Réponse immunitaire des lymphocytes T suite à l’infection par le SARS-CoV-2 et à la vaccination chez diverses populations

Abstract

La pandémie de COVID-19 causée par le SARS-CoV-2 aura donné lieu à des événements sans précédent. Une situation d’urgence sanitaire déclarée par l’organisation mondiale de la santé au printemps 2020 avait menée à la mise en place de nombreuses mesures de confinement afin de restreindre la propagation ainsi que les effets néfastes de ce virus sur les populations. Malgré tout, plus de sept millions de décès sont attribués mondialement à la COVID-19 par l’organisation mondiale de la santé en date de l’automne 2024. Considérant l’urgence de cette situation et le besoin de mobiliser un maximum de ressources afin de répondre aux questions et inquiétudes se présentant au début de la pandémie, nous avons changé ma thématique de recherche. Le but de ma thèse visait donc à caractériser les réponses cellulaires T induites suite à l’infection par le SARS-CoV-2 et éventuellement, avec l’arrivée des vaccins contre la COVID-19 vers la fin de l’année 2020, à décrire l’effet de la vaccination sur les réponses cellulaires T. Dans un premier temps, mes travaux, en collaboration avec les équipes du Dre. Caroline Quach, Dre. Mariana Baz et Dr. Guy Boivin, ont permis de mieux informer les recommandations des autorités de santé publique au niveau national et provincial. Effectivement, nos travaux ont permis de démontrer que les individus ayant été infectés de façon asymptomatique présentaient de plus faibles réponses mémoires et nécessitaient ainsi une seconde dose de vaccin afin de développer une immunité plus efficace face au SARS-CoV-2 (Nantel et al., Frontiers in Immunology, 2023).1 Dans un deuxième temps, une collaboration au sein du CoVaRR-Net (Réseau de Réponse Rapide aux Variants du Coronavirus de l’anglais Coronavirus Variants Rapid Response Network) avec les Dre. Jennifer Gommerman et Dre. Anne-Claude Gingras, avait permis d’établir qu’une infection par le variant Omicron BA.1 était aussi, sinon plus efficace, qu’une dose de rappel de vaccin monovalent administré par voie intramusculaire. L’amélioration considérable des niveaux d’anticorps détectés dans la salive ainsi que de la capacité de neutralisation de nombreux variants du SARS-CoV-2 suite à l’infection permet également de mettre en évidence la nécessité de développer des stratégies vaccinales plus localisées tel que les vaccins intranasaux (Nantel, Sheikh-Mohamed et al., Mucosal Immunology, 2024).2 Dans un troisième temps, nous avons effectué une étude sur la réponse vaccinale au SARS-CoV-2 chez des enfants atteints de déficit immunitaire humoral. Nous avons ainsi démontré que ces enfants parvenaient à développer une réponse mémoire T efficace, mais que leurs niveaux d’anticorps et leur capacité à neutraliser le virus étaient considérablement réduits comparativement aux enfants sains. De façon intéressante, la plupart de ces enfants ont été infectés sans rapporter de symptômes, ce qui pourrait indiquer que la protection conférée par les lymphocytes T serait suffisante afin de limiter les effets néfastes de l’infection par le SARS-CoV-2 (Nantel et al., en préparation, 2025). Dans un dernier temps, considérant le fait que de moins en moins d’enfants sont vaccinés contre la COVID-19, nous nous sommes interrogés quant à la réponse mémoire développée suite à l’infection chez les enfants comparativement aux adultes. Dans le cadre d’une collaboration avec Dre. Anne Pham-Huy et Dr. Marc-André Langlois, nous avons pu mettre en évidence que bien que les enfants et les adultes présentent des réponses humorales similaires, la réponse cellulaire T face au SARS-CoV-2 est nettement plus élevée chez les adultes. J’ai investigué afin de tenter d’expliquer ce résultat en évaluant les réponses cellulaires T face à des coronavirus communs tel que HCoV-OC43 et HCoV-HKU1. Nous avons pu constater que les enfants présentaient des réponses d’intensité comparable aux coronavirus communs ainsi qu’au SARS-CoV-2, alors que la fréquence de cellules sécrétant de l’IFN-gamma en réponse au SARS-CoV-2 était démesurément élevée chez les adultes comparativement à leur réponse aux coronavirus communs (Nantel et al., Pediatric Research, 2025). Ce résultat est particulièrement pertinent considérant que les manifestations cliniques de la COVID-19 sont souvent similaires à un rhume chez l’enfant et que les complications de l’infection par le SARS-CoV-2 sont généralement plus fréquentes chez les adultes. Sommairement, mes travaux de doctorat ont permis de mieux comprendre les réponses cellulaires T développées dans différents contextes d’immunisation ainsi que chez des populations variées. Grâce aux nombreuses collaborations mises en place, il m’a également été possible d’en apprendre davantage sur la réponse humorale en ayant accès à des résultats provenant de techniques effectuées dans des équipes spécialisées en anticorps liants et neutralisants. J’ai ainsi pu présenter un portrait relativement complet de la réponse immunitaire adaptative spécifique au SARS-CoV-2 dans chacun de mes articles, dont les résultats ont permis d’orienter les recommandations vaccinales de la santé publique à plusieurs reprises au cours de la pandémie. The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 led to unprecedented events. The public health emergency declared by the world health organisation in March 2020 triggered containment efforts to restrict transmission and negative impacts of this virus on the populations. Despite these measures, more than seven million of death were attributed to COVID-19 by the world health organisation by fall 2024. Considering the emergency of the situation and the need to mobilize resources to answer the most pressing issues at the beginning of the pandemic, my research subject pivoted. The main objective of my thesis was to better understand the T-cell mediated immune response to SARS-CoV-2 infection and vaccination. In collaboration with Dre. Caroline Quach, Dre. Mariana Baz, Dr. Guy Boivin and their team, we provided scientific evidence to better inform public health recommendations regarding vaccination in previously infected individuals. Indeed, our work showed that previously infected individuals who were asymptomatic at the time of infection developed weaker immune memory responses and therefore required the full two doses primary regimen to acquire potent immunity to SARS-CoV-2 (Nantel et al., Frontiers in Immunology, 2023).1 Through the CoVaRR-Net (Coronavirus Variants Rapid Response Network) initiative with Dre. Jennifer Gommerman and Dre. Anne-Claude Gingras, we then showed that breakthrough infection with the Omicron BA.1 variant following vaccination induced potent immunity. We demonstrated that breakthrough infection could replace the booster dose of intramuscular monovalent vaccine, as hybrid immunity, acquired through both natural infection and vaccination, induced equivalent or improved immune responses compared to vaccination alone. Furthermore, we observed improvement in salivary antibody levels as well as serum neutralisation capacity against several variants following breakthrough infection. Those results highlight the necessity to develop mucosal vaccine strategies, such as intranasal vaccines, to induce potent local immunity particularly in vulnerable populations (Nantel, Sheikh-Mohamed et al., Mucosal Immunology, 2024).2 Our third study consisted of describing the immune response following COVID-19 vaccination in children with humoral immune deficiency. Our results show that children with humoral immune defect mounted adequate memory T cell responses, despite their impaired humoral response which led to drastically reduced antibody levels and severely impaired or totally absent neutralization capacity against SARS-CoV-2. Interestingly, most children were infected by SARS-CoV-2 without disclosing any symptoms, which could indicate that the protection conferred by T cells is sufficient to avoid complications and negative outcomes related to SARS-CoV-2 infection in that population. (Nantel et al., in preparation, 2025) Lastly, considering that the proportion of children vaccinated against COVID-19 has been decreasing since the end of the pandemic, we interrogated the memory immune response induced following infection in children compared to adults. In collaboration with Dre. Anne Pham-Huy and Dr. Marc-André Langlois, we showed that children and adults present similar humoral immune responses seven months after infection. However, functional T cell immune responses were strongly increased in adults compared to children. I investigated this result by comparing the frequency of IFN-gamma secreting T cells in response to SARS-CoV-2 to common cold coronaviruses HCoV-OC43 and HCoV-HKU1. We then noted that children show T cell responses of similar intensity to SARS-CoV-2 and common cold coronaviruses, while adults exhibit strikingly elevated T cell responses against SARS-CoV-2 compared to common cold coronaviruses (Nantel et al., Pediatric Research, 2025). These observations are particularly relevant considering that clinical presentations of SARS-CoV-2 infection in children are often similar to common cold coronaviruses. Altogether, my thesis work contributed to the understanding of T cell immune responses induced in different immunisation contexts in various populations. The numerous collaborations in place allowed me to also present the humoral immune response assessed by our collaborating teams with expertise in binding and neutralising antibodies, which enabled me to portray the peripheral adaptative immune response to SARS-CoV-2 in each of my articles. Lastly, our results were presented in several instances throughout the pandemic to provide insight regarding public health vaccination guidelines.