Les vaccins sont un outil essentiel dans la protection des humains et des animaux contre les agents pathogènes, mais un défi majeur pour le développement de vaccins est de comprendre pourquoi les vaccins fonctionnent mieux pour certains individus que pour d’autres.
Pour répondre à cette question, une équipe de recherche dirigée par Yana Safonova, professeure adjointe au Département d’informatique de la Johns Hopkins Whiting School of Engineering, a étudié les vaches Black Angus et leurs réponses variables au vaccin contre la maladie respiratoire bovine, ou BRD. Les découvertes de l’équipe ont été récemment publiées dans la revue Recherche sur le génome.
La BRD est la principale cause de mort naturelle des vaches et coûte à l’industrie bovine environ 900 millions de dollars par an. Les médicaments coûtent cher, de sorte que les éleveurs de bovins comptent sur les vaccinations pour atténuer le problème.
Menant des recherches pour le Département américain de l’agriculture, Safonova et des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont cherché à comprendre comment la structure génétique unique des vaches et d’autres bovins tels que les bisons, les buffles et les antilopes créait des anticorps à partir du vaccin BRD.
« Nous voulions répondre à une question particulière : pourquoi certains individus au sein de la population de vaches black angus réagissent très différemment au même vaccin ? dit Safonova.
Les chercheurs ont examiné une caractéristique distinctive de l’immunité bovine : les longues boucles H3 de la région déterminant la complémentarité dans les anticorps qu’elles créent. Les anticorps bovins avec de telles boucles CDR H3 ultralongues se sont avérés neutraliser certaines souches de VIH, et Safonova et son équipe ont découvert qu’ils sont également une clé pour développer des réponses d’anticorps contre la BRD.
À l’aide d’un nouvel outil informatique qu’ils ont conçu, Safonova et son équipe ont analysé les données de séquençage des anticorps produits par la population de vaches Black Angus et ont identifié les variations génétiques des anticorps associées aux réponses immunitaires.
Les chercheurs ont découvert que si la création de ces structures d’anticorps uniques était déclenchée par chaque dose de vaccin, l’efficacité du vaccin (comment le vaccin fonctionne réellement) est déterminée bien avant que l’individu ne développe une réponse immunitaire. Des segments d’ADN appelés gènes variables, de diversité et de jonction d’immunoglobuline, également appelés gènes IG, sont ce qui produit des anticorps et contrôle les réponses individuelles à un vaccin.
Cela signifie que l’efficacité du vaccin pour un individu est prédéterminée avant même que le vaccin ne soit administré.
Étant donné que la méthode de l’équipe peut révéler ces marqueurs génétiques, les éleveurs de bovins pourraient potentiellement utiliser ces informations pour élever sélectivement des vaches moins sensibles à la BRD en fonction de leur prédisposition génétique, a déclaré Safonova.
Les chercheurs affirment que leur étude est la plus grande étude immunogénétique personnalisée sur toutes les espèces à ce jour, et que leurs résultats ouvrent la voie à l’application de l’immunoséquençage aux études sur les vaccins humains. Des recherches approfondies en immunogénétique permettraient aux scientifiques de découvrir des modèles dans le génome humain qui déterminent la réponse programmée de l’organisme aux vaccins. En fait, Safonova dit qu’une étude à grande échelle de l’immunogénétique humaine pourrait aider à comprendre les variations de la réponse vaccinale avant la prochaine pandémie.
Safonova a expliqué : « Avec de nouvelles souches de COVID-19, de nouvelles variantes et le besoin de vaccinations, nous pouvons montrer que ce type d’étude fonctionnera pour de nombreux sujets différents. Nous voulons souligner comment nous pouvons étudier [the vaccination process] sur différents génomes. »
Yana Safonova et al, Les variations des répertoires d’anticorps sont en corrélation avec les réponses vaccinales, Recherche sur le génome (2022). DOI : 10.1101/gr.276027.121