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Suivre les queues enrobées de sucre des anticorps

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Décembre 2021 a marqué le premier anniversaire des premiers vaccins contre le SRAS-CoV-2 administrés en dehors des essais cliniques. «Lorsque les vaccins ont été introduits, cela a également changé la donne pour nos efforts de recherche», déclare le Dr Rony Dahan du département d’immunologie de l’Institut Weizmann des sciences. Pour Dahan, qui était déjà en train d’étudier les anticorps produits chez les personnes infectées par le SRAS-CoV-2, les vaccinations nouvellement lancées présentaient une opportunité de recherche : étudier les effets de la vaccination à deux niveaux – lorsqu’elle se produit naturellement, après une exposition au virus, et lorsqu’il est provoqué par un vaccin.

Au cours du processus d’immunisation, qu’elle soit naturelle ou provoquée, le système immunitaire étudie toute entité étrangère qu’il rencontre et prépare une réponse sur mesure pour la repousser. Cette réponse se compose principalement d’anticorps, de petites protéines en forme de griffes produites en masse par des cellules spécialisées du système immunitaire. Les anticorps peuvent agir à la fois comme des agents neutralisants, conçus pour éliminer les envahisseurs, et comme des « marqueurs » experts, étiquetant les cellules infectées et endommagées afin d’activer la réponse immunitaire et de les éliminer.

Lorsque le COVID-19 est apparu, Dahan, dont le principal domaine de recherche est l’immunité et l’immunothérapie liées au cancer, a mis à profit l’expertise développée dans son laboratoire pour mieux comprendre l’interaction entre le virus nouvellement découvert et le système immunitaire. Il était particulièrement intéressé à caractériser quels types d’anticorps sont produits en réponse au SRAS-CoV-2.

Dahan et son équipe, dirigée par le scientifique associé Dr Tali Feferman et le Dr Inbal Farkash, médecin en médecine interne et maintenant également doctorante, ont commencé par étudier les anticorps isolés à partir d’échantillons de sang de ceux qui s’étaient remis de COVID-19 ou étaient à divers stades actifs de la maladie. Plusieurs mois plus tard, lorsque les vaccinations ont été introduites dans tout le pays, ils ont établi un deuxième groupe d’étude de personnes qui n’étaient pas encore tombées malades du COVID-19 au moment du lancement de l’étude. Ces participants ont reçu deux doses du vaccin à ARN messager Pfizer-BioNTech, suivant le protocole de vaccination standard. Les anticorps obtenus à partir des individus inoculés ont ensuite été analysés deux fois : à deux semaines après le premier tir – au début de la réponse anticorps, lorsque les anticorps peuvent être détectés pour la première fois dans le sang – et à nouveau à deux semaines après le deuxième tir, lorsque les anticorps atteignent leurs niveaux de pointe. En raison de la large tranche d’âge des participants inclus dans le deuxième groupe – les adultes âgés de 24 à 94 ans – l’équipe de recherche pourrait également examiner comment l’âge pourrait affecter la réponse en anticorps.

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Conformément aux directives nationales de vaccination de l’époque (fin décembre 2020), les participants les plus âgés, âgés de 60 ans ou plus, ont été les premiers à s’inscrire à l’étude. « Nous avons envoyé un e-mail à la communauté Weizmann, appelant les participants éligibles à rejoindre l’étude », explique Feferman, « et nous nous sommes retrouvés rapidement débordés de réponses des enquêteurs et employés Weizmann actuels et retraités. Les retraités étaient impatients de faire une fois de plus leur contribution à la science. C’était vraiment remarquable.

Alors que la plupart des études sur la réponse des anticorps aux vaccins à ARN messager COVID-19, menées par des scientifiques du monde entier, ont principalement porté sur l’effet neutralisant des anticorps contre le virus, Dahan et son équipe ont décidé d’aborder le sujet sous un angle différent : ils se sont concentrés sur le rôle des anticorps comme médiateurs de communication avec d’autres éléments de la réponse immunitaire. Cette communication se produit à travers une partie de l’anticorps connue sous le nom de domaine Fc, située à sa « queue ». Certains types de cellules immunitaires sont capables de lire les « étiquettes » moléculaires qui sont ajoutées à cette région et de les interpréter comme des instructions sur ce que devrait être leur prochaine étape. Par exemple, différentes combinaisons de petites molécules de sucre et leurs schémas de placement le long de la longueur de la « queue » engageront différents types de cellules et façonneront le résultat de leur communication.

Les chercheurs ont découvert que l’empreinte digitale des anticorps antiviraux différait entre les patients COVID-19 légers et sévères, et entre les individus en convalescence et vaccinés. Non seulement différents types d’anticorps ont été produits dans chaque groupe, mais les anticorps variaient dans la façon dont ils remplissaient certaines de leurs fonctions. De plus, des motifs de revêtement de sucre distincts ornaient les queues des anticorps de chaque groupe, ce qui a également contribué à la variété des tâches qu’ils étaient capables d’effectuer. Dans l’ensemble, les différentes caractéristiques du domaine de la queue, à la fois structurelles et fonctionnelles, semblaient affecter la quantité, la qualité et le mode de protection obtenus par la vaccination, par rapport à l’immunisation naturelle.

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Les chercheurs ont également découvert que différents groupes d’âge réagissent différemment au vaccin. Par exemple, les anticorps générés chez les participants de plus de 60 ans ont démontré une activité neutralisante inférieure à celle des anticorps générés dans le groupe d’âge plus jeune ; leur motif caractéristique d’enrobage de sucre suggère cependant que le système immunitaire des personnes âgées est capable de compenser cela par un meilleur recrutement des cellules qui favorisent l’immunisation. « Nous avons ainsi pu mettre en évidence les freins et contrepoids distincts que le système immunitaire utilise pour monter une réponse efficace dans différents groupes d’âge », explique Dahan.

Peut-être le plus important, les chercheurs ont pu identifier des anticorps antiviraux distincts dans le groupe vacciné qui étaient embellis par des modèles de molécules de sucre qui différaient considérablement de ceux des patients COVID-19 en convalescence ou actifs. Le résultat est une capacité accrue des anticorps à engager d’autres cellules immunitaires et, par conséquent, une immunisation plus efficace. « Nos résultats montrent que les vaccins à ARN messager offrent une bonne protection contre le COVID-19 puisque, à tout le moins, les anticorps qu’ils suscitent, par rapport à ceux trouvés chez les patients en convalescence ou actifs, indiquent une immunisation robuste », conclut Dahan.

Cette étude ouvre la voie à une meilleure compréhension de la façon dont la vaccination avec la nouvelle technologie de l’ARN messager induit l’immunité, en particulier dans le cas d’une infection par le SRAS-CoV-2. Les données présentées pourraient être prises en compte à l’avenir pour une meilleure conception des traitements et des vaccins.

La recherche a été publiée dans Rapports de cellule.


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