Comprendre les
maladies infectieuses
Comprendre les maladies infectieuses

Comment prévenir les maladies infectieuses ?

La vaccination : un bénéfice individuel et collectif.
La vaccination : un bénéfice individuel et collectif. © Pixabay

Les trois principaux moyens pour se protéger contre les maladies infectieuses sont : la vaccination, des traitements médicamenteux préventifs, des mesures d’hygiène et de protection.

La vaccination sauverait trois millions de vies par an, principalement des enfants, estime l'Organisation mondiale de la santé (OMS). Elle constitue l’intervention en santé publique la plus efficace du XXe siècle après l'accès à l'eau potable. Au CEA de Fontenay-aux-Roses, les chercheurs testent l’efficacité de "candidats vaccins" et de traitements préventifs conçus en amont. Ils étudient la réponse immunitaire à la vaccination.

Il n’existe pas encore de vaccins contre certaines maladies infectieuses et l’efficacité de certains vaccins existant peut être optimisée. Des virus mutent constamment et demandent d’adapter des vaccins existant ou d’en créer de nouveaux. Tous ces enjeux ouvrent de larges perspectives à la recherche.

Le principe de la vaccination

La vaccination consiste à inoculer à une personne en bonne santé un agent pathogène rendu inoffensif, ou un fragment de cet agent, de manière à stimuler une réponse immunitaire : l'organisme découvre le pathogène, le mémorise et développe des défenses, notamment des anticorps, se préparant ainsi à lutter contre une réelle infection.

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L'injection d'un pathogène inoffensif ou d'un fragment de pathogène lors de la vaccination déclenche les différentes étapes de la réponse immunitaire. En cas de réelle infection, le pathogène sera très vite reconnu et la réponse du système immunitaire sera immédiate et intense. L'infection sera alors contrôlée, avant toute manifestation clinique de la maladie.
L'injection d'un pathogène inoffensif ou d'un fragment de pathogène lors de la vaccination déclenche les différentes étapes de la réponse immunitaire. En cas de réelle infection, le pathogène sera très vite reconnu et la réponse du système immunitaire sera immédiate et intense. L'infection sera alors contrôlée, avant toute manifestation clinique de la maladie.

Les différents vaccins

Les vaccins peuvent contenir l’agent infectieux entier rendu inoffensif, ou seulement des fragments de celui-ci débarrassés d'éléments indésirables, pour apprendre au système immunitaire à reconnaître le pathogène entier. Les vaccins constitués de fragments d’agent pathogène sont dits "sous-unitaires".


1 - Les vaccins à virus inactivé

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© F. Martinon / BioRender

Pour les vaccins constitués de l’agent infectieux entier, la toxicité est préalablement éliminée par inactivation à l’aide d’un traitement chimique ou à la chaleur : l'agent infectieux inactivé garde l'apparence d'un virus, mais n'en a plus le comportement. Cela suffit pour que le système immunitaire fabrique ses défenses et montre une réponse efficace.

Les vaccins contre la grippe sont des vaccins à virus inactivés.

2 - Les vaccins à virus atténué

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Le caractère pathogène de l'agent infectieux peut aussi être atténué par sa mise en culture dans des conditions particulières : le pathogène se comporte alors comme un virus, mais il est rendu incapable de se multiplier dans l'organisme. Le système immunitaire peut ainsi développer ses défenses sans risque de maladie. Ce type de vaccins permet de déclencher de fortes réponses immunitaires et s’avère de ce fait extrêmement efficace, mais leur mise au point prend du temps.

> Le vaccin contre la rougeole est un vaccin à virus atténué.

3 - Les vaccins protéiques

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Ce sont des vaccins sous unitaires contenant une protéine ou un fragment de protéine de l’agent pathogène. Ces protéines sont obtenues en laboratoire par culture de cellules génétiquement modifiées. On parle alors de protéine recombinante. Pour améliorer leur efficacité, les vaccins protéiques sont combinés à des adjuvants qui stimulent la réponse immunitaire.

> Le vaccin contre l'hépatite B est un vaccin protéique.

4 - Les vaccins à vecteur viral

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Le vaccin contient un virus vivant inoffensif incapable de se multiplier (par exemple dérivé d’un adénovirus débarrassé de son contenu) portant le gène qui permettra la fabrication de la protéine vaccinale directement dans l’organisme.

> Les vaccins AstraZeneca-Oxford et Johnson & Johnson contre la Covid-19 sont des vaccins à vecteur viral.

5 - Les vaccins à acide nucléique (ADN ou ARN)

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Ces vaccins contiennent une instruction génétique sous forme de fragments d’ADN ou d’ARN produits en laboratoire. Ce sont les cellules de l’individu vacciné qui produisent directement la protéine capable de stimuler la réponse immunitaire, en "lisant" cette instruction.

> Les vaccins Pfizer/BioNTech et Moderna contre la Covid-19 sont des vaccins à ARN.



Les étapes de la conception d’un vaccin

La recherche vaccinale a pour objectifs de développer de nouveaux vaccins et d’améliorer la tolérance et l’efficacité des vaccins existant.

La conception d'un vaccin prend généralement plusieurs années. Elle comporte sensiblement les mêmes étapes que celles suivies pour développer un médicament, avec la particularité qu'un vaccin est généralement injecté à une personne en bonne santé pour la protéger d'une possible exposition future à un pathogène. Les étapes d'évaluation d'innocuité et d'efficacité sont longues (5 à 10 ans) et incluent de nombreux volontaires. Dans le cas de la vaccination contre la Covid-19, ce délai a été raccourci grâce à des efforts collaboratifs et financiers sans précédent au plan mondial.

Schéma de développement d'un vaccin traditionnel.
Schéma de développement d'un vaccin traditionnel. © IDMIT / CEA

Étape 1 : les recherches exploratoires

La première étape consiste en des travaux in silico et in vitro destinés à identifier et caractériser l’agent pathogène, ainsi que les mécanismes qui concourent à l’infection et à la mise en place de la défense immunitaire. Les chercheurs identifient les "domaines" des protéines du pathogène (l'antigène) permettant l’induction d’une réponse immunitaire neutralisante et celles présentant des effets toxiques.

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Étape 2 : les essais précliniques

La première étape consiste en des travaux in silico et in vitro destinés à identifier et caractériser l’agent pathogène, ainsi que les mécanismes qui concourent à l’infection et à la mise en place de la défense immunitaire. Les chercheurs identifient les "domaines" des protéines du pathogène (l'antigène) permettant l’induction d’une réponse immunitaire neutralisante et celles présentant des effets toxiques.La deuxième étape consiste à produire des candidats vaccins et à évaluer leur innocuité et efficacité in vivo à l’aide de modèles animaux qui reproduisent l'essentiel des caractéristiques de l'infection humaine. À l’issue de ces essais, le candidat vaccin présentant les meilleures caractéristiques protectrices (innocuité, qualité de la réponse immunitaire, efficacité de la protection) pourra être testé chez l'humain. Les études précliniques d'innocuité et toxicité chez l'animal sont réglementaires et obligatoires avant la mise en place de toute étude clinique.

Étape 3 : les essais cliniques

Vient enfin l’étape du développement clinique sur l'humain, elle-même divisée en trois phases :

  • phase 1 : des études préliminaires portant sur l’innocuité du vaccin et son aptitude à induire la réponse immunitaire sont effectuées sur un petit nombre de volontaires sains (environ 10/30 personnes)
  • phase 2 : l’efficacité, la sécurité et la dose nécessaire à administrer sont testées sur un nombre plus grand d’individus (au moins 100 personnes) dont la tolérance au vaccin est étroitement surveillée
  • phase 3 : un essai d’efficacité en situation réelle est réalisé à grande échelle (plusieurs milliers de volontaires) pour évaluer l'impact sur le nombre d'infections.
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Étape 4 : pharmacovigilance

Des études de pharmacovigilance post-commercialisation sont initiées tandis que le vaccin est déjà disponible sur le marché. À ce stade, la sécurité et les effets secondaires liés au vaccin sont surveillés de près, pendant des années.


Les défis de la vaccination et de la recherche vaccinale

Depuis plus d’un siècle, la vaccination a permis de préserver des dizaines de millions de vies. La recherche doit se poursuivre.

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Les vaccins, des produits de santé pas comme les autres

Les vaccins sont des produits de santé particuliers : ils sont destinés à des personnes en bonne santé pour les protéger d'un risque d'infection, parfois modéré. La recherche vaccinale fait donc face à différents défis, qui impliquent d'importants investissements en terme de temps, et de finances :

  • La balance bénéfice-risque : cette comparaison du risque potentiel d’un traitement avec ses bénéfices est bien plus difficile à évaluer dans le cas des vaccins que pour des traitements qui concernent des patients en souffrance, prêts à accepter des effets secondaires parfois lourds. Pour détecter des effets indésirables rares, les essais cliniques sur les vaccins doivent inclure de nombreux volontaires, sur des périodes longues. Ces étapes très coûteuses expliquent en grande partie les délais importants de développement des vaccins en temps de "paix épidémique"
  • L'efficacité :
    • à l'échelle individuelle : certaines infections, contre lesquelles on souhaite protéger les populations grâce à la vaccination, ont une faible incidence. Pour évaluer l'efficacité du vaccin à contrôler la maladie induite par le pathogène, il est alors nécessaire d'impliquer un grand nombre de volontaires dans les essais cliniques : c'est la seule façon d'obtenir des analyses statistiques fiables et robustes. Cette contrainte allonge considérablement les délais (parfois de plusieurs années) et les coûts (parfois de l'ordre du milliard d'euros) de développement
    • à l'échelle de la population : pour contrôler la circulation d'un pathogène, il faut vacciner une large proportion de la population. La couverture vaccinale nécessaire peut varier de 70 à 90%.
  • La disponibilité : pour de nombreuses pathologies, il n'existe pas encore de vaccin (SIDA, paludisme,…). Les enjeux de la recherche sont considérables et demandent des investissements importants sur le très long terme.
  • Le vaccin idéal empêcherait, à un prix abordable pour la société, pour toute la vie et en une seule injection, toute infection par le pathogène ciblé, même asymptomatique. Les défis sont :
    • d'améliorer la durée de protection induite par le vaccin, pour limiter les rappels de vaccination
    • d'adapter les vaccins à l'évolution des variants, pour empêcher les pathogènes d'échapper aux effets des vaccins et couvrir l'ensemble des variants d'un pathogène (grippe, SARS−CoV−2).

Approfondir les connaissances et développer les technologies

Les défis de la recherche vaccinale ne pourront être relevés qu'en approfondissant les connaissances sur les pathogènes, les maladies infectieuses et les réponses immunitaires induites. C'est la condition pour être en mesure de faire face à l'émergence de nouvelles maladies ou lutter plus efficacement encore contre les maladies plus anciennes. La recherche doit continuer à innover avec des technologies et des stratégies vaccinales qui permettront de réduire les délais nécessaires à la mise au point de nouveaux vaccins, et à l'amélioration des vaccins existants.