«Vaccins délivrés via des patchs cutanés solubles», source ASM
News.
Personne n'aime se faire piquer. Les patchs cutanés solubles sont la
voie de l'avenir pour l'administration de vaccins. Ils sont
efficaces, sûrs et pratiquement indolores. Pourquoi ne sont-ils pas
encore une réalité ?
Comment fonctionnent les patchs cutanés à micro-aiguilles solubles
?
La peau sert de barrière de notre corps au monde extérieur, une
régulation de ce qui entre et ce qui sort. Les chercheurs peuvent
capitaliser sur la capacité naturelle de la peau à répondre à un
agent pathogène envahissant. Les micro-aiguilles solubles peuvent
administrer des vaccins directement dans le derme et les cellules
immunitaires qui y résident, mais le terme «micro-aiguille» est un
peu trompeur.
Un patch à micro-aiguilles a à peu près la taille d'un timbre. La
structure en forme de cône de la micro-aiguille a une hauteur de 450
µm, soit plus de 50 fois plus petite que 1 inch (2,54 cm).
Un patch de micro-aiguilles produites par le laboratoire Tinker de la
Boise State University en collaboration avec le laboratoire de
microfabrication de l'Idaho. Image des micro-aiguilles de 0,64x sur
un microscope stéréo Zeiss Stemi 2000-C.Source image créée avec
Biorender.com.
Les micro-aiguilles sont en réalité des patchs de la taille d'un
timbre et sont composées d'environ 100 cônes microscopiques. Ces
cônes sont appelés micro-aiguilles simplement parce qu'ils peuvent
pénétrer dans la peau, mais ils ne sont pas douloureux comme une
aiguille intramusculaire. La texture d'un patch à micro-aiguilles a
été décrite comme ressemblant à la langue d'un chat.
Bien qu'il existe de nombreuses formulations de micro-aiguilles à
l'étude, elles sont souvent composées de solutions de sucre et de
sel. La peau permet naturellement le sucre et le sel dans le corps.
Tout type de vaccin, qu'il s'agisse d'une protéine, d'ARNm recouvert
d'une nanoparticule lipidique ou d'un autre composant cellulaire d'un
pathogène, peut ensuite être ajouté à la solution de sucre et de
sel et séché. Une fois les micro-aiguilles appliquées sur la peau,
l'humidité de la peau d'un patient peut dissoudre les
micro-aiguilles et absorber les composants du vaccin. Les cellules
immunitaires de la peau, appelées cellules
présentatrices d'antigène (APCs pour Antigen Presenting Cells),
reconnaissent alors les particules étrangères du vaccin et activent
les cellules B et T. En quelques semaines, ces cellules créent la
mémoire nécessaire pour prévenir de futures invasions du
pathogène. Les cellules mémoire seront systémiques et pourront
reconnaître les agents pathogènes dans tout le corps ainsi que les
agents pathogènes pénétrant par la peau ou les muqueuses.
Pourquoi les patchs cutanés solubles sont-ils meilleurs que les
aiguilles pour administrer des vaccins ?
Les micro-aiguilles préviennent la transmission ainsi que
l'infection
Photo ci-contre. Des micro-aiguilles administrent le vaccin sur la peau, tandis que
les vaccins intramusculaires doivent traverser la peau, la graisse et
le muscle. Source créé avec Biorender.com.
La vaccination intramusculaire utilise une aiguille pour administrer
des vaccins (par exemple, du matériel génétique pathogène ou des
antigènes) à un grand groupe musculaire, souvent de la partie
supérieure du bras. Ce type d'administration de vaccin est efficace
pour prévenir une infection de s'installer et de provoquer une
maladie, mais l'agent pathogène doit se trouver à l'intérieur du
corps pour que le système immunitaire le reconnaisse. C'est l'une
des raisons pour lesquelles vous pouvez toujours être infecté par
le COVID-19 ou la grippe après avoir été vacciné.
Les patchs à micro-aiguilles solubles, en revanche, délivrent le
vaccin sur la peau, déclenchant la réponse immunitaire de la peau.
Le corps apprend alors à rechercher ce pathogène dans notre peau et
nos muqueuses, ainsi qu'à l'intérieur du corps. Par exemple, les
agents pathogènes qui se propagent par transmission de gouttelettes
et pénètrent à travers les membranes muqueuses seront reconnus et
neutralisés avant de s'installer dans les cellules des voies
respiratoires.
Fait important, étant donné que les individus peuvent souvent
propager un agent pathogène avant de présenter des symptômes,
bloquer l'agent pathogène de pénétrer dans le corps en vaccinant à
travers la peau, l'empêche également de se répliquer à un niveau
propagable et réduit efficacement la transmission.
Malheureusement, le système immunitaire n'attrape pas toujours les
agents pathogènes envahisseurs, même lorsqu'il est prêt à les
rechercher. La vaccination avec un patch à micro-aiguilles soluble
permet à la peau et aux muqueuses d'être à l'affût des agents
pathogènes envahisseurs, mais si un agent pathogène traverse la
peau et pénètre dans le corps, l'hôte est toujours protégé. Une
fois que les APCs dans la peau reconnaissent les particules
étrangères, les APCs se déplacent vers les ganglions lymphatiques
et activent les cellules B et T pour une réponse immunitaire
systémique. Les patchs à micro-aiguilles solubles offrent
l'avantage distinct d'activer à la fois une protection locale au
niveau de la peau, ainsi qu'un système de protection de tout le
corps.
Les micro-aiguilles provoquent moins d'effets secondaires que les
injections intramusculaires
Le temps nécessaire pour dissoudre un patch à micro-aiguilles est
déterminé par la composition de la solution de sucre. Les patchs à
micro-aiguilles peuvent être conçus pour se dissoudre en quelques
minutes à quelques heures, permettant une libération plus lente
qu'une injection intramusculaire, qui frappe le système immunitaire
avec la dose entière de vaccin en une seule fois et provoque souvent
une sensation de chaleur, d'enflure et de douleur au site
d'injection. Bien que ce soit un signe positif et que le vaccin soit
reconnu par le système immunitaire, cela peut être inconfortable.
De plus, les réponses immunitaires localisées avec des injections
intramusculaires peuvent déclencher des réponses immunitaires
systémiques, c'est pourquoi vous pouvez avoir le nez qui coule, des
maux de gorge ou des maux de tête après la vaccination. Mais
l'administration lente du vaccin à travers un patch soluble provoque
une activation immunitaire sans réponse inflammatoire massive, ce
qui signifie que l'administration du vaccin à micro-aiguille soluble
permet une réponse immunitaire efficace avec moins d'effets
secondaires. Ces propriétés (efficacité et réduction des effets
secondaires) ont été évaluées pour une variété de vaccins
administrés par patchs à micro-aiguilles.
Les vaccins cutanés solubles sont indolores
Le dernier avantage majeur de la vaccination par patch cutané
soluble par rapport à l'administration intramusculaire
traditionnelle est qu'il n'y a pas de douleur. Selon les Centers for
Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis, l'un
des principaux obstacles à la vaccination est la peur de la douleur
associée aux aiguilles. La plus grande douleur associée aux
micro-aiguilles solubles est le retrait du patch adhésif.
Que faut-il pour faire des vaccins cutanés solubles une réalité
?
Dans l'ensemble, les patchs à micro-aiguilles solubles présentent
de nombreux avantages par rapport aux vaccins intramusculaires, mais
aucun vaccin homologué n'utilise cette méthode d'administration aux
États-Unis. Pourquoi ?
Il reste trois défis majeurs auxquels sont confrontés les patchs à
micro-aiguilles solubles : la variabilité
du dosage, le stockage et la stérilité.
Dosage
Les micro-aiguilles sont conçues pour pénétrer l'épithélium et
une partie des couches cutanées du derme. La quantité de vaccin
qu'une personne recevra dépendra de l'épaisseur de sa peau, de la
quantité d'humidité dans la peau et de la taille et de la
solubilité du vaccin.
Bien que cette variabilité d'un humain à l'autre soit également un
défi rencontré lors de l'administration de vaccins
intramusculaires, elle peut être surmontée en suivant les
recommandations d'âge et de poids pour les dosages. Ces
recommandations seront définies pour chaque vaccin et son mode
d'administration, sur la base des données accumulées à la fois de
la phase de R&D et de l'étape du test clinique.
Pour les vaccins délivrés par micro-aiguilles solubles, pendant la
phase de R&D, le type de solution de sucre (par exemple,
saccharose ou cellulose, etc.) utilisé et le type de vaccin (ARNm,
ADN ou sous-unité protéique, etc.) délivré seront optimisés. Au
cours de la phase d'essai clinique, l'innocuité et l'efficacité
dans un petit groupe de volontaires permettront de quantifier la
variabilité interhumaine de la réponse au dosage.
Stockage
Étant donné que les patchs à micro-aiguilles sont conçus pour se
dissoudre au contact de la peau, ils doivent être stockés dans un
environnement sec afin de les garder intacts avant l'administration.
En pratique, cela peut être aussi simple que de stocker les patchs
dans un déshydratant ou de les sceller jusqu'à leur utilisation.
L'utilisation d'une solution de sucre et de sel séchés pour
transporter le vaccin rend la plupart des vaccins plus stables, mais
les conditions de stockage optimales dépendront du type de vaccin
(par exemple, ARNm, ADN ou sous-unité protéique) administré. Par
exemple, les vaccins à ARNm dans un patch à micro-aiguilles peuvent
être plus stables, mais ils devront toujours être conservés
congelés, alors que certains vaccins à sous-unités protéiques
dans des micro-aiguilles peuvent être conservés à température
ambiante ou dans un réfrigérateur standard.
Stérilité
Le dernier défi pour le développement de vaccins est la stérilité.
Le sucre est une source de carburant commune pour les humains et les
agents pathogènes. La construction de microaiguilles solubles à
partir de sucre nécessite l'utilisation de techniques stériles et
d'un stockage stérile pour empêcher la croissance bactérienne dans
le vaccin. Pour surmonter cet obstacle, des pratiques de laboratoire
normalisées et des tests de post-production rigoureux seront
nécessaires. Il s'agit d'un défi pour de nombreux domaines de
l'industrie de la production alimentaire et pharmaceutique, et de
nombreuses techniques peuvent être adaptées pour produire des
patchs à micro-aiguilles solubles.
Les patchs cutanés à
micro-aiguilles solubles peuvent être confrontés à des défis de
production, comme toute nouvelle technologie, mais les avantages
poussent les scientifiques à développer cette nouvelle plate-forme
pour l'administration de vaccins. De nombreux vaccins sont
actuellement en phase clinique pour être administrés via des patchs
à micro-aiguilles solubles, notamment des vaccins contre la grippe,
le RRO et le SRAS-CoV-2. Gardez les yeux ouverts pour les vaccins
sans aiguille à venir bientôt.