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Comment fonctionne un vaccin ?

Publié le 11 décembre 2020 Mis à jour le 11 décembre 2020

Pour répondre aux questions parfois inquiètes sur la vaccination à l’heure des vaccins contre la Covid-19, Eric Muraille, chercheur FNRS, biologiste et immunologiste au sein de la Faculté de Médecine de l’ULB, revient aux fondements du fonctionnement du système immunitaire face aux nombreuses attaques extérieures dont il fait l’objet au quotidien.

« Avec la pandémie mondiale de la Covid-19, dans la situation sanitaire dramatique dans laquelle nous nous trouvons aujourd’hui, avec plus de 1,4 millions de morts en une année, il est évident qu’un ou des vaccins contre la Covid-19 sont indispensables », pose d’emblée Eric Muraille, chercheur FNRS, biologiste et immunologiste au sein de la Faculté de Médecine. Pour comprendre comment cet outil de lutte contre le virus fonctionne, le chercheur rappelle qu’il faut tout d’abord comprendre comment le système immunitaire, le mécanisme de défense de notre organisme, système complexe composé de nombreux organes et cellules mobiles fait face aux agents pathogènes.

Deux problèmes à résoudre…

La diversité des agents pathogènes est le premier problème auquel doit faire face le système immunitaire. Capables d’évoluer et de s’adapter rapidement, champignons, protozoaires, bactéries, helminthes et virus présentent une incroyable diversité de taille, de structure, de voies d’infection et de localisation dans le corps. Eric Muraille explique : « Face à cette diversité, le système immunitaire réagit par une réponse en deux phases : une réponse « non spécifique » qui constitue ce que l’on appelle « l’immunité innée » et une réponse « adaptative », c’est-à-dire « apprise », qui confère une immunité dite « spécifique ». Celle-ci se développe plus lentement et nous intéresse particulièrement car c’est elle qu’exploite la vaccination. »

Cette réponse adaptative implique des mécanismes effecteurs aptes à éliminer l’agent pathogène. « On ne peut pas éliminer un vers parasite d’un mètre de long de la même manière qu’un virus d’une taille inférieure au micromètre qui se cache dans nos cellules… », souligne le chercheur.

« Au contact de l’agent pathogène, le système immunitaire doit déterminer à qui il a à faire et donc quel bon ensemble de mécanismes effecteurs il pourra utiliser pour lutter. Il va utiliser un arsenal bien distinct dans chacun des cas. Ce choix est un moment critique dans la réponse immunitaire. »

Dans le cas d’un virus, le système immunitaire va produire des anticorps neutralisants qui vont se fixer sur le virus et l’empêcher d’interagir avec nos cellules, en bloquant ainsi l’infection. Un certain nombre de virus peuvent réussir à passer cette barrière de protection : lorsqu’ils sont pénétrés dans nos cellules, c’est alors au tour de l’immunité cellulaire et des lymphocytes T cytotoxiques d’intervenir.

 « Le second problème du système immunitaire est de bien faire la distinction entre le soi et le non-soi », rappelle Eric Muraille. « Nous cohabitons avec une importante flore microbienne, composée de bactéries et de virus, essentielle à notre métabolisme. Le système immunitaire doit gérer cette symbiose, il doit tolérer les microbes de notre flore et ne réagir qu’aux agents pathogènes, c’est à dire aux microbes qui vont causer des dégâts dans notre corps. On peut donc dire que c’est le comportement du microbe qui va déterminer son rejet et non sa structure. » Le chercheur conclut : « La réponse immunitaire ne doit ainsi être induite que face à un véritable danger et être adaptée et spécifique à ce danger. »

Lors d’une infection naturelle, le système immunitaire est activé par une combinaison de signaux qui lui indiqueront qu’il est bien face à un pathogène, ainsi que comment il doit le neutraliser. Le grand défi de la vaccination est donc de réunir ces signaux pour fournir au système immunitaire les mêmes informations que l’agent pathogène, mais sans les dangers d’une réelle infection.

Des vaccins de Pasteur... 

Les premiers vaccins sont nés des travaux de Louis Pasteur en 1879 sur le vaccin contre le choléra des poules : en injectant de vieilles cultures de bactéries affaiblies, le corps réagit comme s’il était réellement attaqué et développe une immunité protectrice. C’est le principe du vaccin vivant atténué, qui contient un agent pathogène vivant mais très affaibli. Un autre type de vaccin est développé par Henry Toussaint dès 1880, celui contre la maladie du charbon chez le chien et le mouton. Son travail s’est inspiré de la communication de Pasteur mais, au lieu d’utiliser de vieilles cultures de bactéries, il tue l’agent pathogène avec une forte chaleur. C’est le vaccin dit inactivé, qui contient un agent pathogène tué. Ces vaccins peuvent également induire une immunité, mais ils sont souvent moins efficaces que les vaccins vivants atténués.

... aux vaccins à ARN messager

Avec le développement du génie génétique, une nouvelle gamme de vaccins a ensuite été développée à la fin du XXe siècle : les vaccins sous-unitaires, qui ne contiennent plus qu’une petite partie de l’agent pathogène, parfois une seule protéine. Ces vaccins sont plus sûrs, car ils ne contiennent pas d’agent pathogène vivant ou de toxines. Ils ne représentent donc aucun risque pour les individus immunodéprimés. Mais il faut souvent associer ces vaccins à un adjuvant, qui va augmenter leur pouvoir immunitaire en fournissant au système de protection des signaux d’activation. Certains vaccins contre la Covid-19 font appelle à de toutes nouvelles technologies. Ainsi des vaccins à ARN messager. L’acide ribonucléique (ARN) messager est une copie temporaire d’une séquence génétique qui contient les instructions de production de protéines par les cellules. L’ARN est utilisé dans nos cellules comme messager de l’ADN génomique pour fabriquer les protéines dont elles ont besoin. « Dans le cas des vaccins ARN contre la Covid-19, c’est l’ARN codant pour la protéine Spike, le récepteur qui permet au virus d’infecter nos cellules, qui est utilisé. Cet ARN va pénétrer dans nos cellules et y produire la protéine Spike qui va activer la réponse immunitaire », précise Eric Muraille. « Ces vaccins, dont les bases ont été posées il y a seulement une vingtaine d’années dans le cadre de la recherche sur le cancer, ont énormément de potentiels. »

Marie Thieffry

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Communication Recherche : com.recherche@ulb.ac.be