Le microbiote humain est un écosystème complexe, composé de billions de bactéries, virus, champignons et autres micro-organismes, vivant en symbiose avec l’organisme humain. Il est impliqué dans de nombreuses fonctions physiologiques et dans diverses pathologies, et contribue notamment à l’immunité de l’hôte. La vaccination est un marché dynamique, qui connaît une phase d’accélération technologique majeure. Parmi les pistes explorées, le microbiote apparaît comme un levier stratégique de l’innovation vaccinale. Son intégration dans les stratégies vaccinales pourrait en améliorer l’efficacité et les personnaliser, tout en ouvrant la voie à des vaccins ciblant directement le microbiote dans le traitement de certaines pathologies.
Dans cet article, Alcimed explore les innovations possibles dans le secteur de la vaccination en lien avec le rôle clé du microbiome humain.
D’une part, le microbiote a un impact sur la santé de l’hôte. Le déséquilibre du microbiote ou dysbiose, peut conduire à une inflammation. Le microbiote est ainsi impliqué dans des maladies inflammatoires chroniques, des désordres métaboliques ou encore des maladies infectieuses. Il joue également un rôle dans la santé mentale, le « healthy aging » ou encore la santé des femmes1Liu, L., Wang, H., Chen, X., Zhang, Y., Zhang, H., & Xie, P. (2023). Gut microbiota and its metabolites in depression: from pathogenesis to treatment. EBioMedicine, 90, 104527. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2023.1045272Kim, S., & Jazwinski, S. M. (2018). The Gut Microbiota and Healthy Aging: A Mini-Review. Gerontology, 64(6), 513–520. https://doi.org/10.1159/0004906153Wang, M., Sang, L., & Sun, S. (2024). Gut microbiota and female health. World Journal of Gastroenterology, 30(12), 1655–1662. https://doi.org/10.3748/wjg.v30.i12.1655.
D’autre part, l’état de santé de l’hôte impacte l’état du microbiote et de nombreuses pathologies, qu’elles soient infectieuses, inflammatoires ou auto-immunes (obésité, maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, diabètes, etc.), peuvent provoquer une dysbiose4Hrncir, T. (2022). Gut microbiota dysbiosis: Triggers, consequences, diagnostic and therapeutic options. Microorganisms, 10(3), 578. https://doi.org/10.3390/microorganisms10030578.
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Les réponses immunitaires induites par les vaccins présentent une importante variabilité inter et intra-individuelle. Cela s’explique en partie par des facteurs tels que l’âge, la génétique, ou l’exposition préalable au pathogène. Le microbiote, qui joue un rôle essentiel dans le développement et la régulation du système immunitaire de l’hôte5Weiss, G. A., & Hennet, T. (2017). Mechanisms and consequences of intestinal dysbiosis. Cellular and Molecular Life Sciences, 74(16), 2959–2977. https://doi.org/10.1007/s00018-017-2509-x, peut également impacter l’efficacité vaccinale et l’immunogénicité, c’est-à-dire la capacité à provoquer une réponse immunitaire spécifique6Zimmermann, P., & Curtis, N. (2019). Factors that influence the immune response to vaccination. Clinical Microbiology Reviews, 32(2). https://doi.org/10.1128/cmr.00084-187Gioula, G., & Exindari, M. (2025). The Gut Microbiome and Vaccination: A Comprehensive review of current evidence and future perspectives. Vaccines, 13(11), 1116. https://doi.org/10.3390/vaccines13111116. Cette influence peut être bénéfique ou délétère, selon le type de micro-organismes, ainsi que la famille, genre ou espèce dans le cas des bactéries8Gioula, G., & Exindari, M. (2025). The Gut Microbiome and Vaccination: A Comprehensive review of current evidence and future perspectives. Vaccines, 13(11), 1116. https://doi.org/10.3390/vaccines13111116.
En plus d’impacter la réponse immunitaire, l’état du microbiote pourrait permettre de prédire la réponse d’un individu à un vaccin. De nombreuses études concluent que l’abondance dans le microbiote de Bifidobacterium et la faible présence de Gammaproteobacteria sont associées à une meilleure immunogénicité vaccinale. Ces observations ont été documentées pour des vaccins contre la grippe, hépatite B, SARS-CoV-2, rotavirus, etc9Ardura-Garcia, C., Curtis, N., & Zimmermann, P. (2024). Systematic review of the impact of intestinal microbiota on vaccine responses. Npj Vaccines, 9(1), 254. https://doi.org/10.1038/s41541-024-01000-0.
Ainsi, la réponse vaccinale pourrait être différenciée et prédite en fonction de signatures microbiennes spécifiques, dont l’étude ouvre de nouvelles pistes d’innovation vaccinale.
Des stratégies sont étudiées pour optimiser la réponse vaccinale par des co-thérapies avec des « biotiques », incluant les probiotiques, prébiotiques et post–biotiques. Le premier terme renvoie à des micro-organismes vivants bénéfiques à l’organisme, tandis que les deux autres font référence à des molécules dont les effets sur la santé sont bénéfiques. L’approche consiste en leur utilisation en tant que pré-adjuvants, administrés en préalable de l’injection vaccinale, afin de réaliser un conditionnement immunitaire.
Dans le cas du vaccin contre la grippe (influenza), des chercheurs ont montré qu’une supplémentation en Bifidobacterium améliorerait l’efficacité vaccinale.10Gioula, G., & Exindari, M. (2025). The Gut Microbiome and Vaccination: A Comprehensive review of current evidence and future perspectives. Vaccines, 13(11), 1116. https://doi.org/10.3390/vaccines13111116 De même, la présence accrue de bactéries Bifidobacterium et Lactobacillus, après administration de certains prébiotiques, s’est révélée associée à une meilleure réponse vaccinale dans plusieurs études cliniques et précliniques, notamment chez les nourrissons11Lynn, D. J., Benson, S. C., Lynn, M. A., & Pulendran, B. (2021). Modulation of immune responses to vaccination by the microbiota: implications and potential mechanisms. Nature Reviews. Immunology, 22(1), 33–46. https://doi.org/10.1038/s41577-021-00554-712Ryan, F. J., Clarke, M., Lynn, M. A., Benson, S. C., McAlister, S., Giles, L. C., Choo, J. M., Rossouw, C., Ng, Y. Y., Semchenko, E. A., Richard, A., Leong, L. E. X., Taylor, S. L., Blake, S. J., Mugabushaka, J. I., Walker, M., Wesselingh, S. L., Licciardi, P. V., Seib, K. L., . . . Lynn, D. J. (2025). Bifidobacteria support optimal infant vaccine responses. Nature, 641(8062), 456–464. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08796-4.
Cette modulation immunitaire préalable à la vaccination présente un intérêt particulier pour des populations spécifiques dont la réponse vaccinale est souvent sous-optimale, comme chez les nourrissons ayant eu une exposition précoce aux antibiotiques par exemple, ou encore les personnes âgées, immunodéprimées ou présentant des comorbidités13Gioula, G., & Exindari, M. (2025). The Gut Microbiome and Vaccination: A Comprehensive review of current evidence and future perspectives. Vaccines, 13(11), 1116. https://doi.org/10.3390/vaccines13111116.
De plus, comme dans de nombreuses aires thérapeutiques, l’innovation en vaccination s’oriente vers la personnalisation. Le séquençage du microbiote individuel ouvre la voie vers des pistes thérapeutiques d’intérêt, afin d’améliorer l’efficacité vaccinale grâce à des adjuvants biotiques ciblés. L’entreprise biopharmaceutique Microbiotica développe par exemple des communautés microbiennes spécifiques (consortia bactériens), actuellement explorées en oncologie et pour les maladies inflammatoires intestinales. Cette plateforme métagénomique, axée sur l’étude du génome des micro-organismes présents dans un environnement, pourrait permettre de développer des consortia bactériens immunomodulateurs, offrant un potentiel d’action en tant qu’adjuvants vaccinaux.
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Au-delà de son rôle d’adjuvant vaccinal, le microbiote peut constituer une cible directe du vaccin, notamment dans le traitement des maladies inflammatoires. Dans cette approche, le vaccin ne vise pas seulement un pathogène mais une population du microbiote.
Des travaux de recherche ont par exemple été menés pour développer un vaccin ciblant des populations bactériennes néfastes, surdéveloppées en contexte inflammatoire, via la production d’anticorps anti-flagelline réduisant leur propagation et donc l’inflammation.14Une approche vaccinale contre l’inflammation chronique intestinale · Inserm, La science pour la santé. (n.d.). Inserm. https://www.inserm.fr/actualite/une-approche-vaccinale-contre-linflammation-chronique-intestinale/
En oncologie par exemple, un nano vaccin bactérien a été développé avec une action biomimétique. Appartenant à la classe des vaccins thérapeutiques, son mode d’action diffère des vaccins à base peptides, à vecteur viral ou à cellules dendritiques. En plus d’amplifier l’action immunitaire des cellules présentatrices d’antigènes, les adjuvants bactériens dont il est constitué ciblent la destruction des micro-organismes délétères, dans le cas du cancer colorectal associé à la bactérie F.nucleatum. N’altérant pas le microbiote sain des patients, cette thérapie émergente permettrait d’accroître l’efficacité de la chimiothérapie.15Chen, L., Kang, Z., Shen, J., Zhao, R., Miao, Y., Zhang, L., Zheng, Z., Zhang, Z., Liu, N., Wang, C., Fang, H., Zhou, J., Wang, Y., Liu, Z., Yang, Y., & Chen, Q. (2024). An emerging antibacterial nanovaccine for enhanced chemotherapy by selectively eliminating tumor-colonizing bacteria. Science Bulletin, 69(16), 2565–2579. https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.06.016
D’autres biothérapies issues du microbiote en phase I et II d’essais cliniques16Lu, Y., Yuan, X., Wang, M., He, Z., Li, H., Wang, J., & Li, Q. (2022). Gut microbiota influence immunotherapy responses: mechanisms and therapeutic strategies. Journal of Hematology & Oncology, 15(1), 47. https://doi.org/10.1186/s13045-022-01273-9 sont étudiées conjointement à des immunothérapies dans le cas de glioblastome (tumeur cérébrale) et de tumeur surrénale.
Le microbiome peut constituer une bio banque d’intérêt thérapeutique. En effet, un vaccin innovant a été développé à partir du microbiote cutané, plus précisément à partir de la bactérie commensale S.epidermidis. A application topique, ce traitement déclenche chez le modèle animal une réaction immunitaire. Il permettrait de prévenir l’infection par la diphtérie, le tétanos et son usage pourrait être étendu à d’autres maladies infectieuses (National Institute of Allergy and Infectious Diseases, Stanford).17Pasteur, I. (2024, December 16). L’immunité humorale de la peau, façonnée par le microbiote, et son potentiel pour le développement d’approches vaccinales novatrices. Institut Pasteur. https://www.pasteur.fr/fr/journal-recherche/actualites/immunite-humorale-peau-faconnee-microbiote-son-potentiel-developpement-approches-vaccinales
Bien que des signatures microbiennes soient associées à certaines réponses vaccinales chez des modèles animaux ou dans de petits échantillons cliniques, l’identification de signatures prédictives universelles constitue un défi. Développer ces biothérapies vivantes suppose de parvenir à standardiser des consortia bactériens avec une efficacité individuelle.
Il est également crucial d’intégrer plusieurs contraintes. D’une part la stabilité des micro-organismes doit être assurée, c’est-à-dire leur capacité à maintenir des caractéristiques constantes au cours du temps et des conditions de culture et de stockage. D’autre part, concernant la reproductibilité, entre les lots et les productions, les consortia bactériens doivent obtenir des résultats comparables en termes de composition et de fonctionnalité. Ces aspects doivent être démontrés conformément aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) et validés par des études de stabilité notamment. Ces exigences strictes sont essentielles pour garantir la fiabilité de produits biologiques destinés à la commercialisation.
En outre, les études reliant microbiote et vaccination partagent certaines limites, notamment :
Afin d’établir des relations causales robustes entre microbiote et réponse vaccinale, il est essentiel de consolider les études, notamment en standardisant les critères d’inclusion, les souches bactériennes et les analyses métagénomiques.
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Les innovations vaccinales basées sur le microbiote et les biothérapies issues de l’étude du microbiote sont à l’interface entre la catégorie des vaccins et celle plus large des produits biologiques. Cela peut complexifier leur classification et induire des exigences sécuritaires, sanitaires et réglementaires différentes.
En résumé, les recherches de ces dernières années confirment la relation bidirectionnelle entre la santé humaine et le microbiote. Ce dernier se révèle être un acteur clé de la réponse immunitaire de l’organisme, capable notamment de moduler la réponse vaccinale. Le microbiome apparaît à la fois comme un biomarqueur prédictif de l’efficacité vaccinale et une cible thérapeutique pour optimiser cette réponse ou proposer des immunothérapies innovantes dans diverses aires thérapeutiques.
Dans le secteur dynamique qu’est la vaccination, de nouvelles pistes émergent :
Malgré des défis scientifiques, technologiques ou réglementaires persistants, ces innovations ouvrent la voie à des stratégies vaccinales plus efficaces et personnalisées, ainsi qu’au développement de biothérapies ciblées innovantes.
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À propos de l’auteur,
Clémentine, Consultante au sein de l’équipe Santé d’Alcimed en France.
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