La recherche de l'USP, en partenariat avec l'Université de Bonn, en Allemagne, a mis au point un vaccin potentiel contre le virus CHIKV, responsable de la fièvre chikungunya. Contrairement aux vaccins actuels, qui utilisent un virus atténué, le prototype a utilisé des techniques de génie génétique pour éliminer les sections du matériel génétique du virus qui provoquent l'infection. Lors de tests réalisés sur des souris, la réponse du système immunitaire a été positive dans 100 % des cas. Les résultats suggèrent qu'il s'agit d'une proposition sûre pour différents groupes d'âge tels que les enfants et les adolescents, les personnes âgées et les patients immunodéprimés. Le vaccin actuellement disponible au Brésil est recommandé aux personnes âgées de 18 à 59 ans.
Danillo Esposito, premier auteur et chercheur à la Faculté des Sciences Pharmaceutiques de Ribeirão Preto (FCFRP) à l'USP, explique que le but du vaccin est de bloquer la maturation virale, l'empêchant ainsi de se produire. La maturation des virus est le processus qui les rend infectieux. Dans le cas du chikungunya, cela se produit via la furine protéase. Les protéases sont chargées de cliver – ou de couper – les protéines à la surface du virus, les laissant matures et fonctionnelles. Une fois clivé, le virus acquiert la capacité de se lier et de fusionner avec la cellule, ce qui le rend capable d'infecter.
L’étude a révélé que les virus, même non infectieux, peuvent passer par ce processus lorsqu’ils pénètrent dans la cellule. Pour y parvenir, la principale nouveauté de la recherche est la modification du matériel génétique du CHIKV, en remplaçant le site de clivage de la furine, site d'origine de l'infectivité, par un site protéase du virus de la mosaïque du tabac (TEV). Les différences entre les deux protéases résident dans leurs origines, leurs rôles naturels et leurs applications. L’avantage est que le TEV n’infecte pas les animaux, mais uniquement les plantes, ce qui empêche leur maturation naturelle.
Les travaux, récemment publiés dans la revue scientifique NPJ Vaccines, font partie des recherches postdoctorales d'Esposito à l'Institut de virologie de la Faculté de médecine de Ribeirão Preto (FMRP), également à l'USP. La technique présentée dans les travaux et appliquée dans les tests pourrait représenter une nouvelle plateforme pour le développement de vaccins viraux.
Le chercheur a expliqué que le groupe souhaitait premièrement comprendre le fonctionnement des particules virales immatures. Les scientifiques ont ensuite travaillé avec la lignée cellulaire LoVo, dérivée d’un carcinome et ne possédant pas de furine fonctionnelle, ne produisant donc que des virus immatures. Le problème est que lorsque le virus agit sur d’autres lignées cellulaires, il redevient infectieux.
En travaillant avec des virus immatures et en vérifiant leur pouvoir infectieux, les chercheurs espéraient alors pouvoir élaborer une proposition de vaccin, mais l’approche n’a pas fonctionné. « Lorsque la cellule contenait de la furine, elle redevenait infectieuse et produisait des virus infectieux. Lorsque nous avons réalisé cela, nous avons pensé à supprimer la partie du génome qui code pour la furine protéase », dit-il. C’est pour cette raison que le groupe a commencé à s’intéresser à cette région du virus.
Danillo Esposito a développé le projet en utilisant le génie génétique pour modifier le matériel génétique du virus à l'aide de clones infectieux, une technique qui permet la construction et la manipulation de l'intégralité du génome viral. Cette partie de la recherche a été réalisée par le chercheur de l’Université de Bonn, où il était postdoctorant. Selon lui, l'utilisation de ces mesures a permis d'obtenir plus facilement des résultats.
« Nous avons commencé à travailler avec ce virus qui n'avait plus la possibilité de maturation, à l'exception de la protéase TEV, et nous avons constaté qu'il s'agit d'une excellente plateforme qui peut être utilisée non seulement pour un vaccin, mais aussi pour des études sur l'infectiosité du virus », explique Esposito. Les travaux ont montré que les particules mûries par le TEV induisaient une réponse immunitaire plus forte que les particules non traitées.
Quels changements ?
La fièvre chikungunya est un arbovirus transmis par le moustique Aedes aegypti. Il a été signalé pour la première fois au Brésil en 2014 et s'est depuis régulièrement établi, étant considéré comme endémique sur le territoire. Selon le Panel de surveillance des arbovirus, publié par le ministère de la Santé, le pays a enregistré l'année dernière plus de 125 000 cas de chikungunya.
Actuellement, les vaccins disponibles contre la maladie sont atténués, ce qui signifie qu’ils sont développés à partir d’une version affaiblie du virus. Le système est similaire à une infection naturelle et aide le corps à créer une réponse immunitaire contre le germe responsable de la maladie. Le problème est que ces vaccins ont une faible capacité à provoquer des maladies par réplication du virus vivant. Pour cette raison, ils ne sont pas recommandés à l’ensemble de la population.
La même chose ne peut pas se produire avec le vaccin proposé, car le fragment à l’origine de la capacité d’infection a été remplacé. Contrairement aux vaccins vivants, la plateforme développée a la capacité de subir une seule série de réplication de l’hôte, ce qui signifie que le virus ne peut pas se propager.
Le processus a lieu lorsque le virus modifié est placé in vitro avec la protéase TEV et subit une maturation dans un environnement contrôlé. Le but de la réplication est d’assurer une réponse immunitaire robuste et la présence de toutes les protéines virales. Ceci est possible car les particules produites restent non infectieuses, servant uniquement d’antigènes pour stimuler la production d’anticorps.
« Il (le virus) subit une maturation in vitro et infecte la cellule une fois. Mais nous devons nous rappeler que le génome n'a plus la séquence furine, donc tout ce qui en sera produit sera immature », souligne Esposito. Selon lui, le groupe fait confiance à la sécurité du travail.
« Si par hasard nous avons un insecte, un Aedes aegypti, qui pique et attrape ce virus vaccinal, il ne mûrira pas non plus à l'intérieur du moustique, ce qui génère une sécurité à 100% (dans le vaccin) », a-t-il ajouté.
Des souris ont été utilisées dans les tests, car elles sont vulnérables aux infections virales et succombent rapidement à la maladie. « Nous avons utilisé des souris dans nos recherches précisément parce qu'il est bien rapporté dans la littérature que pour toute infection virale, comme la dengue ou le chikungunya, elles ne développent pas de réponse immunologique contre l'infection », ajoute-t-il.
Pour mesurer la sécurité de la proposition vaccinale, les animaux travaillés étaient jeunes, âgés de trois semaines. A ce stade, le système immunitaire n’est pas encore complètement formé, comme chez les enfants par exemple. Selon le chercheur, cela apporte une plus grande sécurité afin que le vaccin puisse être appliqué à tous les âges.
Au cours des expériences avec les animaux, les chercheurs ont évalué, pendant 21 jours, comment ils réagiraient à l'immunisation avec le vaccin proposé, après avoir été infectés par le virus sauvage (sans la mutation). Le résultat était une survie de 100 % des souris. En comparaison, tous les animaux du groupe témoin qui n’ont pas reçu le vaccin sont morts dans les trois jours. La vaccination a également réduit la virémie et l’œdème des pattes causés par le CHIKV.
Des immunisations formulées à partir de virus sans remplacement ont également été appliquées. Selon le chercheur, ils protègent également les souris, mais pas de la même manière : la quantité d'anticorps formés par le virus traité était environ neuf fois supérieure à celle du virus non traité.
Selon Esposito, tant chez les animaux immunodéprimés que chez les individus plus jeunes, il y avait une protection à 100 %, « sans aucun effet indésirable, sans développement de maladie ».
Autres virus
Le chercheur explique que le vaccin est un modèle candidat et qu’il doit encore subir des tests plus approfondis.
« Ce dont nous disposons actuellement, c’est une proposition pour un candidat vaccin qui fonctionne très bien et qui peut être appliqué – c’est la partie la plus importante – à plusieurs autres virus qui ont le même processus de maturation »
La prochaine étape du groupe consiste donc à tester le même mécanisme avec un autre virus, cette fois celui qui provoque le virus Zika. Bien que sa diffusion soit actuellement inférieure, Esposito explique qu'on ne sait jamais quand elle pourrait à nouveau augmenter. « Une nouvelle épidémie pourrait survenir à l'avenir et nous voulons être préparés avec un éventuel vaccin qui puisse être utilisé principalement par les femmes enceintes. »
(Avec des informations du Jornal da USP)
