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L'une des difficultés pour mettre fin à la pandémie de COVID-19 qui a commencé il y a plus de trois ans est que le coronavirus évolue et que de nouvelles variantes apparaissent, plus transmissibles.
Ce défi en suspens a conduit des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) , de l'Université de Harvard et de la branche médicale de l'Université du Texas aux États-Unis à développer un nouveau vaccin qui, contrairement à ceux déjà utilisés, pourrait contrecarrer toutes les variantes de l'agent pathogène. .
Il a le potentiel d'être un vaccin avec une propriété appelée « panvariance » (panvariant) qui pourrait éviter le besoin d'un vaccin de rappel différent chaque fois qu'une nouvelle variante entre en circulation.
Dans un article publié dans la revue Frontiers in Immunology , l'équipe de recherche a rapporté des expériences sur des souris démontrant l'efficacité du vaccin pour prévenir la mort par COVID.
Les vaccins viraux fonctionnent généralement en exposant le système immunitaire à un petit morceau du virus. Cela peut créer des réponses apprises qui protègent les personnes lorsqu'elles sont exposées au vrai virus.
Le principe des vaccins à ARNm est d'activer la partie du système immunitaire qui libère des anticorps neutralisants. Pour ce faire, ils donnent aux cellules des instructions (sous forme de molécules d'ARN messager) pour fabriquer la protéine Spike, qui se trouve à la surface du coronavirus et dont la présence peut déclencher une réaction immunitaire.
"Le problème avec cette méthode est que la cible change constamment (la protéine peut varier d'une variante de coronavirus à l'autre) et cela peut rendre le vaccin inefficace", a expliqué David Gifford , professeur de génie électrique et informatique et de génie biologique au MIT et co-auteur de l'article Frontiers.
Gifford et ses collègues ont alors adopté la nouvelle approche. Ils ont sélectionné une cible différente pour leur vaccin : activer la partie du système immunitaire qui déclenche les lymphocytes T « tueurs » , ceux qui attaquent les cellules infectées par le virus. Un tel vaccin n'empêchera pas les gens de contracter l'infection, mais il pourrait les empêcher de tomber gravement malades ou de mourir.
L'une des principales innovations de ce groupe a été d'introduire des techniques d'apprentissage automatique dans le processus de conception des vaccins. Un aspect essentiel de ce processus consiste à déterminer quelles parties du coronavirus et quels peptides (chaînes d'acides aminés qui sont les éléments constitutifs des protéines) doivent entrer dans le vaccin. Pour cela, des milliers de peptides viraux doivent être passés au crible et en sélectionner une trentaine qui doivent être incorporés.
Mais cette décision doit prendre en compte les soi-disant molécules HLA, des fragments de protéines à la surface des cellules qui agissent comme des «panneaux de signalisation» et indiquent aux cellules immunitaires (qui n'ont pas de vision aux rayons X) ce qui se passe à l'intérieur d'autres cellules. La visualisation de fragments de protéines spécifiques peut indiquer, par exemple, qu'une certaine cellule est infectée par le coronavirus et doit être éliminée.
Des algorithmes d'apprentissage automatique ont été utilisés pour résoudre un ensemble complexe de "problèmes d'optimisation", a déclaré Brandon Carter, doctorant au département de génie électrique et informatique du MIT affilié au laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle du MIT (CSAIL) et auteur principal du nouveau emploi.
L'objectif principal est de sélectionner des peptides qui sont présents, ou "conservés", dans toutes les variantes du virus. Mais ces peptides doivent aussi être associés à des molécules HLA qui ont une forte probabilité d'apparition pour qu'elles puissent alerter le système immunitaire.
"Vous voulez que cela se produise chez autant de personnes que possible pour obtenir une couverture maximale de la population par le vaccin", a expliqué Carter. De plus, le vaccin doit couvrir chaque individu plusieurs fois. "Cela signifie que plus d'un peptide vaccinal devrait être visualisé par n'importe quel HLA chez chaque personne." Atteindre ces différents objectifs est une tâche qui peut être grandement accélérée en utilisant des outils d'apprentissage automatique (également appelés "apprentissage automatique").
Les derniers résultats proviennent d'expériences menées par des collaborateurs de la branche médicale de l'Université du Texas à Galveston et ont montré une forte réponse immunitaire chez les souris ayant reçu le vaccin.
Les souris de cette expérience ne sont pas mortes, mais ont été "humanisées", ce qui signifie qu'elles avaient une molécule HLA trouvée dans les cellules humaines. "Cette étude", a déclaré Carter, "fournit la preuve dans un système vivant, une vraie souris, que les vaccins que nous avons conçus à l'aide de l'apprentissage automatique peuvent offrir une protection contre le COVID". Gifford le considérait comme "la première preuve expérimentale qu'un vaccin formulé de cette manière serait efficace".
Paul Offit, professeur de pédiatrie à la division des maladies infectieuses de l'hôpital pour enfants de Philadelphie, a qualifié les résultats d'encourageants. "Comme les lymphocytes T sont essentiels pour se protéger contre le COVID-19 sévère, les futurs vaccins qui se concentrent sur l'induction des réponses des lymphocytes T les plus étendues constitueront un pas en avant important dans la prochaine génération de vaccins ", a-t-il déclaré.
"D'autres études sur des animaux - et éventuellement sur des humains - devraient être menées avant que ce travail puisse conduire à la" prochaine génération de vaccins "", a déclaré Offit, qui n'a pas participé à l'étude. Le fait que 24% des cellules pulmonaires des souris vaccinées étaient des lymphocytes T, dit Gifford, "a démontré que leur système immunitaire était prêt à combattre l'infection virale". Mais il faut veiller à éviter une réponse immunitaire trop forte, prévient-il, afin de ne pas endommager les poumons.
Les scientifiques du MIT et leurs collègues pensent que leur vaccin à cellules T a le potentiel d'aider les personnes immunodéprimées qui ne peuvent pas produire d'anticorps neutralisants et ne peuvent donc pas bénéficier des vaccins COVID traditionnels. Votre vaccin peut également atténuer les souffrances du COVID prolongé chez les personnes qui continuent d'abriter des réservoirs du virus longtemps après leur infection initiale.
Le 27 janvier, le célèbre infectologue Anthony Fauci accompagné de deux collègues avaient appelé à une réflexion plus approfondie sur le développement de vaccins universels contre les coronavirus dans un article publié dans le New England Journal of Medicine .
"Nous devons maintenant donner la priorité au développement de vaccins largement protecteurs comme les vaccins universels contre la grippe sur lesquels nous avons travaillé ces dernières années", ont écrit Fauci et ses collègues. « Un vaccin universel contre le coronavirus protégerait idéalement contre le SRAS-CoV-2 et les nombreux coronavirus d'origine animale qui pourraient provoquer de futures épidémies zoonotiques et pandémies. Les caractéristiques idéales de ces vaccins comprennent des propriétés associées à la fois à la protection individuelle et communautaire en cas de pandémie.
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