INFECTIOUS DISEASE

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IMMUNOLOGIE – CHAPITRE QUATORZE
IMMUNISATION
 

Abdul Ghaffar, Ph.D.
Emertius Professor of Pathology, Microbiology and Immunology
University of South Carolina

Tariq Haqqi, Ph.D.
Professor of Anatomy and Neurobiology
Northeast Ohio Medical University

Denis Hudrisier, Ph.D.
Centre national de la recherche scientifique (CNRS) · Institute of Pharmacology and Structural Biology
Université de Toulouse

 

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LECTURE:
Male et al. Immunology
7ème édition, chapître 18
 

 
OBJECTIFS DU COURS
Connaître la différence entre immunisation passive et active et leurs exemples
Distinguer les modes d’immunisation naturels et artificiels
Connaître les applications et les problèmes de l’immunisation artificielle passive
Connaître les applications et les problèmes de l’immunisation artificielle active
Connaître les approches modernes d’immunisation
 

L’immunisation est un moyen d'assurer une protection spécifique contre de nombreux agents pathogènes courants en stimulant le système immunitaire de l'organisme afin qu’il produise soit des anticorps (immunité à médiation humorale) contre l'agent pathogène (ou contre des toxines produites par l'agent pathogène) soit des cellules T qui peuvent assurer l'immunité à médiation cellulaire.

Le type d'immunité nécessaire pour neutraliser un agent pathogène spécifique dépend du site où se localise l'agent pathogène ainsi que des mécanismes de sa pathogénicité. Par exemple, certains agents pathogènes causent des maladies en sécrétant des exotoxines. Dans ce cas, le seul mécanisme immunitaire efficace contre cet organisme est basé sur les anticorps neutralisants qui empêchent l’exotoxine de se lier à son récepteur présent sur sa cellule cible et d’exercer ses effets néfastes, ce qui, au final, conduit à sa dégradation par les phagocytes.

Si l'agent pathogène cause des maladies par d'autres moyens, les anticorps devront alors réagir avec l'agent pathogène lui-même et l'éliminer. Cela peut intervenir soit par le mécanisme de lyse dépendante du complément soit par la phagocytose suivie de la destruction intracellulaire. Toutefois, si l'organisme pathogène est localisé dans le compartiment intracellulaire, il ne sera pas accessible aux anticorps et c’est la cellule hébergeant le pathogène qui devra être détruite à la place; c’est seulement à cette condition que les anticorps pourront avoir un effet sur l'agent pathogène. La plupart des virus, les bactéries intracellulaires et les protozoaires sont des exemples de tels agents pathogènes. Dans ce cas, les cellules hébergeant le pathogène peuvent être détruites par des acteurs de l’immunité à médiation cellulaire. Si l’infection conduit la cellule infectée à exprimer à sa surface des antigènes reconnaissables par les anticorps, alors une lyse de la cellule infectée dépendante des anticorps et du complément permettra d’exposer l'agent pathogène à l'immunité humorale. Il est également possible, pour les cellules hébergeant un pathogène intracellulaire, d’être activées de telle sorte à pouvoir tuer elle-même l'agent pathogène. Cela n'est manifestement pas le cas avec certains agents pathogènes qui ont la capacité de survivre dans les cellules phagocytaires.

L'immunité spécifique peut résulter d'une immunisation passive ou active. Ces deux modes de vaccination peuvent se faire par des processus naturels ou artificiels (Figure 1C).

IMMUNITE PASSIVE

L’immunité peut être obtenue sans que le système immunitaire n’ait été exposé à un antigène. Cela se produit par un transfert à un receveur non-immunisé de sérum ou de gamma globulines provenant d’un donneur immunisé. Cela peut également se produire par transfert de cellules provenant d’un individu immunisé. L’immunité passive peut être naturelle ou artificielle.

Immunité passive acquise de façon naturelle

L’immunité est transférée de la mère au fœtus grâce au passage des IgG maternelles au travers de la barrière placentaire ou par le transfert d’IgA présentes dans le colostrum.

Immunité passive acquise de façon artificielle

L’immunité est souvent transférée artificiellement par l’injection de gamma globulines provenant d’autres individus ou d’animaux immunisés. Le transfert passif de l’immunité par l’injection d’immunoglobulines ou de gamma globulines est utilisé dans de nombreuses situations d’infection aigüe (comme pour la diphtérie, le tétanos, la rougeole, la rage, etc.), d’empoisonnement (insectes, reptiles, botulisme) et en prophylaxie (hypogammaglobulinémie). Dans ces situations, les gammaglobulines d’origine humaine sont préférables, mais des anticorps spécifiques obtenus dans d’autres espèces sont également efficaces et sont utilisées dans certains cas (empoisonnement, diphtérie, tétanos, gangrène, botulisme). Bien que cette forme d’immunisation offre l’avantage d’apporter une protection immédiate, les immunoglobulines hétérologues ne sont efficaces que peu de temps et peuvent conduire à des complications (maladie du sérum et anaphylaxie par exemple. Les immunoglobulines homologues présentent aussi le risque de transmettre l’hépatite ou le sida.

Le transfert passif de cellules immunitaires peut aussi être réalisé dans certains cas (cancer, immunodéficiences) mais est compliqué par la difficulté de trouver un donneur histocompatible et peut par ailleurs conduire à une maladie du greffon contre l’hôte.
 

Voir aussi le chapitre de Virologie consacré aux   "Vaccins" dans ce manuel On-line

  
Figure 1A. Edward Jenner met en œuvre une vaccination

  B. Incidence pré- et post-vaccinale de maladies infectieuses communes

   C. Modes d’immunisation

D. Grandes dates de l’immunisation

Figure 2 Introduction de la variolisation

Figure 3
Vaccins vivants atténués
 

Figure 4 Organismes entiers tués

 
  Figure 5
Vaccins sous-unitaires
 

  Figure 6 Modification de toxines en toxoïdes

Figure 7
Avantages et désavantages de l’immunisation passive

IMMUNITE ACTIVE

Ce terme fait référence à l’immunité produite par l’organisme lui-même suite à l’exposition à des antigènes.

Immunité active acquise de façon naturelle

L’exposition à divers pathogènes conduit à des infections présentant des signes infra-cliniques ou cliniques qui ont comme résultat la mise en place d’une réponse immunitaire protectrice contre ces pathogènes.

Immunité active acquise de façon artificielle

Une immunisation peut être obtenue en administrant volontairement un pathogène tué ou attenué ou encore des composants de ce pathogène. Les vaccins utilisés pour l’immunisation active utilisent des organismes vivants (mais attenués), des organismes entiers tués, des composants microbiens ou des toxines sécrétées qui ont été préalablement détoxifiées.

Vaccins vivants

Le premier vaccin vivant utilisé a été le virus de la vaccine introduit par Edward Jenner comme vaccin contre la variole (voir la section sur le vaccin), mais la variolisation (inoculation avec du pus provenant d'un patient présentant un cas bénin de variole) était déjà utilisée depuis plus de mille ans (Figure 2)

Les vaccins vivants sont utilisés contre un certain nombre d'infections virales [la poliomyélite (vaccin Sabin), la rougeole, les oreillons, la rubéole, la varicelle, l'hépatite A, la fièvre jaune, etc…] (Figure 3). Le seul exemple de vaccin bactérien vivant est celui contre la tuberculose (il s’agit de Mycobacterium bovis encore appelé BCG pour Bacille de Calmette et Guérin). Celui-ci est utilisé dans de nombreux pays africains, européens et asiatiques, mais pas aux États-Unis. Alors que de nombreuses études ont démontré l'efficacité du vaccin BCG, un certain nombre d'autres études ont remis en question l’efficacité de cette vaccination.

Les vaccins vivants produisent normalement des infections présentant symptômes infra-cliniques et une infection autocontrôlée. Ils conduisent à la mise en place d’une immunité à la fois humorale et cellulaire, cette dernière étant essentielle pour les agents pathogènes intracellulaires. Toutefois, ils comportent un risque sérieux : celui d'entraîner une maladie déclarée chez les personnes immunodéprimées. En outre, dans la mesure où les vaccins vivants sont souvent atténués (rendus moins pathogène) par passage chez les animaux ou par mutation induite par un choc thermique, ils peuvent parfois « reverter » (c’est à dire revenir à leur forme pathogène) et entraîner des maladies graves. C'est pour cette raison que le vaccin vivant (vaccin Sabin) contre la poliomyélite, qui a été utilisé pendant de nombreuses années, a finalement été remplacé dans de nombreux pays par un vaccin inactivé (vaccin Salk).

Vaccins tués

Les vaccins viraux tués par la chaleur, des traitements chimiques ou une irradiation aux UV incluent ceux contre la poliomyélite (vaccin Salk), la grippe, la rage, etc... La plupart des vaccins bactériens sont constitués d’organismes tués (typhoïde, choléra, peste, coqueluche etc…) (Figure 4).

Vaccins sous-unitaires

Certains vaccins anti-bactériens utilisent des composants de la paroi cellulaire bactérienne purifiés (haemophilus, coqueluche, méningocoque, pneumocoque, etc…) (Figure 5). Certains vaccins viraux (hépatite-B, etc..) sont constitués de protéines antigéniques purifiées obtenues en faisant exprimer un gène cloné dans un vecteur approprié (par exemple dans la levure). Lorsque le mécanisme pathogénique d'un microbe met en jeu une toxine, une forme modifiée de la toxine qui a perdu sa toxicité tout en restant immunogène (le toxoïde,) est utilisée en tant que vaccin (c’est le cas par exemple pour la diphtérie, le tétanos, le choléra) (Figure 6). Ces vaccins sous-unitaires sont conçus pour limiter les problèmes de toxicité. Chaque type de vaccin a ses propres avantages et inconvénients (Figure 7).

Les vaccins sous-unitaires peuvent consister en des protéines ou des polysaccharides. Comme les polysaccharides sont de relativement faibles antigènes T-indépendants, et ne produisent que des réponses IgM sans mémoire immunologique, ils sont souvent rendus plus immunogènes et T-dépendants par conjugaison avec des protéines (par exemple : haemophilus, méningocoque, pneumocoque, etc.)

Autres nouveaux types de vaccins

Un certain nombre de nouvelles approches pour l'immunisation active sont au stade de la recherche fondamentale et ne sont utilisés qu'à titre expérimental. Ceux-ci comprennent les anticorps anti-idiotypes, les vaccins à ADN et l’utilisation des peptides immunodominants (reconnus par les molécules du CMH). Ces nouveaux types de vaccins pourront être disponibles à l'avenir.

• Des anticorps anti-idiotypiques dirigés contre des polysaccharides conduisent à la mise en place de réponses immunitaires durables et présentant une mémoire immunologique

• Les vaccins à ADN (gènes codant pour des peptides viraux clonés dans des vecteurs) doivent être injectés. Ils transfectent les cellules hôtes et, en conséquence, produisent une réponse similaire à celle obtenue contre les virus vivants atténués (immunité à médiation cellulaire et humorale). Plusieurs vaccins à ADN anti-VIH ont été développés mais aucun n'a jusqu'ici fait preuve de beaucoup d'efficacité.

• Des peptides immunodominants sont simples et faciles à préparer et, lorsqu'ils sont incorporés dans des polymères, peuvent provoquer à la fois des réponses à médiation humorale et cellulaire.

Adjuvants
Des antigènes faibles peuvent être rendus plus immunogènes par l'ajout de produits chimiques. Ces produits chimiques sont connus comme étant des adjuvants. Il y a beaucoup de substances biologiques et chimiques qui ont été utilisées au niveau expérimental (Tableau 1). Toutefois, seuls les sels d'aluminium (alun) sont homologués pour un usage chez l’homme. C’est utilisé par exemple dans le vaccin DTP. En outre, la coqueluche a intrinséquement des effets adjuvants. Les adjuvants utilisés expérimentalement comprennent des mélanges d’huiles minérales et de détergents, avec (adjuvant complet de Freund) ou sans (adjuvant incomplet de Freund) adjonction de certaines bactéries. Les bactéries les plus souvent utilisées dans les adjuvants sont les mycobactéries (BCG) et Nocardia. Dans certains cas, des fractions subcellulaires de ces bactéries peuvent également être utilisés efficacement comme adjuvants. De nouvelles formulations adjuvantes sont formées par des polymères synthétiques et des oligonucléotides. La plupart des adjuvants reconnaissent les récepteurs de type Toll-like, activant ainsi les phagocytes mononucléaires et permettant d’induire des cytokines sélectives qui peuvent améliorer les réponses Th1 ou Th2 (selon la nature de l'adjuvant).


 

L'immunité protectrice conférée par le vaccin peut durer toute la vie (comme pour la rougeole, les oreillons, la rubéole, la variole, la tuberculose, la fièvre jaune, etc…) ou peut durer seulement quelques mois (le choléra). La primo-vaccination peut être administrée à l'âge de 2 à 3 mois (diphtérie, coqueluche, tétanos, polio), ou à 13-15 mois (oreillons, rougeole, rubéole). Le calendrier actuellement recommandé (par les CDC et l’AIP) pour la vaccination de routine aux Etats-Unis est résumé dans le Tableau 2. Ce calendrier est révisé sur une base annuelle ou si besoin par le Comité consultatif du CDC sur les pratiques d'immunisation (AICP).

Immunisation prophylactique versus thérapeutique

La plupart des vaccins sont administrés à titre prophylactique, c'est à dire avant l'exposition à l'agent pathogène. Cependant, certains vaccins peuvent être administrés de façon thérapeutique, c'est à dire après l'exposition au pathogène (exemple : le virus de la rage). L'efficacité de ce mode de vaccination dépend de la vitesse de réplication de l'agent pathogène, la période d'incubation et le mécanisme pathogénique. Une seule injection de rappel contre le tétanos est suffisante si l'exposition à l'agent pathogène intervient moins de 10 ans après la vaccination initiale et si l'exposition est minime (cas de blessures relativement superficielles). Dans une situation où l'agent pathogène a une période d'incubation courte, même une petite quantité de molécules pathogéniques pourrait être fatale (par exemple, le tétanos et la diphtérie). Dans ce cas, à la fois les vaccinations passives et actives post-exposition sont essentielles. C'est aussi le cas quand la charge infectieuse est relativement importante.

La vaccination prophylactique passive est également courante en cas de déficits immunologique, tels que les hypogammaglobulinémies.


Effets indésirables de l’immunisation

L’immunisation active peut entraîner l’apparition de fièvre, de malaise et d'inconfort. Certains vaccins peuvent aussi causer des douleurs articulaires ou de l'arthrite (rubéole), des convulsions qui peuvent parfois être fatales (coqueluche) ou des troubles neurologiques (grippe). Les allergies aux œufs peuvent se développer suite à l’administration de vaccins viraux cultivés sur des œufs (rougeole, oreillons, grippe, fièvre jaune). Les rappels peuvent entraîner des effets inflammatoires plus prononcés que la primo-vaccination. Des effets secondaires graves ont été documentés après l'utilisation du vaccin DTP (Tableau 3). La plupart d'entre eux étaient attribuables à la présence de l’agent de la coqueluche dans le vaccin. Ces problèmes ont été résolus grâce à l'utilisation d'une préparation acellulaire contre la coqueluche.
 

Vous avez appris:
Différentes façons d’acquérir une immunité
L’utilisation de tel ou tel mode d’immunisation selon la situation
Les avantages et désavantages des différents modes d’immunisation
Le rationnel pour la conception d’un vaccin
Les bénéfices et risques de la vaccination
 

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