L'utilisation de l'immunité adaptative en santé humaine

La variole a tué des centaines de millions de personnes ; elle a été éradiquée en $1980$ grâce à un vaccin. La poliomyélite, qui paralysait des dizaines de milliers d'enfants par an, a presque disparu. Depuis Jenner ($1796$) et Pasteur ($1885$), l'humanité a appris à utiliser la mémoire immunitaire pour se protéger avant même la rencontre avec un microbe. Plus récemment, elle a appris à mobiliser l'immunité adaptative contre les cancers. Ce chapitre présente la vaccination préventive, son effet sur l'individu et sur la population (couverture vaccinale), et l'immunothérapie.

1. La vaccination préventive

1.1 Une réponse primaire sans maladie

La vaccination préventive induit une réaction immunitaire adaptative contre un agent infectieux, avant toute infection. On injecte des produits immunogènes mais non pathogènes : capables de déclencher une réponse (ils portent les antigènes de l'agent) mais incapables de rendre malade.

L'injection provoque une réponse primaire : sélection, amplification et différenciation des lymphocytes spécifiques, production d'anticorps et, surtout, formation d'un réservoir de cellules mémoire dirigées contre l'agent de la maladie. Lors d'une rencontre ultérieure avec le vrai microbe, la réponse secondaire, rapide et intense, l'élimine avant qu'il ne provoque la maladie.

1.2 Le rôle de l'adjuvant

Un antigène purifié, injecté seul, déclenche une réponse faible : sans microbe qui se multiplie, pas de réaction inflammatoire pour alerter le système immunitaire. Les vaccins inactivés ou à fragments contiennent donc un adjuvant (sels d'aluminium le plus souvent) : une substance qui provoque une réaction innée locale (inflammation modérée, rougeur et douleur au point d'injection), laquelle active les cellules dendritiques et produit les interleukines indispensables à l'installation de la réaction adaptative. L'adjuvant joue le rôle que joue naturellement l'inflammation lors d'une infection.

1.3 Rappels et phénotype immunitaire

La mémoire s'entretient : des rappels (injections répétées) provoquent des réponses secondaires successives qui augmentent le nombre de cellules mémoire et la durée de la protection (tétanos : rappels tous les $20$ ans à l'âge adulte). La vaccination améliore les capacités de défense de l'individu, dont le phénotype immunitaire est modelé au gré des expositions aux antigènes (infections, vaccins) ; elle peut être appliquée à tout âge (calendrier du nourrisson, adolescence pour HPV, rappels adultes, grippe chez les personnes âgées).

1.4 Une histoire de succès

• 1796 : Edward Jenner inocule le virus de la vaccine (variole des vaches, bénigne) à un enfant, qui résiste ensuite à la variole : première « vaccination ».
• 1885 : Louis Pasteur met au point le vaccin contre la rage (virus atténué) et sauve Joseph Meister.
• 1980 : la variole est déclarée éradiquée après une campagne mondiale de vaccination.
• Poliomyélite : $350\,000$ cas en $1988$, quelques dizaines aujourd'hui.
• En France, la diphtérie, le tétanos, la rougeole ont reculé de plus de $99\,\%$ ; la rougeole reprend quand la couverture baisse.

2. Protéger une population : la couverture vaccinale

2.1 Porteurs sains et immunité de groupe

On peut porter et transmettre un agent infectieux sans être malade (porteur sain, personne en incubation ou asymptomatique). La protection d'une population ne dépend donc pas seulement de chaque individu : si assez de personnes sont immunisées, l'agent, ne trouvant plus de personnes à infecter, cesse de circuler ; les non-vaccinés (nourrissons, personnes immunodéprimées, échecs vaccinaux) sont protégés indirectement. C'est l'immunité de groupe.

2.2 Modéliser le taux de couverture efficace

Chaque malade contamine en moyenne $R_{0}$ personnes dans une population non immunisée ($R_{0}$ : nombre de reproduction de base). Si une proportion $p$ de la population est immunisée, chaque malade ne contamine plus que $R_{0} (1 - p)$ personnes. L'épidémie s'éteint quand ce nombre est inférieur à $1$ :

$R_{0}(1 - p) < 1 \iff p > 1 - \frac{1}{R_{0}}$

La couverture vaccinale n'offre une protection optimale qu'au-delà de ce seuil, qui bloque la circulation de l'agent. Pour la rougeole, très contagieuse, il faut vacciner plus de $93\,\%$ de la population ; en France, la couverture est passée sous ce seuil dans les années $2000$-$2010$ (épidémie de $2011$ : $15\,000$ cas, $10$ décès), ce qui a motivé l'obligation vaccinale de $2018$ pour $11$ vaccins du nourrisson.

2.3 Bénéfice collectif et risque individuel

Tout vaccin comporte des effets indésirables, le plus souvent bénins (douleur, fièvre), très rarement graves (réaction allergique : environ $1$ pour un million). Face à cela, le bénéfice est immense : la vaccination évite, selon l'OMS, $4$ à $5$ millions de décès par an dans le monde. La vaccination est une démarche dans laquelle le bénéfice collectif est très largement supérieur au risque vaccinal individuel ; c'est aussi un acte de solidarité envers ceux qui ne peuvent pas être vaccinés.

2.4 Des vaccins contre des cancers

Certains vaccins permettent de lutter indirectement contre des cancers en prévenant l'infection par un virus cancérigène : le vaccin contre l'hépatite B prévient le cancer du foie ; le vaccin contre les papillomavirus (HPV), recommandé aux filles et aux garçons de $11$ à $14$ ans, prévient les cancers du col de l'utérus, de la gorge et de l'anus (réduction de $88\,\%$ du cancer du col chez les femmes vaccinées jeunes en Suède).

3. L'immunothérapie contre les cancers

3.1 Un principe différent : soigner, pas prévenir

Alors que la vaccination est préventive, l'immunothérapie est curative : elle utilise l'immunité adaptative pour traiter un cancer déjà présent, en aidant le système immunitaire à reconnaître et détruire les cellules tumorales, qui échappent normalement à sa surveillance.

3.2 Les anticorps monoclonaux

Un anticorps monoclonal est un anticorps produit en grande quantité par un clone unique de cellules, donc parfaitement défini et spécifique d'un seul antigène. Obtention (méthode de Köhler et Milstein, $1975$) : on immunise une souris contre l'antigène cible ; on prélève ses lymphocytes B ; on les fusionne avec des cellules tumorales immortelles pour obtenir des hybridomes, qui se divisent indéfiniment et sécrètent l'anticorps ; on sélectionne le clone produisant l'anticorps voulu et on le cultive en masse. Les anticorps sont ensuite « humanisés » par génie génétique pour ne pas être rejetés.

Utilisations contre les cancers :

• anticorps dirigés contre une protéine de surface des cellules tumorales, qui bloque leur multiplication et les signale aux cellules tueuses (trastuzumab contre certains cancers du sein ; anticorps anti-EGFR contre le cancer du côlon) ;
• anticorps qui lèvent les freins de l'immunité : les tumeurs inactivent les lymphocytes T ; des anticorps bloquant ces signaux inhibiteurs réveillent les T cytotoxiques (prix Nobel $2018$), avec des rémissions durables dans des mélanomes et cancers du poumon avancés.

3.3 Vaccins thérapeutiques et enjeux

Les vaccins thérapeutiques injectent des antigènes de la tumeur du patient (parfois sur mesure, d'après le séquençage de sa tumeur) pour stimuler ses lymphocytes T contre ses propres cellules cancéreuses ; plusieurs sont en essai. D'autres approches modifient génétiquement les lymphocytes T du patient pour cibler la tumeur.

Ce champ de recherche a des implications sociétales importantes : ces traitements coûtent de $50\,000$ à plus de $300\,000$ euros par patient et par an, ce qui pose la question de leur financement et de l'égalité d'accès ; ils transforment le pronostic de cancers autrefois incurables ; leur développement mobilise des investissements publics et privés considérables.

4. Exemple résolu pas à pas

Énoncé. La rougeole a un $R_{0}$ de $15$. Dans un lycée de $1\,200$ élèves, $80\,\%$ sont vaccinés (deux doses, efficacité $97\,\%$). a) Calculer la couverture minimale pour bloquer la circulation. b) Calculer la proportion d'élèves réellement immunisés et dire si le lycée est protégé. c) Un élève contagieux arrive : combien d'élèves contamine-t-il en moyenne ? d) Expliquer pourquoi vacciner protège aussi les $3\,\%$ chez qui le vaccin n'a pas fonctionné, et pourquoi le vaccin contient un virus atténué plutôt que des anticorps.

Résolution.

a) $p > 1 - 1/15 \approx 0{,}93$ : il faut au moins $93\,\%$ d'immunisés.

b) Immunisés : $0{,}80 \times 0{,}97 \approx 0{,}78$, soit $78\,\%$ ($930$ élèves) : en dessous du seuil, le lycée n'est pas protégé collectivement.

c) $R_{0}(1 - p) = 15 \times 0{,}22 \approx 3{,}3$ : chaque malade en contamine plus de trois, l'épidémie peut se propager.

d) Si la couverture dépassait $93\,\%$, le virus ne circulerait plus et n'atteindrait pas les non-immunisés : immunité de groupe. Le virus atténué déclenche une réponse primaire complète avec cellules mémoire (protection durable) ; des anticorps injectés ne protégeraient que quelques semaines, sans mémoire.

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🎯 Rédiger. Pour un calcul de couverture, écrire la formule, la valeur du seuil et comparer ; pour tout vaccin, préciser ce qu'il contient (immunogène, non pathogène), ce qu'il produit (cellules mémoire) et son bénéfice individuel et collectif.

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📌 À retenir

1. La vaccination préventive injecte des produits immunogènes non pathogènes (agent atténué ou inactivé, particules, anatoxine, ARN) qui provoquent une réponse primaire et un réservoir de cellules mémoire ; l'adjuvant déclenche la réaction innée nécessaire ; rappels ; phénotype immunitaire modelé à tout âge.
2. Succès historiques : Jenner, Pasteur, variole éradiquée ($1980$), poliomyélite presque disparue.
3. Couverture vaccinale : la protection collective (immunité de groupe) exige un seuil $p > 1 - 1/R_{0}$ ($93\,\%$ pour la rougeole) qui bloque la circulation de l'agent, y compris par les porteurs sains ; bénéfice collectif très supérieur au risque individuel ; vaccins hépatite B et HPV contre des cancers.
4. Immunothérapie (curative) : anticorps monoclonaux produits par des hybridomes, dirigés contre les cellules tumorales ou levant les freins de l'immunité (sein, côlon, mélanome) ; vaccins thérapeutiques ; enjeux économiques et sociétaux.