Le vaccin nasal contre le COVID-19 passe les premiers tests

Les coronavirus se propagent principalement par voie aérienne. Lorsque les personnes infectées parlent, toussent, éternuent ou rient, elles expulsent des gouttelettes de salive contenant le virus. D'autres personnes respirent alors ces agents pathogènes en suspension dans l'air et deviennent elles-mêmes infectées. Une équipe de chercheurs berlinois a décidé d'essayer de combattre le virus COVID-19 là où il s'installe en premier : les muqueuses du nez, de la bouche, de la gorge et des poumons. Pour ce faire, les scientifiques ont mis au point un vaccin vivant atténué contre le SRAS-CoV-2 qui est administré par le nez. Dans le dernier numéro de la revue "Nature Microbiology", l'équipe interdisciplinaire décrit comment ce vaccin vivant atténué confère une meilleure immunité chez les hamsters que les vaccins injectés dans les muscles.

Dès l'automne de l'année dernière, deux formulations de vaccin nasal ont été approuvées pour utilisation en Inde et en Chine. Ces vaccins contiennent des adénovirus modifiés - qui provoquent généralement des maladies respiratoires ou gastro-intestinales - qui sont auto-atténués, c'est-à-dire qu'ils se répliquent faiblement ou cessent complètement de se répliquer, et ne déclenchent donc jamais de maladie. D'autres vaccins nasaux vivants sont actuellement en cours de développement et d'essai dans le monde entier.

Protection au site de l'infection

Les avantages d'un vaccin nasal vont bien au-delà d'une simple alternative pour les personnes qui ont peur des aiguilles. Lorsqu'un vaccin est injecté, il confère une immunité principalement dans le sang et dans l'ensemble du corps. Cela signifie toutefois que le système immunitaire ne détecte et ne combat les coronavirus qu'à un stade relativement avancé de l'infection, lorsqu'ils pénètrent dans l'organisme par les muqueuses des voies respiratoires supérieures. "C'est donc là que nous avons besoin d'une immunité locale si nous voulons intercepter un virus respiratoire à un stade précoce", explique le Dr Jakob Trimpert, vétérinaire et chef de groupe de recherche à l'Institut de virologie de l'Université libre de Berlin, coauteur de l'étude.

"Les vaccins nasaux sont beaucoup plus efficaces à cet égard que les vaccins injectés, qui n'atteignent pas ou difficilement les muqueuses", souligne le Dr Emanuel Wyler, autre coauteur de l'étude. Il étudie le COVID-19 depuis le début de la pandémie dans le cadre du laboratoire de biologie de l'ARN et de régulation posttranscriptionnelle, dirigé par le professeur Markus Landthaler à l'Institut de biologie des systèmes médicaux de Berlin du Centre Max Delbrück (MDC-BIMSB).

Dans un scénario idéal, un vaccin intranasal vivant stimule la formation d'un anticorps, l'immunoglobuline A (IgA), directement sur le site, empêchant ainsi l'infection de se produire. L'IgA est l'immunoglobine la plus répandue dans les muqueuses des voies respiratoires. Elle est capable de neutraliser les agents pathogènes en se liant à eux et en les empêchant d'infecter les cellules des voies respiratoires. Parallèlement, le vaccin stimule les réponses immunitaires systémiques qui contribuent à assurer une protection globale efficace contre l'infection.

"Les lymphocytes T à mémoire qui résident dans le tissu pulmonaire jouent un rôle utile similaire à celui des anticorps dans la muqueuse", explique le Dr Géraldine Nouailles, immunologiste et chef de groupe de recherche au département de pneumologie, de médecine respiratoire et de médecine intensive de la Charité. "Ces globules blancs restent dans les tissus affectés longtemps après la fin de l'infection et se souviennent des agents pathogènes qu'ils ont déjà rencontrés. Grâce à leur localisation dans les poumons, ils peuvent réagir rapidement aux virus qui pénètrent par les voies respiratoires". Le coauteur attire l'attention sur l'une des observations faites par l'équipe au cours de son étude : "Nous avons pu montrer qu'une vaccination intranasale préalable entraîne une réactivation accrue de ces cellules mémoires locales en cas d'infection ultérieure par le SRAS-CoV-2. Il va sans dire que nous sommes particulièrement satisfaits de ce résultat".

L'immunité locale empêche l'infection virale

Les scientifiques ont testé l'efficacité du nouveau vaccin intranasal COVID-19 sur des modèles de hamster établis par Trimpert et son équipe de la Freie Universität Berlin au début de la pandémie. Ces rongeurs sont actuellement les organismes modèles non transgéniques les plus importants pour la recherche sur le nouveau coronavirus, car ils peuvent être infectés par les mêmes variantes du virus que les humains et développer des symptômes similaires. Les chercheurs ont constaté qu'après deux doses de vaccin, le virus ne pouvait plus se répliquer dans l'organisme modèle. "Nous avons constaté une forte activation de la mémoire immunologique et les muqueuses ont été très bien protégées par la forte concentration d'anticorps", explique M. Trimpert. Le vaccin pourrait donc également réduire de manière significative la transmissibilité du virus.

Par ailleurs, les scientifiques ont comparé l'efficacité du vaccin vivant atténué à celle des vaccins injectés dans le muscle. Pour ce faire, ils ont vacciné les hamsters soit deux fois avec le vaccin vivant, soit une fois avec l'ARNm et une fois avec le vaccin vivant, soit deux fois avec un vaccin à base d'ARNm ou d'adénovirus. Ensuite, après que les hamsters ont été infectés par le SRAS-CoV-2, ils ont utilisé des échantillons de tissus de la muqueuse nasale et des poumons pour voir dans quelle mesure le virus était encore capable d'attaquer les cellules de la muqueuse. Ils ont également déterminé l'ampleur de la réponse inflammatoire à l'aide du séquençage d'une seule cellule.

"Le vaccin vivant atténué a mieux fonctionné que les autres vaccins pour tous les paramètres", résume Wyler. Cela est probablement dû au fait que le vaccin administré par voie nasale renforce l'immunité directement au niveau du site d'entrée du virus. En outre, le vaccin vivant contient tous les composants du virus, et pas seulement la protéine spike, comme c'est le cas avec les vaccins à ARNm. Si la protéine spike est effectivement l'antigène le plus important du virus, le système immunitaire peut également reconnaître le virus à partir d'une vingtaine d'autres protéines.

Mieux que les vaccins conventionnels

La meilleure protection contre le SRAS-CoV-2 a été obtenue par une double vaccination nasale, suivie de la combinaison d'une injection musculaire du vaccin à ARNm et de l'administration nasale ultérieure du vaccin vivant atténué. "Cela signifie que le vaccin vivant pourrait être particulièrement intéressant en tant que vaccin de rappel", explique Julia Adler, vétérinaire et doctorante à l'Institut de virologie de la Freie Universität Berlin, coauteur de l'étude.

Le principe des vaccins vivants atténués est ancien et est déjà utilisé pour la vaccination contre la rougeole et la rubéole, par exemple. Mais dans le passé, les scientifiques produisaient l'atténuation par hasard, en attendant parfois pendant des années l'évolution des mutations qui produisaient un virus atténué. Les chercheurs berlinois, en revanche, ont pu modifier spécifiquement le code génétique des coronavirus. "Nous voulions empêcher les virus atténués de muter à nouveau en une variante plus agressive", explique le Dr Dusan Kunec, chercheur à l'Institut de virologie de la Freie Universität Berlin et autre co-dernier auteur de l'étude. "Cela rend notre vaccin vivant entièrement sûr et signifie qu'il peut être adapté à de nouvelles variantes du virus", souligne Kunec, qui a joué un rôle essentiel dans la mise au point du vaccin.

La prochaine étape est celle des tests de sécurité : Les chercheurs collaborent avec RocketVax AG, une start-up suisse basée à Bâle. Cette société de biotechnologie développe le vaccin vivant atténué contre le SRAS-CoV-2 et prépare un essai clinique de phase 1 chez l'homme. "Nous sommes ravis d'être à l'avant-garde du développement et de la fabrication du vaccin vivant atténué contre le SRAS-CoV-2 sous forme de spray nasal chez RocketVax. Notre objectif est d'augmenter rapidement la production et de faire progresser le développement clinique en vue d'un accès au marché afin d'offrir à tous une protection contre les symptômes post-COVID. Nous voyons un grand potentiel dans le marché des vaccins nasaux saisonniers", déclare le Dr Vladimir Cmiljanovic, PDG de RocketVax.

L'avenir nous dira quel vaccin nasal offrira en fin de compte la meilleure protection. Les fabricants des vaccins nasaux contre l'adénovirus développés en Inde et en Chine n'ont pas encore déposé de demande d'homologation en Europe. Mais une chose est claire pour les scientifiques : puisqu'ils sont administrés sous forme de sprays ou de gouttes nasales, les vaccins nasaux sont une bonne option pour les endroits où l'accès à du personnel médical qualifié est limité. Ils sont également peu coûteux à produire et faciles à stocker et à transporter. Enfin, il a été prouvé que les vaccins vivants atténués tels que celui-ci offrent une protection croisée contre les souches virales apparentées, et donc probablement aussi contre les futures variantes du SRAS-CoV-2.