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Comme elles ressemblent beaucoup à des cellules saines, les cellules cancéreuses sont parfois ignorées par le système immunitaire. L'objectif d'un vaccin anti-cancer serait donc de pousser le système immunitaire à reconnaître les cellules cancéreuses comme étrangères pour qu'il s'attaque à elles.
Un des moyens de stimuler le système immunitaire contre les cellules cancéreuses est de manipuler des cellules dendritiques. Ces cellules se déplacent dans l'organisme et entrent en contact avec des fragments protéiques (antigènes) présents à la surface des cellules. Si une cellule dendritique rencontre un antigène qui semble étranger, elle le transporte dans les ganglions lymphatiques, où elle le présente à d'autres cellules du système immunitaire pour les activer contre cet antigène.
Les cellules cancéreuses présentent souvent des antigènes particuliers à leur surface. Une thérapiethérapie possible consiste donc à extraire des cellules du sang d'un patient, les stimuler au laboratoire, les incuber avec un antigène spécifique de la tumeur du patient et d'autres composés permettent la maturation des cellules dendritiques. Ces cellules reprogrammées sont alors réinjectées dans le sang pour qu'elles regagnent les ganglions lymphatiques et présentent l'antigène de la tumeurtumeur aux autres cellules immunitaires. Une telle thérapie peut être efficace à court terme, mais elle est lourde et coûteuse, d'où l'idée de trouver d'autres approches.
L'échafaudage formé par le vaccin (en rouge) a été infiltré par des cellules dendritiques et d'autres cellules immunitaires (en bleu). © Aileen Li
Les biomatériaux forment une matrice qui attire les cellules dendritiques
Dans un article paru dans Nature Biotechnology, les chercheurs décrivent un nouveau concept de vaccin : il s'agit d'introduire des biomatériaux sous la peau pour créer de manière temporaire un micro-environnement qui attire, abrite et reprogramme des cellules dendritiques. Ce nouveau vaccin en 3D comprend des petits bâtonnetsbâtonnets à base de silicesilice (ou MSRsMSRs pour mesoporous silica rods) dispersés dans un liquideliquide.
Quand on l'injecte sous la peau, le liquide se diffuse rapidement et les bâtonnets forment spontanément une structure en trois dimensions, une sorte d'échafaudageéchafaudage ressemblant à une botte de foin. Les espaces entre les bâtonnets sont suffisamment larges pour abriter des cellules dendritiques et d'autres cellules immunitaires ; les bâtonnets possèdent des pores qui peuvent contenir des antigènes et des médicaments.
Lorsqu'il a été injecté à des souris qui avaient reçu des cellules de lymphomelymphome, le vaccin 3D a généré une réponse immunitaire qui a retardé la croissance de la tumeur. Par rapport à une injection avec les mêmes médicaments et antigènes, mais sans l'échafaudage de MSRs, le vaccin 3D était plus efficace pour prévenir la croissance de la tumeur : 90 % des souris qui ont reçu le vaccin en 3D étaient toujours vivantes au bout de 30 jours, contre 60 % des souris qui ont eu l'autre injection.
« Ce vaccin est un exemple merveilleux de biomatériaux appliqués à de nouvelles questions et problèmes en médecine », a déclaré David Mooney, un des auteurs de ces travaux et professeur de bio-ingénierie à Harvard. Ces matrices inorganiques injectables, qui s'assemblent spontanément, agissent donc sur les cellules immunitaires in vivoin vivo et augmentent l'efficacité du vaccin.
Si ce vaccin 3D est pour l'instant conçu comme un vaccin anti-cancer, d'autres combinaisons d'antigènes et de médicaments pourraient être intégrées à la matrice, par exemple pour lutter contre des maladies infectieuses.
