Particle-based vaccines for transcutaneous vaccination

Immunization concepts evolve with increasing knowledge of how the immune system works and the development of new vaccination methods. Traditional vaccines are made of live, attenuated, killed or fragmented pathogens. New vaccine strategies can take advantage of particulate compounds—microspheres or nanoparticles—to target antigen-presenting cells better, which must subsequently reach the secondary lymphoid organs, which are the sites of the immune response. The use of the skin as a target organ for vaccine delivery stems from the fact that immature dendritic cells (DCs), which are professional antigen-presenting cells can be found at high density in the epidermis and dermis of human or animal skin. This has led to design various methods of dermal or transcutaneous vaccination. The quality and duration of the humoral and cellular responses to vaccination depend on the appropriate targeting of antigen-presenting cells, of the vaccine dose, route of administration and use of adjuvant. In this review, we will focus on the use of micro- and nano-particles to target the skin antigen-presenting cells and will discuss recent advances in the field of transcutaneous vaccination in animal models and humans.

RésuméLes concepts d’immunisation évoluent avec nos connaissances approfondies du fonctionnement du système immunitaire et des nouveaux développements technologiques. Les vaccins conventionnels sont composés de pathogènes vivants atténués, tués ou fragmentés. Les nouvelles stratégies vaccinales peuvent tirer profit des composés particulaires des pathogènes-des microsphères ou des nanoparticules-pour améliorer le ciblage des cellules présentatrices d’antigène, qui doivent migrer vers les organes lymphoïdes secondaires où la réponse immunitaire est initiée. L’intérêt d’utiliser la peau comme organe cible pour la vaccination vient du fait que l’on retrouve de forte densité de cellules dendritiques immatures dans l’épiderme et le derme de la peau humaine. Ceci a mené à concevoir de diverses méthodes de vaccination par les voies intradermiques ou les voies transcutanées. L’intensité et la qualité des réponses immunitaires dépendent de l’optimisation de la vaccination par ces nouvelles voies, i.e. de l’immunogène, de la dose vaccinale et de l’adjuvant utilisé. Dans cette revue, nous discuterons l’utilisation des microparticules ou de nanoparticules permettant de cibler les cellules présentatrices d’antigène et des avancés récentes dans le domaine de la vaccination transcutanée dans les modèles animaux et chez l’homme.