Les ingénieurs biomédicaux de l’Université Duke ont mis au point un vaccin sous forme de comprimés contre les infections des voies urinaires (IVU) qui se dissout rapidement lorsqu’il est placé sous la langue. Le nouveau traitement pourrait offrir une alternative simple et pratique aux antibiotiques oraux à forte dose qui sont la norme actuelle pour les traitements des infections urinaires.
Les résultats sont parus en ligne le 23 novembre dans la revue Avancées scientifiques.
Les infections des voies urinaires surviennent lorsque des bactéries infectent l’urètre, la vessie, les uretères ou les reins. Plus de la moitié de toutes les femmes subissent une infection urinaire et elles présentent un risque important pour les patientes qui ont besoin d’un cathéter. Bien que les infections urinaires causent souvent de la douleur et de l’inconfort, des dommages aux organes et même une septicémie peuvent également survenir si l’infection atteint les reins.
Ces infections peuvent être résolues avec des antibiotiques oraux, mais certains patients sont confrontés à des infections urinaires récurrentes, nécessitant une utilisation prolongée, répétée et parfois coûteuse d’antibiotiques. Cette utilisation prolongée d’antibiotiques affecte négativement le microbiome du patient, car les antibiotiques tuent également les bactéries utiles, créant un environnement propice à la prolifération des bactéries résistantes aux antibiotiques. Aujourd’hui, de nombreuses souches de bactéries qui causent les infections urinaires sont devenues de plus en plus résistantes à plusieurs des antibiotiques couramment utilisés pour traiter ces infections.
Le petit comprimé contenant un vaccin protecteur contre les infections urinaires se dissout immédiatement lorsqu’il est placé dans un liquide. Crédit : Université Duke
Pour résoudre ce problème, une équipe de collaborateurs comprenant Joel Collier, le professeur Theodore Kenney de génie biomédical à Duke, et Sean Kelly, qui a terminé ce travail en tant que Ph.D. étudiant du laboratoire Collier, a développé un vaccin qui peut être absorbé sous la langue et active les cellules immunitaires clés pour attaquer avec précision les bactéries responsables des infections urinaires.
« Il y avait de la littérature antérieure qui montrait que les médicaments absorbés par la membrane muqueuse sous la langue pouvaient déclencher une réponse immunitaire, en particulier dans des membranes muqueuses similaires dans tout le corps », a déclaré Kelly, maintenant post-doctorante à l’Université Johns Hopkins. « C’était important, car l’un des défis pour développer un vaccin contre les infections urinaires est que vous devez déclencher une réponse immunitaire à la fois dans le sang et dans le tractus urogénital, et les injections intramusculaires ne déclenchent généralement pas de fortes réponses dans ces zones muqueuses. «
« De plus, il existe de nombreux obstacles à la livraison facile des vaccins. Vous avez souvent besoin de réfrigération, vous avez besoin de personnel qualifié pour administrer le vaccin et vous avez besoin de matériel comme des aiguilles », a déclaré Kelly. « Mais la méthode de livraison des comprimés offre une solution à beaucoup de ces problèmes. Il peut être stocké à température ambiante sans aucun problème. L’espoir est qu’un patient puisse le sortir d’un emballage, le mettre sous sa langue et en quelques secondes, c’est parti et le patient peut continuer sa journée. »
Passer la couche de membrane sous la langue est délicat, car le mucus a été fabriqué pour empêcher les grosses molécules, les virus et d’autres matériaux de pénétrer dans le corps. Mais le laboratoire Collier se spécialise dans le développement de biomatériaux qui s’auto-organisent en structures utiles telles que des nanoparticules, des nanofibres et des gels, qui peuvent être personnalisés pour activer des cellules clés du système immunitaire. L’équipe a découvert qu’elle pouvait ajouter des modifications résistantes au mucus à ces structures, ce qui leur permet de se glisser facilement à travers la couche muqueuse.
Après avoir finalisé les sucres et autres composants structurels nécessaires dans un comprimé vaccinal à dissolution rapide, l’équipe a commencé à explorer comment cibler spécifiquement les bactéries responsables des infections urinaires.
« Sean a identifié certaines protéines qui apparaissaient fréquemment dans un type de bactérie appelée E. coli uropathogène, qui cause la plupart des infections urinaires », a déclaré Collier. « Cela nous a donné une cible claire pour les cellules immunitaires à attaquer. »
L’équipe a tissé les protéines d’E. coli dans leurs nanofibres pénétrant dans le mucus. Une fois cette structure absorbée, les protéines bactériennes incorporées activent les cellules immunitaires, leur donnant des instructions spécifiques pour tuer les bactéries dans le sang et le tractus urogénital.
« L’efficacité du vaccin administré par comprimé était comparable à celle des antibiotiques, et nous avons constaté que les réponses en anticorps suscitées par les matériaux en nanofibres peuvent être très durables, durant toute la vie d’une souris, nous espérons donc que la protection contre les infections urinaires sera également durable », a déclaré Collier. « Sean et l’équipe ont également effectué des analyses du microbiome, et ils ont constaté qu’il y avait beaucoup moins de perturbations dans le microbiome intestinal des modèles de souris que ce que nous voyons avec les antibiotiques. »
L’équipe continuera à affiner son modèle, car Collier et ses collaborateurs sont curieux de savoir si le vaccin peut être utilisé pour minimiser ou même prévenir la récurrence des infections urinaires. Ils prévoient également d’explorer d’autres modèles de maladies où le mécanisme d’administration du vaccin par voie sublinguale pourrait être particulièrement utile. Bon nombre de ces maladies, y compris la gonorrhée et la chlamydia, impliquent également le tractus urogénital et sont confrontées à des problèmes de résistance aux antibiotiques.
Bien que l’équipe ait été enthousiasmée par les résultats de la protection à long terme contre les infections urinaires, elle est également optimiste quant aux nouvelles possibilités offertes par le comprimé vaccinal sublingual.
« Surtout après COVID, il devient clair que les vaccins vont de plus en plus faire partie de nos vies, nous avons donc besoin de vaccinations plus accessibles qui peuvent être répétées facilement », a déclaré Collier.
« Les vaccins actuels, avec leur dépendance à la réfrigération continue, nécessitent une infrastructure substantielle qui n’est pas disponible dans de vastes régions du monde. La technologie des tablettes peut être livrée de manière beaucoup plus équitable car elle évite cette dépendance à la réfrigération », a déclaré Collier. « Si nous réussissons, n’importe qui pourrait recevoir le vaccin, qu’il soit proche d’un grand système hospitalier ou non. Nous sommes loin de cette réalité, mais nous continuons à travailler dans cette direction. »
Plus d’information:
Sean H. Kelly et al, Un vaccin sublingual à base de nanofibres pour prévenir les infections des voies urinaires, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abq4120