Page 14 : Guide canadien d'immunisation : Partie 1 – Information clé sur l'immunisation

Immunologie et vaccinologie de base

Introduction

L’immunologie est l’étude de l’organisation et du fonctionnement du système immunitaire. La vaccinologie est la science de la mise au point des vaccins et de la réaction du système immunitaire aux vaccins. Elle comporte également une évaluation continue des programmes d’immunisation, de l’innocuité et de l’efficacité des vaccins ainsi que la surveillance de l’épidémiologie des maladies évitables par la vaccination. Le présent chapitre donne un aperçu de quelques notions clés en immunologie et en vaccinologie pour ce qui est de l’immunisation. Un examen détaillé de l’immunologie et de la vaccinologie dépasse le cadre du présent Guide canadien d’immunisation.

Système immunitaire humain

Composantes du système immunitaire

Un antigène est une substance que le corps peut reconnaître et qui peut provoquer une réponse immunitaire. Les expressions immunogène et antigène sont souvent utilisées de façon interchangeable.

Les anticorps sont des protéines produites en réponse aux antigènes qui entrent dans le corps. Ils protègent le corps de la maladie en accomplissant les fonctions suivantes :

  • liaison à la surface de l’antigène afin de bloquer son activité biologique (neutralisation);
  • liaison à l’antigène qui recouvre la surface de l’agent infectieux afin de le rendre plus sensible à l’élimination (phagocytose) par les phagocytes (opsonisation);
  • liaison aux cellules spécialisées du système immunitaire, leur permettant de reconnaître l’antigène et d’y répondre;
  • activation du système complémentaire pour occasionner la désintégration (lyse) de l’agent infectieux (pathogène) afin d’améliorer sa phagocytose et d’attirer d’autres cellules immunitaires vers le pathogène.

Réponses immunitaires

L’immunité est la capacité du corps humain à se protéger contre les maladies infectieuses. Le système immunitaire humain est capable de réagir à un nombre considérable et diversifié d’antigènes étrangers; il procure l’immunité par deux types de réponses complémentaires que voici :

  • L’immunité innée est le premier mécanisme de défense du corps qui entre immédiatement en action après l’entrée d’un agent pathogène dans le corps, ou dans les quelques heures qui suivent. L’immunité innée est constituée de barrières physiques (épiderme et muqueuses); de défenses physiologiques (température, pH faible et médiateurs chimiques); de récepteurs de reconnaissance de motifs conservés au cours de l’évolution qui réagissent aux signatures protéiques sur les microbes (motifs moléculaires associés à des pathogènes), ainsi que de réponses inflammatoires humorales et phagocytaires. L’immunité innée :
    • ne dépend pas d’une exposition antérieure à un agent pathogène;
    • ne produit pas de mémoire immunologique;
    • ne s’améliore pas avec une exposition répétée à un agent pathogène.
  • L’immunité adaptative est le second niveau de défense du corps qui se développe à la suite d’une infection par un agent pathogène ou de l’immunisation. L’immunité adaptative fournit une protection contre un agent pathogène précis et met plusieurs jours, voire des semaines à devenir protectrice. L’immunité adaptative :
    • a la capacité d’une mémoire immunologique;
    • fournit une immunité à long terme pouvant durer toute une vie;
    • devient plus forte et plus précise chaque fois qu’elle affronte un antigène.

Les cellules du système immunitaire adaptatif sont constituées de leucocytes spécialisés (lymphocytes T et B) pouvant procurer une immunité à médiation cellulaire ou une immunité à médiation des anticorps (humorale) :

  • L’immunité à médiation cellulaire procure une protection par l’activation des cellules T qui peuvent détruire les cellules hôtes infectées ou stimuler d’autres cellules immunitaires pour détruire directement des agents pathogènes.
  • L’immunité à médiation des anticorps (humorale) procure une protection par l’activation des cellules B qui produisent des anticorps. Les termes anticorps et immunoglobuline ou globuline immune (Ig) sont souvent utilisés de façon interchangeable. Il existe cinq types (classes) d’anticorps : IgA, IgD, IgE, IgG et IgM (IgA et IgG comprennent également plusieurs sous-classes). Chaque classe d’anticorps a une façon différente de contribuer à l’immunité.

La mémoire immunologique est la capacité du système immunitaire à se souvenir de son expérience dans son combat contre un agent infectieux, ce qui mène à une réponse immunitaire efficace et rapide après une exposition ultérieure aux mêmes agents infectieux ou à des agents infectieux similaires. Le développement d’une mémoire immunologique complète exige la participation des cellules B et T. Le développement des cellules B à mémoire dépend de la présentation des antigènes par les cellules T.

Agents immunisants

L’immunisation désigne le processus par lequel une personne devient protégée contre une maladie par l’exposition à des agents immunisants. Les agents immunisants sont classifiés comme actifs ou passifs, selon le processus par lequel ils confèrent l’immunité. La prévention de la maladie par l’utilisation des agents immunisants s’appelle immunoprophylaxie.

L’immunisation active consiste en la production inhérente d’anticorps contre un agent précis après l’exposition à un antigène par la vaccination. Les agents immunisants actifs sont généralement connus sous le nom de vaccins. Veuillez consulter les chapitres sur les vaccins pertinents de la partie 4 pour obtenir des renseignements sur les vaccins actifs.

L’immunisation passive implique le transfert des anticorps préformés, d’un hôte donné à un autre ou à partir d’un produit animal, afin de fournir une protection temporaire immédiate contre l’infection ou de réduire la gravité de la maladie causée par l’agent infectieux. La protection ainsi fournie est temporaire, car les anticorps transférés se dégradent au fil du temps. L’immunisation passive peut se produire par le transfert transplacentaire des anticorps maternels au fœtus en croissance ou par l’administration par voie systémique d’un agent d’immunisation passive.

Vaccins

Les vaccins sont des produits biologiques complexes visant à provoquer de manière efficace et sûre une réponse immunitaire qui confère une protection contre la maladie. Un vaccin idéal offre maints avantages : il est sécuritaire et ne comporte que des effets secondaires minimes; une dose unique administrée à la naissance peut assurer une protection à vie contre une maladie; il est peu coûteux, stable durant l’expédition et l’entreposage et il est facile à administrer. Certains vaccins répondent davantage à ces critères que d’autres. Même si chaque vaccin possède ses propres avantages et risques, indications et contre-indications, tous les vaccins assurent une protection contre la maladie pour laquelle ils ont été conçus.

Les vaccins sont classés suivant le type de composante active (antigène) qu’ils renferment, le plus souvent en deux groupes : les vaccins vivants atténués et les vaccins inactivés.

  • Les vaccins vivants atténués contiennent des bactéries ou des virus vivants entiers affaiblis. Puisque l’agent se réplique à l’intérieur du sujet vacciné, le stimulus au système immunitaire ressemble davantage à celui associé à l’infection naturelle, produisant une immunité de plus longue durée et plus large que celle qu’on peut obtenir avec d’autres types de vaccins. À cause d’une forte réponse immunogène, les vaccins vivants atténués, sauf ceux administrés par voie orale, produisent généralement l’immunité chez la plupart des sujets vaccinés à l’aide d’une dose; néanmoins, une deuxième dose assure une protection supplémentaire de chaque sujet ou presque, car certaines personnes peuvent ne pas réagir à la première dose. Il faut conserver et manipuler avec soin les vaccins vivants afin d’éviter leur inactivation accidentelle.
  • Les vaccins inactivés contiennent des bactéries ou des virus inactivés (tués) entiers ou partiels, des produits sécrétés par des bactéries modifiées afin d’éliminer leurs effets pathogéniques (anatoxines), ou des parties d’une bactérie ou d’un virus obtenu par recombinaison technologique. Les vaccins inactivés ne peuvent pas causer la maladie qu’ils sont conçus pour prévenir. Comme la réponse immunitaire aux vaccins inactivés peut être plus faible que celle induite par des organismes vivants, les vaccins inactivés ont souvent besoin d’adjuvants et nécessitent plusieurs doses. Les doses initiales amorcent le système immunitaire. Elles sont appelées vaccination primaire ou série primaire. Dans la mesure où la protection à la suite d’une vaccination primaire diminue avec le temps, des doses supplémentaires périodiques (doses de rappel) peuvent s’avérer nécessaires pour augmenter ou stimuler les taux d’anticorps.
    • Outre la composante active (l’antigène dans le cas des vaccins ou les anticorps dans le cas des immunoglobulines), les agents immunisants peuvent contenir des ingrédients supplémentaires, comme des agents de conservation, des additifs, des adjuvants et des traces d’autres substances. Veuillez consulter le chapitre Contenu des agents immunisants utilisés au Canada pour obtenir de plus amples renseignements.

Immunoglobulines

L’immunisation passive à l’aide d’immunoglobulines offre une protection quand il n’existe pas d’agents d’immunisation active ou quand les vaccins existants sont contre-indiqués, ou, dans certains cas, quand une personne non vaccinée a été exposée à un agent infectieux et qu’une protection rapide s’impose (immunoprophylaxie post-exposition). L’immunisation passive peut également être utile chez les personnes immunodéprimées incapables d’acquérir une réponse immunitaire complète à un vaccin ou pour qui les vaccins vivants sont contre-indiqués. La protection offerte par les produits d’immunisation passive peut être incomplète et d’une durée relativement courte.

Mise au point des vaccins

Comment les vaccins sont-ils mis au point?

Les nouveaux vaccins subissent un processus d’élaboration très rigoureux. Les premières étapes de la mise au point d’un vaccin sont l’identification du micro-organisme ou de la toxine qui cause un important fardeau de la maladie au sein de la population et la compréhension des mécanismes biologiques qui interviennent dans le développement de la maladie (pathogenèse). Une fois le pathogène et la pathogenèse compris, la recherche est lancée afin d’explorer la possibilité de mettre au point un vaccin en vue de réduire l’incidence ou la gravité de la maladie, ou les deux. Une analyse préclinique en laboratoire est effectuée afin de s’assurer que le vaccin candidat produit la réponse immunitaire requise pour prévenir la maladie et qu’il ne présente aucune toxicité qui empêcherait son utilisation chez les humains. Il s’agit de commencer par les essais cliniques (études humaines), ensuite par plusieurs étapes nécessitant l’étude progressive d’autres sujets. La partie 2 Innocuité des vaccins décrit la recherche préclinique et clinique du cycle de vie des vaccins et les exigences réglementaires qui l’accompagnent pour assurer la qualité des données et du produit.

Comment les vaccins agissent-ils?

Les vaccins agissent à un niveau individuel afin de protéger la personne vaccinée contre une maladie particulière ainsi qu’à l’échelle d’une certaine population afin d’y réduire l’incidence globale de la maladie, ce qui réduit l’exposition des personnes susceptibles, donc la maladie. Même si la première mesure d’efficacité a lieu à l’échelle individuelle, l’intérêt existe également pour diminuer ou même éliminer la maladie à l’échelle de la population.

Comment les vaccins agissent-ils à l'échelle individuelle?

L’administration de l’antigène d’un vaccin déclenche une réaction inflammatoire qui est initialement médiée par le système immunitaire inné, puis la réaction s’étend pour faire intervenir le système immunitaire adaptatif par l’activation des cellules T et B. Bien que la majorité des vaccins offrent une protection par induction de l’immunité humorale (essentiellement par les cellules B), certains vaccins, comme le BCG et le vaccin contre le zona, agissent principalement en induisant l’immunité à médiation cellulaire (essentiellement par les cellules T). De nombreux vaccins fournissent probablement ces deux modes d’action, mais l’immunité humorale est la base le plus souvent utilisée en tant que marqueur de l’efficacité d’un vaccin.

L’immunité à long terme exige la persistance des anticorps ou la création et la conservation des cellules mémoire spécifiques de l’antigène (amorçage), qui peuvent rapidement se réactiver afin de produire une réponse immunitaire efficace suivant une exposition subséquente au même antigène ou à un antigène similaire.

Marqueurs de la protection induits par la vaccination

Un corrélat de protection est une réponse immunitaire précise qui est responsable de la protection contre l’infection ou la maladie ou qui lui est associée sur le plan statistique. À la suite de l’administration de la plupart des vaccins, il a été démontré que la prévention de l’infection correspond de manière prédominante avec la production d’anticorps spécifiques de l’antigène. La quantité et l’activité fonctionnelle des anticorps peuvent être mesurées par des essais sérologiques, comme l’essai immuno-enzymatique (ELISA), l’essai des anticorps bactéricides sériques (ABS) et l’essai d’opsonophagocytose (OPA). Si un corrélat de protection ne peut être déterminé, un marqueur immunitaire de substitution (substitut) est utilisé. Les marqueurs de substitution ne peuvent pas être directement associés à une protection contre l’infection ou la maladie. Par exemple, les vaccins contre le rotavirus produisent à la fois des anticorps muqueux et sériques. Dans la mesure où les anticorps sériques ne confèrent pas une protection directe contre le rotavirus, ils servent de substitut de protection, car les anticorps muqueux sont difficiles à mesurer.

L’immunogénicité désigne la capacité du vaccin à induire une réponse immunitaire. La séroconversion acquise par vaccin est l’acquisition d’anticorps spécifiques de l’antigène détectables dans le sérum à la suite de la vaccination. La séroprotection est une concentration d’anticorps préétablie à la suite de la vaccination au-dessus de laquelle la probabilité de l’infection est faible. La concentration d’anticorps séroprotecteurs varie selon le vaccin.

Comment les vaccins agissent-ils à l'échelle de la population?

L’efficacité potentielle du vaccin désigne la capacité du vaccin à prévenir la maladie chez des personnes vaccinées dans le cadre d’études contrôlées. L’efficacité réelle du vaccin désigne la capacité du vaccin à prévenir la maladie chez des personnes vaccinées dans le « monde réel ».

L’immunité collective désigne l’immunité d’une population contre une maladie infectieuse particulière. La résistance de la population à l’égard de la propagation d’une maladie contagieuse se calcule en fonction du pourcentage de gens qui sont immunisés et de la probabilité que ceux qui y sont encore sensibles entrent en contact avec une personne infectée. La proportion de la population qui doit être immunisée pour atteindre l’immunité collective dépend de plusieurs facteurs, le plus important étant la transmissibilité de l’agent infectieux depuis une personne infectée présentant des symptômes ou depuis une personne colonisée sans symptôme.

Le numéro de reproduction (R0), aussi appelé taux de reproduction de base, est défini comme le nombre moyen de transmissions attendu à partir d’un seul cas primaire déclaré au sein d’une population totalement susceptible. Les maladies très contagieuses ont un R0 élevé (par exemple, la rougeole) et nécessitent une couverture d’immunisation (vaccinale) plus importante pour atteindre l’immunité collective qu’une maladie dont le R0 est plus faible (par exemple, la rubéole, l’Haemophilus influenzae de type B). La couverture d’immunisation désigne la proportion de la population (globale ou un groupe de risque particulier) qui a été immunisée contre une maladie. Pour cesser la transmission d’une maladie donnée, il faut au moins qu’un pourcentage précis (1 moins 1/R0) de la population soit immunisé contre la maladie. Par exemple, la rougeole a un R0 estimatif de 15. Par conséquent, au moins 94 % (1 moins 1/15 = 94 %) de la population ont besoin d’être immunisés pour prévenir la transmission de la rougeole. 

Déterminants de la réponse au vaccin chez les personnes

La force et la durée de la réponse du système immunitaire à un vaccin sont déterminées par plusieurs facteurs, qui sont décrits dans le tableau 1.

Tableau 1 : Déterminants de la réponse au vaccin chez les personnes
Déterminants de la réponse au vaccin Explication
Type de vaccin

Le type d’antigène d’un vaccin et son immunogénicité influent directement sur la nature de la réponse immunitaire induite pour obtenir une protection.

  • Les vaccins vivants atténués provoquent généralement une réponse immunitaire beaucoup plus forte et soutenue.
  • Les vaccins inactivés ont souvent besoin d’adjuvants pour améliorer les réponses immunitaires. D’habitude, plusieurs doses sont requises pour engendrer une réponse immunitaire élevée et soutenue et produire des anticorps découlant de la vaccination qui diminuent avec le temps et se situent en deçà des seuils de protection, à moins qu’il n’y ait une exposition répétée à l’antigène qui réactive la mémoire immunologique. Les vaccins polysaccharidiques purs provoquent une réponse immunitaire limitée et n’entraînent pas de mémoire immunologique.
Adjuvants de vaccin et protéines vectrices
  • L’ajout d’adjuvants aux vaccins inactivés renforce la réponse immunitaire et prolonge la durée de l’activation des cellules B et T.
  • La conjugaison (liaison) d’un polysaccharide avec une protéine vectrice (protéine facilement reconnue par le système immunitaire comme la diphtérie ou le tétanos) donne une réponse immunitaire beaucoup plus élevée.
Dose optimale de l'antigène
  • Des doses plus élevées d’antigènes inactivés, jusqu’à un certain seuil, déclenchent des réponses immunitaires plus élevées.
Intervalle entre les doses
  • L’intervalle recommandé entre les doses permet le développement de vagues successives de réponses du système immunitaire spécifiques de l’antigène sans ingérence, de même que la maturation des cellules mémoire.
Âge du sujet vacciné
  • Au cours des premières années, le système immunitaire est immature, ce qui donne lieu à des réponses immunitaires limitées aux vaccins. Par exemple, les enfants âgés de moins de 2 ans ne réagissent pas aux vaccins polysaccharidiques.
  • En général, les réponses immunitaires aux vaccins reçus au cours des premières années diminuent rapidement pour la plupart des vaccins, mais pas tous (par exemple, l’hépatite B).
  • Chez les sujets âgés, les réponses immunitaires diminuent (immunosénescence) et peuvent occasionner une réduction de la force et de la persistance des réponses immunitaires aux vaccins, ainsi qu’un accroissement de l’incidence et de la gravité des maladies infectieuses.
Anticorps préexistants
  • La réponse immunitaire aux vaccins reçus au cours des premières années peut être influencée par la présence d’anticorps maternels transférés à travers le placenta.
  • La réponse immunitaire aux vaccins vivants sera influencée par des anticorps transférés passivement, notamment après la transfusion des produits sanguins ou la réception d’immunoglobulines. Pour plus de renseignements, consultez la section Produits sanguins, immunoglobulines humaines et moment de l'immunisation de la partie 1.
État du système immunitaire

Épidémiologie et immunisation

L’épidémiologie procure des données sur la répartition et les déterminants des maladies. L’épidémiologie éclaire les premières étapes de la mise au point d’un vaccin en décrivant les maladies causées par un pathogène, en particulier chez une population donnée, et en indiquant la nécessité du vaccin. Lorsqu’un vaccin est lancé auprès d’une population, l’épidémiologie a pour objet de surveiller son effet en décrivant les changements dans le fardeau de la maladie et les pathogènes causant cette maladie. L’épidémiologie peut aussi fournir de l’information sur la couverture d’immunisation et l’innocuité des vaccins.

La surveillance est le processus de la collecte systématique, de l’analyse ordonnée, de l’évaluation et de la communication des données épidémiologiques afin d’orienter les mesures de lutte contre les maladies ou les décisions relatives aux politiques, ou les deux. La surveillance des maladies évitables par la vaccination, y compris la couverture d’immunisation et l’innocuité des vaccins, est nécessaire pour accomplir les tâches suivantes :

  • cerner et quantifier les facteurs de risque afin de permettre un contrôle approprié des maladies transmissibles;
  • aider dans l’examen, l’endiguement et la gestion des éclosions des maladies évitables par la vaccination ou dans la déclaration des événements indésirables à la suite de l’immunisation;
  • surveiller les progrès vers la réalisation des objectifs et des cibles établis dans les programmes de lutte contre les maladies;
  • fournir des renseignements à jour pour contribuer à l’élaboration de lignes directrices fondées sur des données probantes.

L’établissement du fardeau de la maladie est important pour établir les priorités en matière d’immunisation. Ce fardeau comprend la prévalence (nombre total de cas d’une maladie dans une région géographique), l’incidence (nombre de nouveaux cas d’une maladie dans une région géographique au cours d’une période déterminée), le groupe d’âge ou de risque qui est le plus touché (par exemple, les nourrissons, les enfants, les adultes, les personnes âgées, les personnes immunodéprimées), la gravité de la maladie (par exemple, mesurée par le nombre de jours absents du travail, l’hospitalisation, les complications ou le décès) et les facteurs de risque de la maladie à prendre en compte. Ces facteurs sont particulièrement importants lorsqu’il s’agit de formuler des recommandations en matière de vaccins concernant :

  • les populations qui sont susceptibles de contracter la maladie et qui nécessitent une protection directe d’un vaccin;
  • les populations qui nécessitent une protection indirecte grâce à l’immunité collective, car elles sont susceptibles de contracter la maladie, mais ne constituent peut-être pas des groupes cibles idéaux pour recevoir le vaccin.

L’évaluation des programmes de vaccination est un examen systématique de l’organisation, des activités ou des résultats des programmes de santé publique. Elle cherche à découvrir si les activités ont été mises en œuvre comme prévu et si les résultats ont eu lieu comme il a été entendu et pourquoi. L’évaluation peut renforcer les programmes et améliorer leurs activités de surveillance afin de déterminer si les objectifs ont été atteints.

Avenir de la vaccinologie

Les avancées scientifiques continues en biotechnologie, en génétique, en immunologie et en virologie offrent de nouveaux outils pour la mise au point des vaccins. Ces connaissances fournissent une base pour améliorer à la fois l’efficacité des vaccins existants et la mise au point de nouveaux vaccins et des systèmes de livraison des vaccins. De tels progrès doivent être accompagnés de percées dans les méthodes épidémiologiques susceptibles d’éclairer la mise au point et la surveillance de nouveaux vaccins. Voici quelques exemples de domaines émergents en vaccinologie. Certains constituent la base des recherches fondamentales et d’autres sont déjà soumis à des essais cliniques dans le monde entier :

  • Vaccinologie inverse et bio-informatique : le séquençage à grande échelle de génomes d’agents pathogènes permet de mettre au point des vaccins expérimentaux pour de nouvelles protéines candidates/nouveaux antigènes candidats qui n’avaient pas été identifiés auparavant.
  • Vaccins à vecteur viral ou bactérien : certains gènes assurant le codage d’antigènes d’agents pathogènes peuvent être insérés dans une bactérie ou un virus bénin complètement différent, lequel peut ensuite être utilisé pour infecter l’hôte et fournir un approvisionnement actif et sûr en antigènes cibles afin de promouvoir une immunité adéquate.
  • Vaccins ADN : le codage des séquences ADN des agents pathogènes peut être stocké sur un plasmide bactérien, qui est ensuite transféré dans des cellules hôtes par injection du plasmide d’ADN. Les antigènes inoffensifs du vaccin peuvent ensuite être produits activement par les cellules hôtes.
  • Vaccins sous-unitaires recombinants : plusieurs vaccins sont actuellement produits dans des œufs de poule, mais des technologies de recombinaison de l’ADN ont été mises au point pour exprimer les protéines de vaccin par des types de cellule de remplacement dans des environnements contrôlés (cellules de mammifère, d’insecte, de plante, de levures). Ces techniques offrent de bonnes pistes pour la production rapide à grande échelle d’antigènes destinés à être utilisés dans les vaccins.
  • Vaccinomique personnalisée : chaque population et chaque personne ont des profils immunitaires différents (par exemple, les nourrissons et les personnes âgées). Par conséquent, des combinaisons différentes de vaccins-adjuvants peuvent s’avérer nécessaires pour optimiser les réponses individuelles aux vaccins. De nouvelles technologies de dépistage étant mises au point, il peut être possible de fournir aux différentes personnes des vaccins adaptés à leur système immunitaire, ce qui améliore l’immunogénicité ou l’efficacité des vaccins et permet de prévenir les échecs des vaccins ou les événements indésirables.
  • Technologies des adjuvants : de nouveaux adjuvants mis au point permettent d’améliorer le type de réponse immunitaire souhaitée (humorale ou à médiation cellulaire) afin d’éliminer des pathogènes spécifiques. Procurant une meilleure immunité, ces adjuvants permettent d’utiliser une dose plus faible d’antigène dans le vaccin. De plus, les nouvelles recherches sur le système immunitaire inné fournissent des renseignements utiles pour la mise au point d’adjuvants qui utiliseront mieux les mécanismes immunitaires qui déclenchent l’immunité adaptative.

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez consulter les références choisies ci-dessous.

Références choisies

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