Vaccin (Vaccine)

Un vaccin constitue une préparation biologique destinée à conférer une immunité active acquise contre des maladies infectieuses ou malignes spécifiques. Des recherches approfondies ont toujours affirmé la sécurité et l’efficacité des vaccins. Généralement, un vaccin contient un agent imitant un micro-organisme pathogène, souvent dérivé de formes atténuées ou inactivées du microbe, de ses toxines associées ou de protéines de surface spécifiques. Cet agent incite le système immunitaire à l'identifier comme une menace potentielle, à le neutraliser, puis à développer une réponse mémorielle pour reconnaître et éliminer efficacement toute rencontre future avec des micro-organismes liés à cet agent.

Un vaccin est une préparation biologique qui confère une immunité active acquise contre une maladie infectieuse ou maligne particulière. La sécurité et l’efficacité des vaccins ont été largement étudiées et vérifiées. Un vaccin contient généralement un agent qui ressemble à un micro-organisme pathogène et est souvent fabriqué à partir de formes affaiblies ou tuées du microbe, de ses toxines ou de l’une de ses protéines de surface. L'agent stimule le système immunitaire à reconnaître l'agent comme une menace, à le détruire, puis à reconnaître et détruire davantage tous les micro-organismes associés à cet agent qu'il pourrait rencontrer à l'avenir.

Les vaccins servent soit à des fins prophylactiques, visant à prévenir ou à atténuer l'impact de futures infections par des agents pathogènes naturels ou « sauvages », soit à des fonctions thérapeutiques, s'attaquant à des maladies existantes comme le cancer. Certains vaccins confèrent une immunité stérilisante complète, excluant ainsi totalement l'infection.

Le processus d'administration des vaccins est appelé vaccination. La vaccination constitue la stratégie la plus efficace pour prévenir les maladies infectieuses ; L’éradication mondiale de la variole et la réduction significative de maladies comme la polio, la rougeole et le tétanos dans de nombreuses régions sont principalement attribuables aux efforts généralisés de vaccination. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) indique que des vaccins homologués sont actuellement accessibles pour vingt-cinq infections évitables distinctes.

La première application documentée de l'inoculation pour la prévention de la variole est apparue dans la Chine du XVIe siècle, avec des indications préliminaires de cette pratique remontant au Xe siècle dans ce même pays. La variole représente également la première maladie pour laquelle un vaccin a été développé. Lady Mary Wortley Montagu a introduit la pratique traditionnelle de l'inoculation de la variole de Turquie en Grande-Bretagne en 1721. La nomenclature vaccin et vaccination provient de Variolae vaccinae (variole de la vache), un terme inventé par Edward Jenner, qui a conceptualisé et créé le premier vaccin, pour désigner la variole de la vache. Jenner a employé cette expression en 1798 pour le titre complet de son ouvrage, Enquête sur la Variolae vaccinae connue sous le nom de Cow Pox, dans lequel il a détaillé l'efficacité protectrice de la cowpox contre la variole. En 1881, Louis Pasteur suggéra d'élargir ces termes pour englober les nouvelles inoculations protectrices, honorant ainsi les contributions de Jenner. La discipline scientifique dédiée au développement et à la fabrication de vaccins est désignée sous le nom de vaccinologie.

Efficacité

Un consensus scientifique prédominant affirme que les vaccins représentent une stratégie hautement sûre et efficace pour combattre et éradiquer les maladies infectieuses. Le système immunitaire identifie les composants du vaccin comme des entités étrangères, les éliminant ensuite et conservant la mémoire immunologique. Lorsqu'elle rencontre une forme virulente de l'agent pathogène, la réponse immunitaire de l'organisme est préparée à reconnaître son enveloppe protéique, permettant une réaction rapide : initialement, en neutralisant l'agent cible avant l'entrée cellulaire, puis en identifiant et en détruisant les cellules infectées avant qu'une réplication étendue de l'agent puisse se produire.

En 1958, les États-Unis ont enregistré 763 094 cas de rougeole, entraînant 552 décès. Suite à l’introduction de nouveaux vaccins, l’incidence annuelle des cas a considérablement diminué pour atteindre moins de 150, avec une médiane de 56. Début 2008, 64 cas suspects de rougeole avaient été identifiés. Parmi celles-ci, 54 infections étaient liées à une importation internationale, même si seulement treize pour cent ont été définitivement contractées en dehors des États-Unis. Fait remarquable, 63 des 64 personnes touchées n'avaient pas été vaccinées auparavant contre la rougeole ou possédaient un statut vaccinal incertain.

On estime que le vaccin contre la rougeole permet d'éviter environ un million de décès par an.

Les campagnes de vaccination ont joué un rôle déterminant dans l'éradication de la variole, historiquement l'une des maladies humaines les plus virulentes et mortelles. En outre, des initiatives de vaccination généralisées ont considérablement réduit la prévalence d’autres maladies, notamment la rubéole, la polio, la rougeole, les oreillons, la varicelle et la typhoïde, à des niveaux nettement inférieurs à ceux observés il y a un siècle. Lorsqu’une proportion importante de la population est vaccinée, la probabilité d’apparition d’épidémies et de transmission ultérieure est considérablement réduite ; ce phénomène est connu sous le nom d’immunité collective. La polio, une maladie exclusivement transmissible entre humains, fait l'objet d'un vaste effort d'éradication qui a confiné la polio endémique à des régions spécifiques au sein de trois pays : l'Afghanistan, le Nigeria et le Pakistan. Néanmoins, des défis tels que les difficultés à atteindre tous les enfants, les interprétations culturelles erronées et la diffusion de fausses informations ont retardé à plusieurs reprises le calendrier d'éradication prévu.

La vaccination joue un rôle crucial dans l’atténuation de l’émergence de la résistance aux antibiotiques. Par exemple, en diminuant considérablement la fréquence des pneumonies attribuées à Streptococcus pneumoniae, les initiatives de vaccination ont considérablement réduit la prévalence des infections présentant une résistance à la pénicilline et à d'autres antibiotiques primaires.

Limitations de l'efficacité du vaccin

Malgré leurs avantages, les vaccins sont soumis à certaines limites quant à leur efficacité. Les échecs de protection peuvent résulter de facteurs spécifiques au vaccin, notamment une atténuation inadéquate, des schémas de vaccination sous-optimaux ou une mauvaise administration.

En outre, l'échec du vaccin peut provenir de facteurs liés à l'hôte, en particulier lorsque le système immunitaire d'un individu présente une réponse inadéquate ou absente. Cette non-réponse dépendante de l'hôte est observée chez environ 2 à 10 % des individus, influencée par des éléments tels que la génétique, le statut immunitaire, l'âge, l'état de santé général et l'état nutritionnel. Un exemple notable de trouble d'immunodéficience primaire conduisant à un échec génétique est l'agammaglobulinémie liée à l'X, où l'absence d'une enzyme vitale pour la maturation des cellules B empêche le système immunitaire de l'hôte de produire des anticorps contre des agents pathogènes spécifiques.

Les interactions hôte-pathogène et les réponses immunitaires qui en résultent sont des processus dynamiques engageant plusieurs voies immunologiques. Le développement d’anticorps n’est pas instantané ; alors que l’immunité innée peut être activée en douze heures environ, le développement complet de l’immunité adaptative nécessite généralement une à deux semaines. Par conséquent, les individus restent sensibles à l'infection pendant cette période de développement.

Lors de la production d'anticorps, l'immunité peut être conférée par divers mécanismes, en fonction de la classe d'anticorps spécifique. L'efficacité de ces anticorps pour éliminer ou inactiver un agent pathogène est déterminée à la fois par la quantité générée et par leur efficacité contre la souche pathogène particulière, étant donné que différentes souches peuvent présenter des susceptibilités variables à une réponse immunitaire spécifique. Dans certains scénarios, les vaccins peuvent induire une protection immunitaire partielle, où l’efficacité est inférieure à 100 % mais diminue néanmoins le risque d’infection, ou une protection immunitaire temporaire, où l’immunité diminue avec le temps, plutôt que de conférer une immunité complète ou permanente. Néanmoins, une telle protection peut élever le seuil de réinfection de la population et générer des bénéfices significatifs pour la santé publique. De plus, les vaccins peuvent atténuer la gravité de l'infection, entraînant une réduction des taux de mortalité, une diminution de la morbidité, une guérison accélérée et un éventail d'autres résultats avantageux.

Les personnes âgées présentent souvent une réponse immunitaire diminuée par rapport aux populations plus jeunes, un phénomène appelé immunosénescence. Les adjuvants sont couramment utilisés pour renforcer les réponses immunitaires, en particulier chez les personnes âgées dont la réactivité immunologique aux vaccins conventionnels peut être compromise.

L'efficacité et la performance des vaccins dépendent de plusieurs facteurs :

• Les caractéristiques inhérentes de la maladie, dans la mesure où l'efficacité du vaccin varie selon les différentes pathologies.
• La souche vaccinale spécifique, étant donné que certains vaccins sont hautement spécifiques ou très efficaces contre des variantes particulières de la maladie.
• Respect du calendrier de vaccination prescrit.
• Réponses individuelles idiosyncratiques à la vaccination, y compris des cas de « non-répondeurs » qui ne parviennent pas à produire d'anticorps malgré une vaccination correcte.
• Divers facteurs spécifiques à l'hôte, notamment l'appartenance ethnique, l'âge et la prédisposition génétique.

Dans les cas où une personne vaccinée contracte la maladie ciblée (une infection révolutionnaire), la maladie se manifeste généralement avec une gravité et une transmissibilité réduites par rapport aux infections chez les personnes non vaccinées.

Les principales considérations pour l'établissement d'un programme de vaccination efficace sont les suivantes :

1. Modélisation épidémiologique approfondie pour prévoir l'impact à moyen et long terme des campagnes de vaccination sur la prévalence de la maladie et la dynamique de transmission.
2. Surveillance continue de la maladie cible après l'introduction d'un nouveau vaccin.
3. Maintenir des taux de couverture vaccinale élevés, même dans les scénarios où l'incidence de la maladie est devenue rare.

Profil de sécurité des vaccins

Les vaccins administrés aux populations pédiatriques, adolescentes et adultes sont généralement considérés comme sûrs. Les effets indésirables sont généralement légers. L'incidence des effets secondaires varie en fonction du vaccin spécifique. Les réactions courantes peuvent inclure de la fièvre, une douleur localisée au site d'injection et une myalgie. De plus, certaines personnes peuvent présenter des réactions allergiques aux composants du vaccin. Le vaccin contre la rougeole, les oreillons et la rubéole (ROR) est rarement associé à des convulsions fébriles.

Les déterminants liés au vaccin, tels que la génétique, l'état de santé (y compris les maladies sous-jacentes, l'état nutritionnel, la grossesse, les sensibilités ou les allergies), la compétence immunitaire, l'âge, l'impact économique et l'environnement culturel, peuvent servir de facteurs primaires ou secondaires influençant la gravité de l'infection et l'efficacité du vaccin. Les personnes de plus de 60 ans, celles présentant une hypersensibilité aux allergènes et les populations obèses présentent souvent une immunogénicité compromise, ce qui peut entraver l’efficacité du vaccin. Cela peut nécessiter le développement de technologies vaccinales distinctes ou l'administration de rappels répétés pour ces groupes démographiques particuliers afin d'atténuer efficacement la transmission du virus.

La survenue d'effets indésirables graves est extrêmement rare. Les complications liées au vaccin contre la varicelle sont rares chez les personnes immunodéprimées, tandis que les vaccins contre le rotavirus démontrent une association modérée avec l'intussusception.

Au moins 19 pays ont établi des systèmes d'indemnisation sans faute pour offrir réparation aux personnes subissant des effets indésirables graves de la vaccination. Aux États-Unis, cette initiative est désignée sous le nom de National Childhood Vaccine Injury Act. À l’inverse, le Royaume-Uni utilise le Vaccine Damage Payment.

Types

Les vaccins comprennent généralement des micro-organismes atténués, inactivés ou défunts, ou des composants purifiés qui en sont extraits. Actuellement, diverses classifications de vaccins sont utilisées. Ces catégories reflètent diverses approches stratégiques visant à atténuer le risque de maladie tout en suscitant simultanément une réponse immunitaire protectrice.

Atténué

Certains vaccins contiennent des micro-organismes vivants atténués. Un nombre important d’entre eux sont des virus actifs cultivés dans des conditions qui diminuent leur virulence, ou utilisent des organismes étroitement apparentés et moins pathogènes pour stimuler une réponse immunitaire globale. Bien que la majorité des vaccins atténués soient viraux, un sous-ensemble est bactérien. Des exemples illustratifs incluent les pathologies virales de la fièvre jaune, de la rougeole, des oreillons et de la rubéole, ainsi que l’infection bactérienne de la typhoïde. Le vaccin vivant Mycobacterium tuberculosis, développé par Calmette et Guérin, n'utilise pas de souche contagieuse ; au lieu de cela, il comprend une souche virulente modifiée connue sous le nom de « BCG », qui est utilisée pour induire une réponse immunitaire. Pour la vaccination contre la peste, un vaccin vivant atténué contenant la souche Yersinia pestis EV est utilisé. Les vaccins atténués présentent à la fois des avantages et des inconvénients. Les vaccins vivants, affaiblis ou atténués provoquent généralement des réponses immunologiques plus durables. De plus, les vaccins atténués stimulent les réponses immunitaires cellulaires et humorales. Néanmoins, leur administration peut être contre-indiquée chez les personnes immunodéprimées et, dans de rares cas, ils peuvent revenir à une forme virulente, provoquant ainsi une maladie.

Inactivé

Certains vaccins contiennent des micro-organismes rendus inertes ou dévitalisés par des processus physiques ou chimiques. Des exemples illustratifs incluent le vaccin antipoliomyélitique inactivé (VPI), le vaccin contre l'hépatite A, le vaccin contre la rage et la majorité des vaccins contre la grippe.

Toxoïde

Les vaccins anatoxines sont formulés à partir de composés toxiques inactivés, responsables de la pathogenèse de la maladie, plutôt qu'à partir des micro-organismes eux-mêmes. Des exemples notables de vaccins à base d'anatoxine comprennent ceux contre le tétanos et la diphtérie. Il est important de noter que toutes les anatoxines ne ciblent pas les micro-organismes ; par exemple, l'anatoxine Crotalus atrox est administrée aux chiens pour conférer une protection contre l'envenimation par le serpent à sonnette.

Sous-unité

Au lieu de présenter un micro-organisme inactivé ou atténué au système immunitaire (une stratégie caractéristique des vaccins « à agent entier »), un vaccin sous-unitaire utilise un fragment spécifique de l'agent pathogène pour déclencher une réponse immunitaire. Une illustration intéressante est le vaccin sous-unitaire ciblant l'hépatite B, qui se compose uniquement de protéines de surface du virus (historiquement isolées du sérum sanguin d'individus infectés de manière chronique, mais désormais générées par la recombinaison de gènes viraux dans la levure). D'autres exemples incluent le vaccin contre le papillomavirus humain (VPH) à particules de type virus Gardasil, les sous-unités hémagglutinine et neuraminidase dérivées du virus de la grippe et les vaccins innovants contre les algues comestibles. Actuellement, un vaccin sous-unitaire est également utilisé pour la vaccination contre la peste.

Conjugué

Certaines espèces bactériennes possèdent une capsule externe en polysaccharide qui présente une faible immunogénicité. En attachant de manière covalente ces polysaccharides capsulaires à des protéines porteuses (telles que des toxines), le système immunitaire peut être amené à reconnaître le polysaccharide comme un antigène protéique. Cette méthodologie est appliquée au vaccin Haemophilus influenzae de type B.

Vésicule de la membrane externe

Les vésicules de la membrane externe (OMV) possèdent par nature des propriétés immunogènes et peuvent être conçues pour produire des vaccins très efficaces. Les vaccins OMV les plus reconnus sont ceux spécifiquement formulés pour la méningococcie de sérotype B.

Hétérotypique

Les vaccins hétérologues, également appelés « vaccins Jenneriens », utilisent des agents pathogènes dérivés d'autres espèces animales qui n'induisent généralement soit aucune maladie, soit seulement de légers symptômes chez l'organisme vacciné. Une illustration historique est l'application par Edward Jenner de la variole pour conférer l'immunité contre la variole. Un exemple contemporain implique l'administration du vaccin BCG, formulé à partir de Mycobacterium bovis, pour assurer une protection contre la tuberculose.

Vaccin génétique

Les vaccins génétiques fonctionnent sur le principe de l'absorption cellulaire des acides nucléiques, qui dirigent ensuite la synthèse d'une protéine spécifique basée sur la matrice d'acide nucléique. Cette protéine synthétisée fonctionne généralement comme un antigène immunodominant de l'agent pathogène ou comme une protéine de surface capable de produire des anticorps neutralisants. Les sous-catégories de vaccins génétiques comprennent les vaccins à vecteur viral, les vaccins à ARN et les vaccins à ADN.

Vecteur viral

Les vaccins à vecteur viral utilisent un virus atténué ou non pathogène pour introduire des gènes spécifiques de l'agent pathogène dans l'organisme hôte. Ces gènes dirigent alors la production d’antigènes particuliers, tels que des protéines de surface, provoquant ainsi une réponse immunitaire. Les virus actuellement étudiés pour leur utilité en tant que vecteurs viraux comprennent l'adénovirus, le virus de la vaccine et le virus de la stomatite vésiculaire (VSV).

ARN

Un vaccin à ARNm, également connu sous le nom de vaccin à ARN, représente une modalité vaccinale innovante comprenant de l'ARN messager (ARNm) encapsulé dans un véhicule d'administration, tel que des nanoparticules lipidiques. Plusieurs vaccins à ARN ont été développés pour lutter contre la pandémie de COVID-19, certains ayant obtenu l’approbation réglementaire ou une autorisation d’utilisation d’urgence dans divers pays. Par exemple, les vaccins à ARNm Pfizer-BioNTech et Moderna sont autorisés pour une administration aux adultes et aux enfants aux États-Unis.

ADN

Un vaccin à ADN utilise un plasmide d'ADN (ADNp) qui contient des instructions génétiques pour une protéine antigénique dérivée de l'agent pathogène cible. L'ADN plasmidique se caractérise par son prix abordable, sa stabilité et son profil de sécurité comparatif, ce qui en fait une plate-forme très adaptée à l'administration de vaccins.

Cette méthodologie présente plusieurs avantages potentiels par rapport aux stratégies de vaccination conventionnelles. Ces avantages incluent l'induction de réponses immunitaires médiées par les lymphocytes B et les lymphocytes T, une stabilité améliorée du vaccin, l'absence totale d'agents infectieux et un processus relativement simple pour une production à grande échelle.

Expérimental

De nombreux vaccins candidats innovants sont actuellement en cours de développement et de mise en œuvre.

• Les vaccins à base de cellules dendritiques impliquent la combinaison ex vivo de cellules dendritiques avec des antigènes spécifiques, qui sont ensuite présentés aux leucocytes de l'organisme, déclenchant ainsi une réponse immunitaire. Les résultats préliminaires indiquent des résultats prometteurs pour ces vaccins dans le traitement des tumeurs cérébrales, et ils sont également en cours d'évaluation pour le mélanome.
• Les vaccins vectoriels recombinants exploitent les caractéristiques physiologiques d'un micro-organisme combinées au matériel génétique d'un autre pour conférer une immunité contre des maladies caractérisées par des mécanismes d'infection complexes. Un exemple illustratif est le vaccin RVSV-ZEBOV, autorisé par Merck, qui a été déployé en 2018 pour lutter contre l'épidémie d'Ebola en République démocratique du Congo.
• Les vaccins peptidiques récepteurs des lymphocytes T sont actuellement à l'étude pour diverses maladies, en utilisant des modèles tels que la fièvre de la vallée, la stomatite et la dermatite atopique. La recherche indique que ces peptides peuvent moduler la production de cytokines et renforcer l'immunité à médiation cellulaire.
• Le ciblage stratégique de protéines bactériennes spécifiques impliquées dans l'inhibition du complément pourrait neutraliser efficacement un mécanisme critique de virulence bactérienne.
• L'utilisation des plasmides a été étayée par des études précliniques en tant que stratégie vaccinale protectrice viable contre le cancer et les maladies infectieuses. Néanmoins, les essais cliniques sur l’homme n’ont pas démontré de bénéfice cliniquement significatif de cette approche. L'efficacité ultime de l'immunisation par l'ADN plasmidique dépend de l'amélioration de l'immunogénicité du plasmide tout en s'attaquant simultanément aux facteurs cruciaux pour l'activation précise des cellules effectrices immunitaires.
• Les vaccins à vecteur bactérien fonctionnent selon un principe analogue aux vaccins à vecteur viral, mais ils utilisent des bactéries comme véhicule d'administration.
• Cellule présentatrice d'antigène
• Les technologies facilitant le déploiement rapide de vaccins en réponse aux agents pathogènes émergents incluent l'application de particules de type virus ou de nanoparticules de protéines.
• Les vaccins inverses sont conçus pour demander au système immunitaire de supprimer sa réponse à des substances spécifiques.

Contrairement à la plupart des vaccins, qui sont formulés à partir de composants microbiens inactivés ou atténués, les vaccins synthétiques sont principalement ou entièrement composés de peptides, de glucides ou d'antigènes produits synthétiquement.

Valence

Les vaccins sont classés comme monovalents (également appelés univalents) ou multivalents (également appelés polyvalents). Un vaccin monovalent est formulé pour induire une immunité contre un antigène singulier ou un micro-organisme spécifique. À l’inverse, un vaccin multivalent ou polyvalent est conçu pour conférer une immunité contre deux ou plusieurs souches du même micro-organisme, ou contre plusieurs micro-organismes distincts. La valence d'un vaccin multivalent est souvent indiquée par un préfixe grec ou latin, tel que bivalent, trivalent ou tétravalent/quadrivalent. Dans certains contextes, un vaccin monovalent peut être préféré pour déclencher une réponse immunitaire rapide et robuste.

Interactions

Lorsque plusieurs vaccins sont combinés dans une seule formulation, des interférences entre les composants du vaccin peuvent se produire. Cette interaction est le plus souvent observée avec les vaccins vivants atténués, où un composant peut présenter une plus grande robustesse, supprimant ainsi la croissance et la réponse immunitaire ultérieure à d'autres constituants.

Ce phénomène a été documenté dans le vaccin antipoliomyélitique trivalent Sabin, où la proportion de virus de sérotype 2 devait être réduite pour éviter son interférence avec l'absorption efficace des virus de sérotype 1 et 3 dans le vaccin. Pour y parvenir, les doses des sérotypes 1 et 3 ont été augmentées dans le vaccin au début des années 1960. Une étude de 2001 a également identifié ce problème dans les vaccins contre la dengue, notant que le sérotype DEN-3 prédominait et supprimait les réponses immunitaires aux sérotypes DEN-1, -2 et -4.

Autres composants

Adjuvants

Les vaccins contiennent généralement un ou plusieurs adjuvants, qui sont des substances utilisées pour renforcer la réponse immunitaire. L'anatoxine tétanique, par exemple, est généralement adsorbée sur l'alun. Cette méthode de présentation optimise la délivrance de l'antigène, ce qui se traduit par une action immunologique plus puissante que celle de l'anatoxine tétanique aqueuse simple. Les personnes qui présentent une réaction indésirable à l'anatoxine tétanique adsorbée peuvent recevoir le vaccin non adsorbé lorsqu'une dose de rappel est nécessaire.

Au cours de la préparation de la campagne du golfe Persique de 1990, le vaccin contre la coqueluche à cellules entières a été utilisé comme adjuvant pour le vaccin contre l'anthrax. Cette combinaison provoque une réponse immunitaire plus rapide que l'administration du vaccin contre l'anthrax seul, ce qui offre un avantage significatif si une exposition potentielle est imminente.

Conservateurs

Les vaccins peuvent également contenir des conservateurs pour inhiber la contamination par des bactéries ou des champignons. Jusqu'à ces dernières années, le conservateur thiomersal (alias Thimerosal aux États-Unis et au Japon) était largement utilisé dans de nombreux vaccins ne contenant pas de virus vivants. Depuis 2005, le seul vaccin infantile aux États-Unis contenant du thiomersal en quantités dépassant les traces est le vaccin contre la grippe, qui est actuellement recommandé uniquement pour les enfants présentant des facteurs de risque spécifiques. Les vaccins antigrippaux à dose unique fournis au Royaume-Uni ne contiennent pas de thiomersal parmi leurs ingrédients. Les conservateurs peuvent être utilisés à différentes étapes de la production d'un vaccin, et même les techniques de mesure les plus avancées peuvent détecter des traces dans le produit final, similaires à leur présence dans l'environnement et la population en général.

De nombreux vaccins nécessitent des conservateurs pour éviter des effets indésirables graves, tels que l'infection à Staphylococcus qui, lors d'un incident survenu en 1928, a entraîné la mort de 12 des 21 enfants vaccinés avec un vaccin contre la diphtérie dépourvu de conservateur. Plusieurs conservateurs sont disponibles, notamment le thiomersal, le phénoxyéthanol et le formaldéhyde. Le thiomersal démontre une efficacité supérieure contre les bactéries, possède une durée de conservation plus longue et améliore la stabilité, la puissance et la sécurité du vaccin. Cependant, aux États-Unis, dans l’Union européenne et dans plusieurs autres pays riches, il n’est plus incorporé comme conservateur dans les vaccins infantiles, une mesure de précaution attribuée à sa teneur en mercure. Même si des affirmations controversées ont établi un lien entre le thiomersal et l’autisme, aucune preuve scientifique convaincante ne vient étayer ces affirmations. De plus, une étude de 10 à 11 ans portant sur 657 461 enfants a conclu que le vaccin ROR ne provoque pas l'autisme et, en fait, réduit le risque d'autisme de sept pour cent.

Excipients

En plus du composant actif du vaccin lui-même, les excipients et composés de fabrication résiduels suivants sont présents ou peuvent être présents dans les préparations vaccinales :

• Des sels ou gels d'aluminium sont incorporés comme adjuvants. Des adjuvants sont ajoutés pour favoriser une réponse immunitaire plus précoce, plus puissante et plus persistante au vaccin, permettant ainsi de réduire la dose de vaccin.
• Des antibiotiques sont inclus dans certains vaccins pour empêcher la croissance bactérienne pendant les phases de production et de stockage du vaccin.
• Les vaccins contre la grippe et la fièvre jaune contiennent des protéines d'œuf car leur production implique l'utilisation d'œufs de poule. Des protéines supplémentaires peuvent également être incorporées.
• Le formaldéhyde sert d'agent inactivant pour les produits bactériens dans la fabrication de vaccins toxoïdes. En outre, il est utilisé pour neutraliser les virus indésirables et éradiquer les contaminants bactériens potentiels pendant le processus de production du vaccin.
• Dans certains vaccins, le glutamate monosodique (MSG) et le 2-phénoxyéthanol fonctionnent comme des stabilisants, préservant l'intégrité du vaccin lorsqu'il est soumis à des facteurs de stress environnementaux tels que la chaleur, la lumière, l'acidité ou l'humidité.
• Le thiomersal, un antimicrobien contenant du mercure, est incorporé dans des flacons de vaccins multidoses pour inhiber la contamination et la prolifération de bactéries potentiellement délétères. Cependant, en raison des controverses en cours concernant le thiomersal, son utilisation a été largement abandonnée dans la plupart des vaccins, à l'exception des formulations multi-usages contre la grippe. Dans ceux-ci, sa concentration a été abaissée de telle sorte qu'une seule dose contient moins d'un microgramme de mercure, une quantité comparable à celle trouvée dans dix grammes de thon en conserve.

Nomenclature

Une gamme d'abréviations relativement standardisées pour les noms de vaccins a émergé, bien que cette standardisation ne soit ni centralisée ni universellement adoptée. Par exemple, la nomenclature des vaccins utilisée aux États-Unis comporte des abréviations bien établies qui sont également reconnues et utilisées au niveau international. Une compilation complète, triable et librement accessible de ces abréviations est disponible sur une page Web des Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis. Cette ressource précise que « Les abréviations [dans] ce tableau (colonne 3) ont été normalisées conjointement par le personnel des Centers for Disease Control and Prevention, les groupes de travail de l'ACIP, l'éditeur du Morbidity and Mortality Weekly Report (MMWR), l'éditeur de Epidemiology and Prevention of Vaccine-Preventable Diseases (le Livre rose), les membres de l'ACIP et les organisations de liaison avec le ACIP."

Des exemples illustratifs incluent "DTaP" pour les anatoxines diphtérique et tétanique et le vaccin acellulaire contre la coqueluche, "DT" pour les anatoxines diphtérique et tétanique, et "Td" pour les anatoxines tétanique et diphtérique. Le CDC, dans sa ressource concernant la vaccination contre le tétanos, précise en outre que « les lettres majuscules dans ces abréviations désignent des doses complètes d'anatoxines diphtérique (D) et tétanique (T) et de vaccin contre la coqueluche (P). Les minuscules « d » et « p » désignent des doses réduites de diphtérie et de coqueluche utilisées dans les formulations pour adolescents/adultes. signifie « acellulaire », ce qui signifie que le composant coquelucheux ne contient qu'une partie de l'organisme coquelucheux."

Une compilation supplémentaire d'abréviations de vaccins établies, en particulier celles utilisées dans les dossiers de vaccination américains, est disponible sur la ressource du CDC intitulée « Acronymes et abréviations des vaccins ». Le système USAN (United States Adopted Name) utilise des conventions spécifiques pour l'ordre des mots des noms de vaccins, en donnant la priorité aux noms principaux et en plaçant les adjectifs de manière postpositive. Par conséquent, la désignation USAN pour le « VPO » est « vaccin antipoliomyélitique oral vivant », par opposition à « vaccin antipoliomyélitique oral ».

Licences

L'homologation d'un vaccin est accordée après l'achèvement réussi de son cycle de développement, englobant les essais cliniques et les programmes associés tout au long des phases I à III. Ces phases doivent démontrer rigoureusement l'innocuité, l'immunoactivité, l'innocuité immunogénétique à une dose spécifiée, une efficacité confirmée dans la prévention de l'infection au sein des populations cibles et un effet préventif durable (nécessitant une estimation de la durée ou de la nécessité d'une revaccination). Étant donné que les vaccins préventifs sont principalement évalués dans des cohortes de population en bonne santé et diffusés dans l’ensemble de la population, une norme de sécurité exceptionnellement stricte s’impose. Pour l'homologation multinationale des vaccins, le Comité d'experts sur la standardisation biologique de l'Organisation mondiale de la santé a établi des lignes directrices pour les normes internationales en matière de fabrication et de contrôle de qualité des vaccins. Ce cadre sert de base aux agences de régulation nationales pour mettre en œuvre leurs procédures d'autorisation respectives. Les fabricants de vaccins ne reçoivent pas de licence tant qu'un cycle complet de développement clinique et d'essais n'a pas établi de manière concluante la sécurité et l'efficacité à long terme du vaccin, à la suite d'un examen scientifique approfondi effectué par un organisme de réglementation multinational ou national, tel que l'Agence européenne des médicaments (EMA) ou la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis.

Suite à l'adoption par les pays en développement des lignes directrices de l'OMS pour le développement et l'homologation des vaccins, chaque pays assume la responsabilité de délivrer l'homologation nationale, ainsi que de gérer, déployer et surveiller le vaccin tout au long de sa période d'utilisation. Établir la confiance du public et l’acceptation d’un vaccin homologué nécessite des stratégies de communication efficaces de la part des gouvernements et des professionnels de la santé pour faciliter l’exécution fluide des campagnes de vaccination, préserver des vies et favoriser la reprise économique. Après l'homologation, un vaccin est généralement confronté à des contraintes d'approvisionnement initiales attribuables à la variabilité de la fabrication, aux défis de distribution et aux complexités logistiques, nécessitant ainsi un plan d'allocation stratégique pour donner la priorité à des segments de population spécifiques pour l'inoculation initiale.

Organisation mondiale de la santé

Les vaccins destinés à une distribution multinationale par l'intermédiaire du Fonds des Nations Unies pour l'enfance (UNICEF) doivent subir une pré-qualification par l'OMS. Ce processus garantit le respect des références internationales en matière de qualité, de sécurité, d'immunogénicité et d'efficacité, facilitant ainsi leur adoption dans plusieurs pays.

Ce processus impose des pratiques de fabrication cohérentes dans les laboratoires sous contrat avec l'OMS, dans le respect des directives de bonnes pratiques de fabrication (BPF). Dans les cas où les agences des Nations Unies participent à l'homologation des vaccins, les pays individuels contribuent en (1) accordant une autorisation de mise sur le marché et une licence nationale pour le vaccin, ses fabricants et ses partenaires de distribution, et (2) mettant en œuvre une surveillance post-commercialisation, qui englobe la documentation des événements indésirables consécutifs au programme de vaccination. L'OMS collabore avec des agences nationales pour superviser les inspections des installations de fabrication et des distributeurs, garantissant ainsi le respect des BPF et des cadres réglementaires plus larges.

Certains pays choisissent d'acheter des vaccins autorisés par des organisations nationales établies, notamment l'EMA, la FDA ou des agences équivalentes dans d'autres pays économiquement développés. Cependant, ces acquisitions entraînent généralement des coûts plus élevés et peuvent manquer d'infrastructures de distribution adaptées aux conditions locales spécifiques prévalant dans les pays en développement.

Union européenne

Au sein de l'Union européenne (UE), les vaccins ciblant les agents pathogènes pandémiques, tels que la grippe saisonnière, peuvent être homologués de plusieurs manières : à l'échelle de l'UE, exigeant la conformité de tous les États membres (une approche « centralisée ») ; pour un sous-ensemble d'États membres (une approche « décentralisée ») ; ou au niveau national individuel. En règle générale, tous les États membres de l'UE adhèrent aux orientations réglementaires et aux protocoles cliniques établis par le Comité européen des médicaments à usage humain (CHMP), un groupe scientifique de l'Agence européenne des médicaments (EMA) chargé de l'homologation des vaccins. Le CHMP reçoit le soutien de divers groupes d'experts chargés d'évaluer et de superviser le développement d'un vaccin avant et après l'homologation et la distribution.

États-Unis

La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis utilise le même processus rigoureux pour établir des preuves cliniques de sécurité et d'efficacité des vaccins que pour l'approbation des produits pharmaceutiques sur ordonnance. Une fois les étapes de développement clinique terminées avec succès, le processus d'homologation du vaccin aboutit à une demande d'homologation de produits biologiques. Cette demande nécessite une documentation complète démontrant l'efficacité et la sécurité du candidat vaccin tout au long de son développement, examinée par une équipe scientifique multidisciplinaire composée d'experts tels que des médecins, des statisticiens, des microbiologistes et des chimistes. Parallèlement, des évaluateurs experts inspectent l'installation de fabrication proposée pour vérifier le respect des bonnes pratiques de fabrication (BPF). En outre, l'étiquetage du vaccin doit contenir une description conforme, permettant aux prestataires de soins de santé de définir son utilisation spécifique, y compris les risques potentiels, pour une communication et une administration publique efficaces. Après l'homologation, la surveillance continue du vaccin et de sa production, y compris des inspections régulières de conformité aux BPF, persiste aussi longtemps que le fabricant détient la licence. Cette surveillance peut impliquer la soumission de données supplémentaires à la FDA concernant les tests d'activité, de sécurité et de pureté pour chaque étape de la fabrication du vaccin.

Inde

En Inde, le contrôleur général des médicaments, qui dirige l'Organisation centrale de contrôle des normes pharmaceutiques (l'autorité nationale de réglementation des cosmétiques, des produits pharmaceutiques et des dispositifs médicaux), est chargé d'approuver les licences pour des catégories de médicaments spécifiques. Ceux-ci incluent les vaccins et autres produits médicaux comme le sang ou les produits sanguins, les liquides intraveineux et les sérums.

Surveillance post-commercialisation

Jusqu'à ce qu'un vaccin soit largement adopté par le public, l'ensemble des événements indésirables potentiels peuvent rester non caractérisés, obligeant les fabricants à entreprendre des études de phase IV pour une surveillance post-commercialisation lors d'une utilisation publique étendue. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) collabore avec les États membres des Nations Unies pour établir et mettre en œuvre des protocoles de surveillance post-autorisation. Aux États-Unis, la Food and Drug Administration (FDA) utilise un système de notification des événements indésirables liés aux vaccins pour surveiller en permanence les problèmes de sécurité des vaccins tout au long de leur déploiement au sein de la population américaine.

Planification des vaccinations

Pour garantir une protection optimale, il est conseillé aux enfants de se faire vacciner rapidement une fois que leur système immunitaire est suffisamment mature pour susciter une réponse à des vaccins spécifiques. L’obtention d’une immunité complète nécessite souvent des doses de « rappel » supplémentaires, ce qui contribue au développement de programmes de vaccination complexes. Les recommandations sur le calendrier vaccinal mondial sont formulées par le Groupe consultatif stratégique d’experts, puis adaptées par les comités consultatifs nationaux. Ces adaptations au niveau national tiennent compte de divers facteurs locaux, notamment l’épidémiologie de la maladie, l’acceptation par le public de la vaccination, l’équité entre les populations locales et les limites programmatiques et financières existantes. Aux États-Unis, le Comité consultatif sur les pratiques d'immunisation (ACIP), qui conseille les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) sur les modifications du calendrier, préconise la vaccination systématique des enfants contre l'hépatite A, l'hépatite B, la polio, les oreillons, la rougeole, la rubéole, la diphtérie, la coqueluche, le tétanos, l'Haemophilus influenzae type b (HiB), la varicelle (varicelle), le rotavirus, la grippe, la méningococcie et la pneumonie.

Le nombre important de vaccins et de doses de rappel recommandés, pouvant atteindre 24 injections à l'âge de deux ans, a rendu difficile le respect complet des calendriers de vaccination. Pour atténuer la baisse des taux d'observance, divers systèmes de notification ont été mis en œuvre et de nombreux vaccins combinés, tels que le vaccin pentavalent et le vaccin RORV, sont désormais disponibles dans le commerce, offrant une protection contre plusieurs maladies simultanément.

Au-delà des calendriers de vaccination des nourrissons et des doses de rappel, de nombreux vaccins spécifiques sont conseillés pour d'autres groupes d'âge ou nécessitent une administration répétée tout au long de la vie d'un individu, généralement contre la rougeole, le tétanos, la grippe et la pneumonie. Les femmes enceintes subissent fréquemment un dépistage pour vérifier leur immunité durable contre la rubéole. Le vaccin contre le virus du papillome humain (VPH) est recommandé aux États-Unis depuis 2011 et au Royaume-Uni depuis 2009. Les directives de vaccination pour les personnes âgées se concentrent principalement sur la pneumonie et la grippe, étant donné leur risque de mortalité accru au sein de ce groupe démographique. En 2006, un vaccin ciblant le zona, une maladie causée par le virus varicelle-zona (virus de la varicelle) et affectant principalement les personnes âgées, a été introduit.

Le calendrier et la posologie des vaccinations peuvent être personnalisés en fonction de l'immunocompétence d'un individu. De plus, ces paramètres peuvent être optimisés pour le déploiement du vaccin à l'échelle de la population, en particulier lorsque l'approvisionnement est limité, comme pendant une pandémie.

Aspects économiques du développement de vaccins

Un défi économique important dans le développement de vaccins vient du fait que de nombreuses maladies nécessitant un vaccin de toute urgence, comme le VIH, le paludisme et la tuberculose, sont prédominantes dans les pays à faible revenu. Dans des contextes comme celui des États-Unis, les rendements financiers du développement de vaccins sont généralement modestes, tandis que les risques financiers et autres associés sont importants.

Historiquement, la majorité du développement de vaccins a été soutenue par des mécanismes de financement « poussés », provenant d'organismes gouvernementaux, d'établissements universitaires et d'organisations à but non lucratif. De nombreux vaccins ont démontré un rapport coût-efficacité élevé et des avantages significatifs pour la santé publique. Le volume de vaccins administrés a connu une augmentation spectaculaire au cours des dernières décennies. Cette augmentation, notamment en ce qui concerne la diversité des vaccins administrés aux enfants avant leur inscription à l'école, est probablement attribuable aux mandats et au soutien du gouvernement plutôt qu'à des incitations purement économiques.

Brevets sur les vaccins

Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), le principal obstacle à la production de vaccins dans les pays moins développés n'est pas les brevets de propriété intellectuelle. Au lieu de cela, les obstacles les plus importants sont les investissements financiers considérables, les exigences en matière d’infrastructures et les exigences en matière de main-d’œuvre qualifiée, essentielles à l’entrée sur le marché. Les vaccins sont des formulations biologiques complexes et, contrairement aux produits pharmaceutiques conventionnels sur ordonnance, il n’existe pas de véritables équivalents « génériques ». Tout vaccin fabriqué par une nouvelle installation doit être soumis à des tests cliniques complets par le producteur pour confirmer son innocuité et son efficacité. Même si des procédés technologiques spécifiques à la plupart des vaccins sont brevetés, ceux-ci peuvent souvent être contournés grâce au développement de méthodologies de fabrication alternatives. Cependant, un tel contournement nécessite une infrastructure de recherche et développement (R&D) solide et une main-d’œuvre compétente. Pour un nombre limité de vaccins relativement nouveaux, comme le vaccin contre le virus du papillome humain, les brevets peuvent en effet constituer un obstacle supplémentaire.

En 2021, face à la demande urgente d'augmentation de la production de vaccins pendant la pandémie de COVID-19, l'Organisation mondiale du commerce et divers gouvernements du monde ont évalué la faisabilité de renoncer aux droits de propriété intellectuelle et aux brevets pour les vaccins contre la COVID-19. Une telle mesure visait à « éliminer tous les obstacles potentiels à l'accès rapide à des produits médicaux abordables contre le COVID-19, y compris des vaccins et des médicaments, et à intensifier la fabrication et la fourniture de produits médicaux essentiels ».

Production de vaccins

La fabrication de vaccins s'écarte considérablement des autres méthodologies de production, notamment des procédés pharmaceutiques standards, principalement parce que les vaccins sont conçus pour être administrés à des millions de personnes, dont la plupart sont en bonne santé. Cette caractéristique inhérente nécessite un cadre de production exceptionnellement rigoureux, intégrant des obligations de conformité strictes qui dépassent considérablement celles imposées à d'autres produits.

La création d'une installation de fabrication de vaccins peut entraîner des coûts allant de 50 à 500 millions de dollars US, en fonction de l'antigène spécifique, et nécessite un équipement hautement spécialisé, ainsi que des salles blanches et des zones de confinement dédiées. En outre, il existe un déficit mondial en personnel possédant l’ensemble requis de compétences, d’expertise, de connaissances, de compétences et de dispositions essentielles pour faire fonctionner les chaînes de production de vaccins. À l'exception du Brésil, de la Chine et de l'Inde, les systèmes éducatifs de nombreux pays en développement ne parviennent souvent pas à générer un bassin suffisant de candidats qualifiés, obligeant les fabricants de vaccins de ces régions à employer du personnel expatrié pour maintenir leurs opérations.

La production de vaccins comprend plusieurs étapes distinctes, à commencer par la génération de l'antigène. Les virus sont généralement cultivés soit sur des cellules primaires, telles que des œufs de poule (par exemple, pour les vaccins contre la grippe), soit dans des lignées cellulaires continues, comme des cellules humaines cultivées (par exemple, pour les vaccins contre l'hépatite A). À l'inverse, les bactéries se propagent dans les bioréacteurs (par exemple, Haemophilus influenzae type b). De plus, des protéines recombinantes, dérivées de virus ou de bactéries, peuvent être produites à l'aide de levures, de cultures bactériennes ou d'autres cultures cellulaires.

Après la génération de l'antigène, l'antigène est isolé de ses cellules hôtes. Les antigènes viraux peuvent nécessiter une inactivation, potentiellement sans autre purification. En revanche, les protéines recombinantes nécessitent généralement des processus de purification approfondis, notamment l’ultrafiltration et la chromatographie sur colonne. La dernière étape implique la formulation du vaccin, dans laquelle des adjuvants, des stabilisants et des conservateurs sont incorporés selon les besoins. Les adjuvants servent à augmenter la réponse immunitaire à l'antigène, les stabilisants prolongent la durée de conservation du produit et les conservateurs facilitent l'utilisation de flacons multidoses. Le développement et la production de vaccins combinés présentent de plus grands défis en raison d'incompatibilités et d'interactions potentielles entre les différents antigènes et autres constituants.

La phase ultime de la fabrication des vaccins avant la distribution est appelée « remplissage et finition », qui englobe les processus de distribution des vaccins dans des flacons et leur emballage ultérieur pour l'expédition. Malgré sa simplicité conceptuelle dans la séquence globale de fabrication, cette étape constitue souvent un goulot d'étranglement important dans la distribution et l'administration plus larges des vaccins.

Les méthodologies de production de vaccins progressent continuellement. Les cellules de mammifères cultivées devraient prendre une importance croissante par rapport aux substrats traditionnels comme les œufs de poule, en raison de leur productivité accrue et de leur sensibilité réduite aux problèmes de contamination. La technologie de recombinaison, qui facilite la création de vaccins génétiquement détoxifiés, devrait devenir plus répandue pour les vaccins bactériens utilisant des anatoxines. De plus, les vaccins combinés devraient incorporer des quantités réduites d'antigènes, atténuant ainsi les interactions indésirables grâce à l'application de modèles moléculaires associés aux agents pathogènes.

Fabricants de vaccins

Le marché mondial des vaccins est dominé par de grandes sociétés pharmaceutiques, notamment Merck, Sanofi, GlaxoSmithKline, Pfizer et Novartis, qui représentaient collectivement 70 % des ventes de vaccins concentrées dans l'Union européenne et aux États-Unis en 2013. La création d'installations de fabrication de vaccins nécessite des investissements en capital importants, allant de 50 millions de dollars à 300 millions de dollars, avec des périodes de construction s'étendant généralement sur 4 à 6 ans. L’ensemble du processus de développement d’un vaccin, de la recherche à la commercialisation, prend généralement entre 10 et 15 ans. Les pays en développement, en particulier le Brésil, l’Inde et la Chine, contribuent de plus en plus à l’approvisionnement en vaccins, en particulier sous forme de formulations plus anciennes, dans leurs régions respectives. Les fabricants de vaccins indiens sont reconnus comme les plus avancés parmi les pays en développement, comme en témoigne le Serum Institute of India. Cette institution est l'un des principaux producteurs mondiaux en termes de volume de dose et un innovateur en matière de processus de fabrication, ayant récemment multiplié par 10 à 20 l'efficacité de la production de vaccins contre la rougeole grâce à l'adoption de la culture cellulaire MRC-5 au lieu des œufs de poule traditionnels. Le secteur manufacturier chinois, notamment Sinopharm (CNPGC), se concentre principalement sur la satisfaction de la demande intérieure, fournissant plus de 85 % des doses de 14 vaccins distincts dans le pays. Le Brésil progresse également vers l'autosuffisance en matière d'approvisionnement en vaccins, en tirant parti du transfert de technologie en provenance de pays plus développés.

Systèmes de distribution de vaccins

L'injection reste une méthode prédominante pour administrer des vaccins dans le corps humain.

Le développement continu de nouveaux systèmes d'administration de vaccins est prometteur pour améliorer à la fois la sécurité et l'efficacité administrative des vaccinations. Les voies de recherche actuelles englobent des technologies telles que les liposomes et l'ISCOM (complexe immunostimulant).

Formulations de vaccins oraux

Les vaccins oraux représentent une avancée significative dans les technologies d’administration des vaccins. Les premiers efforts visant à développer des formulations de vaccins oraux au début du XXe siècle ont donné des résultats incohérents, en particulier dans un contexte de scepticisme quant à la faisabilité de vaccins antibactériens oraux efficaces. Néanmoins, dans les années 1930, l'intérêt scientifique pour l'efficacité prophylactique des vaccins oraux, comme contre la fièvre typhoïde, a commencé à s'intensifier.

L'efficacité d'un vaccin oral contre la polio a été notamment démontrée même lorsqu'il était administré par du personnel volontaire dépourvu de formation médicale formelle, soulignant sa facilité et son efficacité de déploiement. Les vaccins oraux efficaces offrent plusieurs avantages distincts, notamment l’élimination des risques de contamination sanguine. De plus, les vaccins oraux peuvent être formulés sous forme de solides, qui présentent généralement une plus grande stabilité et une sensibilité réduite aux dommages ou à la détérioration due au gel pendant le transport et le stockage. Cette stabilité accrue atténue le recours à une « chaîne du froid » (l'infrastructure logistique nécessaire pour maintenir les vaccins dans une plage de température spécifique depuis la production jusqu'à l'administration), réduisant ainsi potentiellement les coûts globaux des vaccins.

Technologie des vaccins micro-aiguilles

L'approche par micro-aiguilles, actuellement en cours de développement, implique un ensemble de projections pointues conçues pour faciliter les voies d'administration des vaccins directement à travers la peau.

Vaccins par patch cutané

Un système expérimental d'administration de vaccins sans aiguille, actuellement en phase de tests sur les animaux, utilise un patch cutané de la taille d'un tampon ressemblant à un pansement adhésif. Ce patch intègre environ 20 000 projections microscopiques par centimètre carré. Cette méthode d'administration cutanée a le potentiel d'améliorer l'efficacité de la vaccination tout en réduisant simultanément la dose de vaccin requise par rapport à l'injection traditionnelle.

Applications en médecine vétérinaire

La vaccination des animaux a un double objectif : prévenir la contraction des maladies au sein des populations animales et atténuer la transmission des maladies zoonotiques aux humains. Des protocoles de vaccination de routine sont établis pour les animaux de compagnie et le bétail. En outre, les efforts de vaccination s'étendent parfois aux populations d'animaux sauvages, souvent par le biais de la distribution d'aliments contenant des vaccins dans les zones sensibles aux épidémies, une stratégie notamment utilisée pour tenter de contrôler la rage chez les ratons laveurs.

Dans les régions où la rage est endémique, la vaccination canine contre la rage peut être une condition préalable légale. D'autres vaccinations canines courantes ciblent des maladies telles que la maladie de Carré, le parvovirus canin, l'hépatite infectieuse canine, l'adénovirus-2, la leptospirose, la Bordetella, le virus parainfluenza canin et la maladie de Lyme, entre autres.

Des cas de vaccins vétérinaires administrés à des humains, intentionnellement ou par inadvertance, ont été enregistrés, entraînant parfois des maladies, en particulier la brucellose. Néanmoins, la documentation de ces événements est rare et les recherches approfondies sur la sécurité et les résultats de telles applications restent limitées. L'introduction de méthodes de vaccination par aérosol en milieu vétérinaire a probablement contribué à une augmentation récente de l'exposition humaine aux agents pathogènes zoonotiques, notamment Bordetella bronchiseptica, que l'on ne trouve généralement pas chez les hôtes humains. Pour certains agents pathogènes, comme la rage, le vaccin vétérinaire correspondant peut être considérablement plus rentable, par ordre de grandeur, que son homologue humain.

Vaccins DIVA

Les vaccins DIVA (Différenciation des animaux infectés des animaux vaccinés), également appelés vaccins SIVA (Ségrégation des animaux infectés des animaux vaccinés), permettent de faire la distinction entre les animaux infectés et ceux vaccinés. Ces vaccins sont conçus pour être dépourvus d'au moins un épitope présent dans le micro-organisme de type sauvage correspondant. Un test diagnostique complémentaire, conçu pour détecter les anticorps dirigés contre cet épitope spécifique manquant, facilite la détermination de l'infection ou du statut vaccinal d'un animal.

Les vaccins DIVA initiaux, auparavant connus sous le nom de vaccins marqueurs jusqu'à leur changement de marque sous le nom de vaccins DIVA en 1999, ainsi que leurs tests de diagnostic associés, ont été mis au point par J. T. van Oirschot et son équipe de recherche à l'Institut vétérinaire central de Lelystad, aux Pays-Bas. Leurs investigations ont révélé que certains vaccins établis ciblant la pseudorage, également appelée maladie d'Aujeszky, possédaient des délétions dans leur génome viral, notamment le gène gE. Des anticorps monoclonaux ont ensuite été générés pour cibler cette suppression, et ceux-ci ont été utilisés pour créer un ELISA capable de détecter les anticorps contre gE. En outre, des vaccins innovants gE-négatifs ont été conçus par modification génétique. Suivant une méthodologie similaire, les vaccins DIVA et leurs tests de diagnostic correspondants ont été formulés pour lutter contre les infections à herpèsvirus bovin1.

La stratégie DIVA a été mise en œuvre efficacement dans plusieurs pays, conduisant à l'éradication réussie du virus de la pseudorage à l'intérieur de leurs frontières. Les populations porcines ont été soumises à une vaccination intensive et à une surveillance continue via le test de diagnostic associé, les animaux infectés étant ensuite éliminés des troupeaux. Dans des applications pratiques, les vaccins DIVA contre l’herpèsvirus bovin1 sont également largement utilisés. D'importantes initiatives de recherche et de développement sont actuellement en cours pour étendre l'application du principe DIVA à un spectre plus large de maladies infectieuses, notamment la peste porcine classique, la grippe aviaire, l'Actinobacillus pleuropneumonia et les infections à Salmonella dans les populations porcines.

Historique

Avant l'avènement de la vaccination utilisant du matériel anti-variole (immunisation hétérotypique), la variole était évitable grâce à une variole intentionnelle avec le virus de la variole. L'historien Joseph Needham a postulé que les taoïstes en Chine se sont livrés à une forme d'inoculation dès le 10ème siècle, transmettant cette connaissance via la tradition orale ; cependant, l'affirmation de Needham a été critiquée en raison de l'absence de documents écrits détaillant la pratique. La première application documentée de la variolation est également attribuée aux Chinois, avec des enregistrements remontant au XVe siècle. Cela impliquait une technique connue sous le nom d'« insufflation nasale », dans laquelle de la poudre de variole, généralement des croûtes, était soufflée dans les narines. Diverses méthodologies d'insufflation ont été documentées à travers la Chine aux XVIe et XVIIe siècles. En 1700, la Royal Society de Londres reçut deux récits concernant la pratique chinoise d'inoculation : un de Martin Lister, basé sur un rapport d'un employé de la Compagnie des Indes orientales en Chine, et un autre de Clopton Havers. En France, Voltaire a noté que les Chinois pratiquaient la variolation depuis « ces cent ans ».

À son retour en Angleterre en 1721, Mary Wortley Montagu, après avoir observé une variolation en Turquie, fit en sorte que sa fille de quatre ans subisse l'intervention en présence de médecins de la Cour royale. Plus tard la même année, Charles Maitland a réalisé une variolation expérimentale sur six détenus de la prison de Newgate à Londres. Cette expérience s’est avérée fructueuse et a rapidement suscité l’intérêt de la famille royale, qui a ensuite endossé la procédure. Néanmoins, en 1783, le prince Octave de Grande-Bretagne succomba à la mort plusieurs jours après avoir été vacciné.

En 1796, le médecin Edward Jenner a mené une expérience en extrayant du pus d'une laitière atteinte de la variole de la vache et en l'inoculant à un garçon de 8 ans, James Phipps. Six semaines plus tard, Jenner a exposé Phipps à la variole, observant par la suite que le garçon n'avait pas contracté la maladie. Développant ces découvertes, Jenner a publié en 1798 que son vaccin était sans danger pour les populations pédiatriques et adultes et pouvait être transmis de personne à personne, atténuant ainsi la dépendance à l'égard d'approvisionnements incohérents provenant de bovins infectés. En 1804, l'expédition espagnole de vaccination contre la variole de Balmis a utilisé cette technique de transfert bras à bras lors de sa mission dans les colonies espagnoles du Mexique et des Philippines, contournant le défi selon lequel la viabilité du vaccin était limitée à 12 jours in vitro. L'expédition a spécifiquement utilisé la variole de la vache. Étant donné que la vaccination contre la variole de la vache présentait nettement moins de risques que l'inoculation contre la variole, cette dernière pratique, malgré sa prévalence en Angleterre, fut interdite en 1840.

S'appuyant sur les travaux fondateurs de Jenner, Louis Pasteur a été le pionnier de la deuxième génération de vaccins dans les années 1880, en développant des vaccins contre le choléra du poulet et l'anthrax. À partir de la fin du XIXe siècle, les vaccins sont devenus un symbole de prestige national, ce qui a conduit à la mise en œuvre de politiques nationales de vaccination et à l’adoption d’une législation sur la vaccination obligatoire. En 1931, Alice Miles Woodruff et Ernest Goodpasture ont démontré la culture réussie du virus de la variole aviaire dans des œufs de poule embryonnés. Cette découverte a rapidement incité les scientifiques à propager d'autres virus à l'aide d'œufs, une méthode qui a joué un rôle déterminant dans la création du vaccin contre la fièvre jaune en 1935 et du vaccin contre la grippe en 1945. En 1959, les milieux de croissance et la culture cellulaire ont remplacé les œufs comme principale méthode de propagation virale dans la production de vaccins.

Le XXe siècle a marqué une période de progrès significatifs en vaccinologie, caractérisée par l'introduction de nombreux vaccins efficaces, tels que ceux ciblant la diphtérie, rougeole, oreillons et rubéole. Les étapes clés incluent le développement du vaccin contre la polio dans les années 1950 et l’éradication mondiale de la variole tout au long des années 1960 et 1970. Maurice Hilleman s'est distingué comme le développeur de vaccins le plus prolifique du XXe siècle. Malgré la prévalence croissante des vaccins, l’appréciation du public pour leur impact a parfois diminué. Néanmoins, des vaccins efficaces contre plusieurs maladies graves, notamment l'herpès simplex, le paludisme, la gonorrhée et le VIH, continuent d'être recherchés.

Générations de vaccins

Les vaccins de première génération comprennent des préparations à base d'organismes entiers, existant soit sous forme vivante atténuée, soit sous forme inactivée (tuée). Les vaccins vivants atténués, illustrés par ceux contre la variole et la polio, sont capables de provoquer des réponses robustes des lymphocytes T tueurs (T_C ou CTL), des réponses des lymphocytes T auxiliaires (T_H) et une immunité humorale. Cependant, les agents pathogènes atténués comportent le risque inhérent de revenir à un état virulent, pouvant potentiellement provoquer des maladies chez les personnes immunodéprimées, comme celles atteintes du SIDA. À l’inverse, les vaccins inactivés atténuent ce risque mais sont incapables d’induire des réponses spécifiques des lymphocytes T tueurs et peuvent s’avérer inefficaces contre certaines maladies.

Les vaccins de deuxième génération ont été conçus pour atténuer les risques associés aux vaccins vivants. Ces vaccins sous-unitaires sont composés d’antigènes protéiques spécifiques, tels que les anatoxines tétanique ou diphtérique, ou de composants protéiques recombinants, comme l’antigène de surface de l’hépatite B. Ils stimulent efficacement les réponses T_H et anticorps, mais n'induisent pas de réponses de lymphocytes T tueurs.

Les vaccins de troisième génération englobent des plateformes de vaccins à ARN et à ADN. En 2016, un vaccin à ADN ciblant le virus Zika a commencé ses essais aux National Institutes of Health. Parallèlement, Inovio Pharmaceuticals et GeneOne Life Science ont lancé des essais distincts pour un vaccin à ADN alternatif contre le Zika à Miami. En 2016, la fabrication à grande échelle de ces vaccins restait un défi non résolu. Des essais cliniques de vaccins à ADN destinés à prévenir le VIH sont actuellement en cours. Les vaccins à ARNm, illustrés par le BNT162b2, ont été développés en 2020 avec le soutien de l’opération Warp Speed ​​et ont été largement déployés pour lutter contre la pandémie de COVID-19. En 2021, Katalin Karikó et Drew Weissman ont reçu le prix Horwitz de l'Université de Columbia pour leurs contributions révolutionnaires à la technologie des vaccins à ARNm.

Tendances actuelles

Depuis au moins 2013, les chercheurs se sont concentrés sur le développement de vaccins synthétiques de troisième génération grâce à la reconstruction des structures externes virales, dans l'espoir que cette approche pourrait atténuer la résistance aux vaccins.

Les principes régissant la réponse immunitaire sont désormais appliqués pour développer des vaccins personnalisés contre diverses maladies humaines non infectieuses, notamment les cancers et les maladies auto-immunes. Par exemple, le vaccin expérimental CYT006-AngQb a été exploré comme agent thérapeutique potentiel contre l’hypertension. Les facteurs d'influence dans les tendances en matière de développement de vaccins comprennent les progrès de la médecine translationnelle, les changements démographiques, la science réglementaire et les considérations sociopolitiques et culturelles.

Les plantes comme bioréacteurs dans la fabrication de vaccins

Le concept de production de vaccins à partir de plantes transgéniques est apparu en 2003. Des espèces végétales spécifiques, notamment le tabac, la pomme de terre, la tomate et la banane, peuvent être génétiquement modifiées pour exprimer les composants du vaccin adaptés à l'administration humaine. Notamment, en 2005, des bananes ont été modifiées pour produire un vaccin humain ciblant l'hépatite B.

Hésitance à la vaccination

L'hésitation à la vaccination est définie comme une réticence ou un refus d'accepter la vaccination, même lorsque les services de vaccination sont accessibles. Ce phénomène englobe le rejet pur et simple des vaccins, les calendriers de vaccination retardés, l’acceptation conditionnelle avec des doutes persistants quant à leur efficacité ou à leur sécurité, ou la vaccination sélective contre des maladies spécifiques. Un consensus scientifique écrasant affirme la sécurité générale et l’efficacité des vaccins. Souvent, l’hésitation à la vaccination contribue aux épidémies de maladies évitables par la vaccination et aux décès qui y sont associés. Par conséquent, l'Organisation mondiale de la santé a désigné l'hésitation à la vaccination comme l'une des dix principales menaces sanitaires mondiales en 2019.

Références

Hall E, Wodi AP, Hamborsky J, Morelli V, Schillie S, éd. (2021). Épidémiologie et prévention des maladies évitables par la vaccination (14e éd.). Washington D.C. : Centres américains pour le contrôle et la prévention des maladies (CDC).

• Hall E, Wodi AP, Hamborsky J, Morelli V, Schillie S, éd. (2021). Épidémiologie et prévention des maladies évitables par la vaccination (14e éd.). Washington D.C. : Centres américains de contrôle et de prévention des maladies (CDC).
  • Vaccination, maladies évitables par la vaccination et transition vers la polio Organisation mondiale de la Santé
  • Ce site Web a été mis en avant par Genetic Engineering & Biotechnology News dans sa rubrique « Le meilleur du Web » en janvier 2015. « L'histoire des vaccins ». Le meilleur du Web. Génie génétique - Actualités sur la biotechnologie. Vol. 35, non. 2. 15 janvier 2015. p. 38.
  • L'histoire des vaccins, du Collège des médecins de Philadelphie

    Ce site Web a été mis en valeur par Genetic Engineering & Biotechnology News dans sa section « Le meilleur du Web » en janvier 2015. Voir : "The History of Vaccines". Le meilleur du Web. Génie génétique & Actualités sur la biotechnologie. Vol. 35, non. 2. 15 janvier 2015. p. 38.