31 Mar Suivre les queues enrobées de sucre des anticorps

En analysant et en comparant les anticorps produits chez des personnes malades, en voie de guérison et vaccinées, les scientifiques de Weizmann démontrent différents modes d’immunité contre le COVID-19.

Décembre 2021 a marqué le premier anniversaire des premières injections de vaccin contre le SRAS-CoV-2 administrées en dehors des essais cliniques. « Lorsque les vaccins ont été introduits, cela a changé la donne dans nos efforts de recherche également », explique le Dr Rony Dahan, du Département d’Immunologie de l’Institut Weizmann des Sciences. Pour le Dr Dahan, qui était déjà en train d’étudier les anticorps produits par les personnes infectées par le SRAS-CoV-2, les nouveaux vaccins ont offert une opportunité de recherche : étudier les effets de l’immunisation à deux niveaux – lorsqu’elle se produit naturellement, après l’exposition au virus, et lorsqu’elle est provoquée par un vaccin. 

Au cours du processus d’immunisation, qu’il soit naturel ou provoqué par la vaccination, 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 « Y » 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, une sorte d’étiquettes moléculaires qui identifient les cellules infectées et endommagées afin d’activer la réponse immunitaire et de les éliminer. 

(de gauche à droite) Dr Tali Feferman, Dr Inbal Farkash, et Dr Rony Dahan. Tailgating COVID-19

Lorsque 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 s’est particulièrement intéressé à la caractérisation des types d’anticorps produits en réponse au SRAS-CoV-2.

Le Dr Dahan et son équipe, dirigée par le Dr Tali Feferman, chercheur associé, et le Dr Inbal Farkash, médecin en médecine interne et désormais également doctorant, ont commencé par étudier les anticorps isolés à partir d’échantillons de sang de personnes qui s’étaient rétablies du COVID-19 ou qui se trouvaient à divers stades actifs de la maladie. 

Plusieurs mois plus tard, lorsque les vaccinations ont été introduites à l’échelle nationale, ils ont constitué un second groupe d’étude composé de personnes qui n’avaient pas encore contracté le COVID-19 au moment du lancement de l’étude. Ces participants ont reçu deux doses du vaccin à ARN messager Pfizer-BioNTech, selon le protocole de vaccination standard. Les anticorps obtenus des personnes inoculées ont ensuite été analysés deux fois : deux semaines après la première injection – au début de la réponse anticorps, lorsque les anticorps commencent à être détectables dans le sang – et deux semaines après la deuxième injection, lorsque les anticorps atteignent leur niveau maximal. En raison de la large tranche d’âge des participants inclus dans le second groupe – des adultes âgés de 24 à 94 ans – l’équipe de recherche a également pu examiner comment l’âge pouvait affecter la réponse en anticorps. 

Conformément aux directives nationales en matière de vaccination en vigueur à 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 courrier à la communauté Weizmann, appelant les participants éligibles à se joindre à l’étude », dit Feferman, « et nous nous sommes retrouvés rapidement débordés de réponses de chercheurs et d’employés de Weizmann, actuels ou retraités. Les retraités étaient impatients d’apporter une nouvelle fois 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 en tant que médiateurs de la communication avec les autres éléments de la réponse immunitaire. Cette communication se fait par l’intermédiaire d’une partie de l’anticorps, appelée « domaine Fc », située à sa « queue » (la barre verticale du « Y »). 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 doit être leur prochaine étape. Par exemple, différentes combinaisons de petites molécules de sucre et leur disposition le long de la « queue » vont stimuler différents types de cellules et déterminer le résultat de leur communication.

L’équipe de recherche pendant la procédure d’échantillonnage des anticorps

Les chercheurs ont constaté que l’empreinte digitale des anticorps antiviraux (la disposition exacte des sucres sur leur queue) différait entre les patients atteints de COVID-19 léger et sévère, et entre les personnes en voie de guérison et les personnes vaccinées. Non seulement différents types d’anticorps étaient produits dans chaque groupe, mais les anticorps variaient dans la manière dont ils remplissaient certaines de leurs fonctions. De plus, des motifs d’enrobage de sucre distincts ornaient la queue des anticorps de chaque groupe, ce qui a également contribué à la variété des tâches qu’ils étaient capables d’accomplir. Dans l’ensemble, les différentes caractéristiques du domaine de la queue, tant structurelles que fonctionnelles, semblent affecter la quantité, la qualité et le mode de protection obtenus par la vaccination, par rapport à l’immunisation naturelle. 

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

Le plus important est sans doute que les chercheurs ont pu identifier des anticorps antiviraux distincts dans le groupe vacciné, qui portaient des motifs de molécules de sucre très différents de ceux des patients COVID-19 actifs ou en voie de guérison. Il en résulte 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, comparés à ceux trouvés chez les patients en convalescence ou actifs, indiquent une immunisation robuste », conclut Dahan. 

Cette étude ouvre la voie à une compréhension plus approfondie de la manière 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 améliorer le traitement et la conception des vaccins. 

L’étude a été menée en collaboration avec le de Botton Institute for Protein Profiling et le Nancy and Stephen Grand Israel National Center for Personalized Medicine.