Les vaccins peuvent être rendus plus efficaces de plus de 25% en ajoutant des nanoparticules d’or chirales gauchers comme adjuvants, selon une étude d’une collaboration internationale à laquelle des chercheurs brésiliens ont participé. Un article rapportant les résultats est publié dans Nature.
Trois groupes de recherche ont collaboré à l’étude, l’un affilié à l’Université du Michigan aux États-Unis et l’autre à l’Université de Jiangnan en Chine. Le groupe brésilien était dirigé par André Farias de Moura, professeur au Département de chimie de l’Université fédérale de São Carlos (UFSCar) et chercheur au Centre de développement des matériaux fonctionnels (CDMF), l’un des centres de recherche, d’innovation et de diffusion (RIDC) financés par la FAPESP.
L’étude n’a pas impliqué de vaccins COVID-19 car elle a commencé bien avant la pandémie. Les chercheurs ont utilisé des vaccins développés pour lutter contre une souche spécifique du virus de la grippe. Bien qu’il ne s’agisse pas de la souche qui circule actuellement au Brésil, les résultats peuvent en principe être généralisés à tout type de vaccin, évidemment avec des études complémentaires au cas par cas. La raison en est que les nanoparticules d’or chirales gauchers ne sont pas l’ingrédient actif, mais un adjuvant qui potentialise la réponse immunitaire du receveur.
« La clé pour comprendre la contribution de ces nanoparticules est le concept de chiralité, qui s’applique à un objet ou à un système qui ne peut pas être superposé à sa propre image miroir », a déclaré Moura à Agência FAPESP.
La chiralité est donc un type d’asymétrie. Le terme est dérivé de kheir, le grec ancien pour la main, et le meilleur exemple est précisément la différence entre la main gauche et la main droite. Lorsque nous levons nos mains vers un miroir, la main que nous voyons à droite est notre main gauche et vice-versa.
« Tout ce qui est vivant sur Terre est chiral. Les molécules chirales peuvent avoir des propriétés entièrement différentes selon qu’elles sont gauchers ou droitiers. Les deux formes chirales de la même molécule sont appelées énantiomères », a déclaré Moura. « Un exemple tragique est la thalidomide, un médicament prescrit aux femmes enceintes pour les nausées matinales à la fin des années 1950 et 1960. Il a fait naître des bébés avec une gamme de malformations. L’un des énantiomères de la substance avait l’effet thérapeutique attendu, mais le d’autres ont atrophié les membres du fœtus. »
Nanoparticules
La recherche sur les nanomatériaux a suffisamment avancé pour permettre aux scientifiques de séparer complètement un énantiomère, a expliqué Moura, et l’étude rapportée dans Nature reposait sur cette possibilité. « Nous avons commencé avec des nanoparticules d’or, qui sont symétriques et manquent de chiralité. Elles sont achirales. Nous avons d’abord induit la chiralité en les faisant interagir avec l’acide aminé cystéine, puis intensifié la chiralité induite en les exposant à une lumière polarisée à l’aide de l’acide aminé la phénylalanine acide comme antenne collectrice de lumière », a-t-il déclaré.
La chiralité est mesurée en « facteur g » sur une échelle de moins deux (-2) à plus deux (+2). La procédure utilisée dans l’étude a permis aux scientifiques de dépasser 0,4 et a abouti à trois nanoparticules : l’or achiral d’origine, l’énantiomère droitier et l’énantiomère gaucher.
« Au départ, nous avons testé les nanoparticules sur des cellules immunitaires humaines cultivées in vitro et avons constaté que les nanoparticules chirales induisaient la production de substances associées à une réponse immunitaire même en l’absence d’antigène – toute substance capable de déclencher la production d’anticorps. Ce type de réaction est exactement ce qu’un adjuvant fait dans un vaccin », a déclaré Moura.
Ensuite, les chercheurs ont testé les nanoparticules sur le virus de la grippe. « Nous avons constaté que les énantiomères amélioraient considérablement l’efficacité du vaccin », a déclaré Moura. « Plus précisément, l’énantiomère gaucher a provoqué une augmentation de 25,8 % de l’efficacité par rapport à l’énantiomère droitier, et une augmentation encore plus importante par rapport à la nanoparticule achirale. »
Les connaissances sont publiées et accessibles à tous ceux qui souhaitent les utiliser, a souligné Moura. « Il peut être utilisé par n’importe quel producteur de n’importe quel type de vaccin, y compris les vaccins contre les nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 ou de la grippe. Nous ne sommes pas des développeurs de vaccins, mais nous offrons ces connaissances de base en tant que nouvelle plate-forme technologique pour ceux qui sont », a-t-il dit.
Liguang Xu et al, Réponse immunologique dépendante des énantiomères aux nanoparticules chirales, Nature (2022). DOI : 10.1038/s41586-021-04243-2