Vaccination — approfondissement

Mécanismes moléculaires, types de vaccins et immunité collective : des cellules à la santé publique.

1 L'idée

La vaccination consiste à introduire dans l'organisme un antigène sous forme non pathogène afin de déclencher une réponse immunitaire adaptative et de créer une mémoire immunitaire. Lors d'un contact ultérieur avec l'agent infectieux réel, cette mémoire permet une réponse secondaire rapide et intense, neutralisant le pathogène avant l'apparition des symptômes.

La protection repose sur deux piliers : la primo-vaccination (mise en place de la mémoire) et la réponse secondaire (rappel ou infection naturelle).

2 Mécanismes cellulaires et moléculaires

1. Présentation de l'antigène. Les cellules présentatrices d'antigènes (CPA) — macrophages, cellules dendritiques — phagocytent l'antigène vaccinal, le fragmentent en peptides et les présentent en surface via les molécules du CMH.

2. Activation des LT4 (CD4+). Les lymphocytes T4 reconnaissent le complexe CMH-peptide (double reconnaissance TCR + co-stimulation) et sécrètent des interleukines (cytokines activatrices).

3. Réponse humorale. Les interleukines activent les lymphocytes B (ayant reconnu l'antigène via leur BCR), qui se différencient en :

Plasmocytes : sécrètent des anticorps spécifiques (IgM puis IgG) ;
Lymphocytes B mémoire : cellules à longue durée de vie.

4. Réponse cellulaire. Les LT8 (CD8+) se différencient en lymphocytes T cytotoxiques (LTc), capables de lyser les cellules infectées présentant l'antigène sur leur CMH de classe I.

5. Mémoire immunitaire. LB mémoire et LT mémoire persistent des années. Un rappel ou une infection naturelle déclenche une réponse secondaire plus rapide (2–4 j au lieu de 7–14 j) et plus intense (titre d'anticorps 10 à 100 fois supérieur).

3 Types de vaccins

Vivants atténués

Pathogènes rendus non virulents par passages successifs en culture. Exemples : ROR (rougeole-oreillons-rubéole), BCG, fièvre jaune.

Réponse forte et durable (une ou deux injections suffisent). Contre-indiqués chez les immunodéprimés.

Inactivés

Pathogènes entiers tués (chaleur ou formol), incapables de se répliquer. Exemples : polio injectable (IPV), hépatite A.

Réponse moins intense ; adjuvant nécessaire ; sans contre-indication liée à l'immunodépression.

Sous-unitaires (protéines recombinantes)

Seule la protéine antigénique est produite par génie génétique et purifiée. Exemples : hépatite B, HPV, coqueluche acellulaire.

Très bonne tolérance ; adjuvant indispensable pour recruter les CPA et déclencher la réponse.

ARNm

ARNm encapsulé dans des nanoparticules lipidiques (NPL) codant la protéine antigénique. Exemples : Comirnaty, Spikevax (COVID-19).

Les ribosomes des cellules musculaires traduisent l'ARNm → protéine exprimée → présentation aux CPA → réponse adaptative. L'ARNm est dégradé en quelques jours et ne modifie pas le génome.

Vecteurs viraux

Adénovirus modifié (incapable de se répliquer) portant le gène de l'antigène cible. Exemples : Vaxzevria, Janssen (COVID-19).

Stimule simultanément la réponse cellulaire (LT8) et humorale (LB).

4 Immunité collective

Taux de reproduction effectif

$R_c = R_0 \times (1 - p)$

Seuil d'immunité collective

$p_c = 1 - \dfrac{1}{R_0}$

Condition d'extinction

$R_c \lt 1 \iff p \gt p_c$

Méthode — analyser une courbe de réponse sérologique

Identifier les deux phases : réponse primaire (1re injection) et réponse secondaire (rappel ou infection naturelle).
Comparer les délais : réponse primaire lente (7–14 j) vs secondaire rapide (2–4 j après rappel).
Comparer les titres maximaux : la réponse secondaire est 10 à 100 fois plus élevée.
Nommer les cellules responsables : plasmocytes (production des Ac), LB mémoire et LT mémoire (rapidité et intensité de la réponse secondaire).
Conclure sur la protection : le titre dépasse-t-il le seuil protecteur ?

Erreurs fréquentes

Croire que les vaccins à ARNm modifient l'ADN : l'ARNm reste dans le cytoplasme, est dégradé rapidement et ne franchit pas la membrane nucléaire.
Négliger le rôle des adjuvants (sels d'aluminium, squalène) : sans eux, un antigène purifié génère une réponse immunitaire insuffisante.
Confondre $R_0$ (sans immunité dans la population) et $R_c$ (avec immunité partielle) dans le calcul du seuil.
Oublier que la vaccination stimule à la fois l'immunité humorale (Ac, LB) et l'immunité cellulaire (LTc) : les deux voies contribuent à la protection.
Croire que les vaccins vivants atténués sont dangereux pour tous : seuls les immunodéprimés présentent un risque (virulence résiduelle possible).