes. Les chercheurs ont couplé le polysaccharide O des bactéries à un peptide optimisé et observé une protection notable. Fait intéressant, les vaccins de nouvelle génération induisent des titres faibles d’anticorps hautement efficaces. Cela a été attribué aux différents mécanismes de présentation aux lymphocytes T qui dépend de la structure du polysaccharide utilisé.

Avantages et perspectives d’avenir de la plateforme de vaccins NEWCARBOVAX

Outre une efficacité améliorée, ces vaccins nouvellement conçus induisent une protection contre les agents pathogènes bactériens intracellulaires, une classe de microbes habituellement complexes à traiter par des vaccins glycoconjugués standards. «Fait important, la méthodologie NEWCARBOVAX crée un produit pharmaceutique bien caractérisé, facilitant ainsi l’analyse de la relation structure‑activité», souligne Luigi Lay, bénéficiaire du projet. Les résultats du projet poseront les fondations pour la conception rationnelle d’une nouvelle génération de vaccins contre pratiquement n’importe quelle espèce bactérienne. De plus, l’induction d’anticorps à affinité élevée pourrait incarner l’avenir du traitement des maladies infectieuses émergentes et la plateforme NEWCARBOVAX pourrait constituer le point d’entrée pour les générer. «Il est nécessaire de mener une analyse plus approfondie sur l’interaction entre les anticorps hautement fonctionnels et l’antigène cible pour obtenir des vaccins hautement efficaces», conclut Giuseppe Stefanetti.

Mots‑clés

NEWCARBOVAX, vaccin glycoconjugué, polysaccharide, peptide

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