La technologie de l’ARNm transformera-t-elle la médecine au-delà du COVID-19 ? | comment les choses fonctionnent

vaccin moderne

Les vaccins Moderna et Pfizer ARNm COVID-19 ont contribué à réduire considérablement le nombre de cas de COVID-19 depuis leur première approbation pour une utilisation d’urgence. Dinendra Haria/SOPA Images/LightRocket via Getty Images

Pendant des décennies, les chercheurs ont rêvé d’exploiter la puissance de la technologie génétique pour prévenir ou traiter diverses maladies. Une version synthétique d’une molécule dans le corps humain connue sous le nom d’ARN messager (acide ribonucléique), ou ARNm, a tenu cette promesse.

Seul Quoi le faire fonctionner présentait d’énormes défis qu’une grande partie de la communauté scientifique considérait comme une montagne trop haute à gravir.

Mais une poignée de chercheurs n’a pas baissé les bras. Ils ont passé des années à essayer de résoudre le mystère de l’ARNm. Puis, comme un film fait pour la télévision, ils ont déchiffré le code juste à temps pour sauver le monde de la pandémie mortelle de coronavirus.

ARNm en mission

Les vaccins à ARNm fonctionnent en fournissant des instructions aux cellules qui leur permettent de produire des antigènes et de devenir la propre usine de production d’anticorps du corps. Mais pour mieux comprendre la technologie et comment elle est utilisée pour nous protéger du COVID-19, vous devez d’abord comprendre les protéines.

Les protéines sont souvent désignées comme les éléments constitutifs de la vie. Ils sont essentiels à la structure, au fonctionnement et à la régulation des tissus et des organes du corps. Chaque cellule du corps humain contient des dizaines de milliers de protéines différentes composées de divers acides aminés qui se lient pour créer des chaînes de différentes longueurs qui se replient en différentes formes. La forme de la protéine a beaucoup à voir avec la fonction de la protéine.

Par exemple, certains régulent des processus physiologiques spécifiques, tels que la croissance, le développement, le métabolisme et la reproduction. Certaines protéines agissent comme des catalyseurs biologiques pour aider le corps à développer des muscles, à détruire les toxines et à décomposer les particules alimentaires pendant la digestion. D’autres servent au système immunitaire en tant qu’anticorps capables de combattre les infections, les virus et les bactéries pathogènes.

Les cellules se voient attribuer leur séquence d’acides aminés et donc la fonction de leur protéine par l’intermédiaire de l’ARN messager ou ARNm du corps.

Considérez ce processus comme une mission d’espionnage. L’ARNm ordonne à la cellule de fabriquer une certaine protéine. Une fois que la cellule fabrique sa protéine, la cellule détruit les instructions, puis se met au travail pour fabriquer cette protéine spécifique.

coronavirus

Ce graphique montre la structure et l’anatomie du coronavirus, y compris ses protéines, ses ribosomes, son ARN et son enveloppe.

Les possibilités apparemment infinies de la technologie de l’ARNm

Certains chercheurs ont commencé à se demander : et si la science pouvait développer un ARNm synthétique avec une séquence codante spécifique qui pourrait être délivrée au corps et demander aux cellules de créer n’importe quel type de protéine : des agents de croissance pour réparer les tissus endommagés, des enzymes pour guérir des maladies rares ou même des anticorps pour se protéger contre l’infection.

En 1990, un groupe de chercheurs de l’Université du Wisconsin a réussi à fabriquer un ARNm synthétique et l’a testé sur des souris de laboratoire. Le problème était que l’ARNm synthétique était sensible aux défenses des souris et était détruit avant d’atteindre la cellule cible pour délivrer le message codé, explique Paul Goepfert, MD, professeur de médecine à l’Université de l’Alabama à Birmingham et expert en conception de vaccins. . Beaucoup dans le monde scientifique ont vu cela comme un défaut fatal et ont tourné leur attention ailleurs.

Mais deux chercheurs de l’Université de Pennsylvanie, Katalin Karikó, Ph.D., et l’immunologue Drew Weissman, MD Ph.D., croyaient toujours aux opportunités offertes par l’ARNm synthétique. Ils ont entrepris de trouver un moyen de rendre l’ARNm plus stable. En 2005, après une décennie de recherches minutieuses, ils ont découvert qu’ils pouvaient utiliser de minuscules boules de graisse appelées nanoparticules lipidiques, ou LPN, pour protéger l’ARNm synthétique. Cela a donné à la molécule fragile des qualités furtives qui lui ont permis de voyager sous le radar du système immunitaire.

Dans les années qui ont suivi, les chercheurs ont exploré les possibilités de l’ARNm en utilisant cette nouvelle technologie. En 2010, Moderna Inc., une société pharmaceutique et biotechnologique basée à Cambridge, dans le Massachusetts, a été fondée pour se concentrer spécifiquement sur les technologies de vaccins à base d’ARNm. Le nom “moderne” vient littéralement de la combinaison des mots “modifié” et “ARN”.

En 2008, la société allemande BioNTech, abréviation de Biopharmaceutical New Technologies, a été fondée pour développer des candidats pharmaceutiques pour l’immunothérapie du cancer en utilisant la technologie de l’ARNm. En 2018, la société s’est associée à la société américaine Pfizer Inc. pour développer des vaccins contre la grippe à base d’ARNm.

Et puis le monde a été frappé par une pandémie mondiale. Les chercheurs du monde entier ont commencé à diriger tous leurs efforts vers le développement d’un vaccin contre le coronavirus.

vaccin arn

Ce schéma montre un vaccin à ARNm encapsulé à partir d’une protéine de pointe virale (développée à partir du COVID-19 ou du SRAS-CoV-2) et son fonctionnement pour la réponse immunitaire.

Comment les vaccins à ARNm ont-ils été approuvés si rapidement ?

Les virus ne peuvent pas se reproduire par eux-mêmes. Ils ont besoin de cellules hôtes qu’ils infectent pour démarrer le processus qui, dans le cas de virus infectieux, rend les gens malades. Pour qu’un vaccin à ARNm fonctionne, les chercheurs devaient savoir quelle protéine le virus utilisait comme cellule hôte. Et pour cela, ils devaient déchiffrer le code génétique du COVID-19. Ce processus a été simplifié car le COVID était similaire à deux autres coronavirus qui avaient précédemment infecté des humains : le MERS et le SRAS.

Au 31 décembre 2020, lorsque la Chine a admis pour la première fois le groupe de virus de type pneumonie, des chercheurs chinois travaillaient déjà à identifier le code génétique du virus. Environ deux semaines plus tard, le 12 janvier 2020, ils ont publié les données de séquençage des gènes. Cela a donné aux chercheurs du monde entier les munitions pour commencer sur un vaccin.

“Nous savions que la protéine de pointe était le talon d’Achille”, explique Goepfert.

À partir de là, le développement de vaccins a commencé à progresser rapidement. “Les vaccins à ARNm se prêtent à un développement très rapide. Nous avons eu un peu de chance à cet égard”, déclare Goepfert. “Une semaine plus tard, Moderna et Pfizer fabriquaient leurs vaccins.” Les entreprises ont alors pu devancer les sociétés pharmaceutiques développant des vaccins traditionnels et passer rapidement aux tests sur les animaux, et peu de temps après, les tests sur l’homme ont commencé.

Les vaccins à ARNm sont-ils aussi efficaces que les vaccins traditionnels ?

Les vaccins Moderna et Pfizer/BioNTech fonctionnent étonnamment bien. Des études ont montré qu’une double dose complète du vaccin Pfizer ou Moderna offre une protection de 95 % et 94 % contre le virus parent, respectivement.

Pourtant, seulement la moitié de tous les Américains sont complètement vaccinés.

“L’une des raisons de la réticence à la vaccination est que les gens ont ce malentendu que [mRNA COVID vaccines] ils se sont développés si rapidement et, ce faisant, nous avons sauté l’évaluation de la sécurité, ce qui n’est pas vrai du tout », déclare Goepfert.

“Ce vaccin a été testé sur un nombre incroyable de personnes et, en fait, a subi les tests de sécurité normaux pour tout produit. Et maintenant qu’il est sous autorisation d’utilisation d’urgence, nous avons des millions de données de sécurité supplémentaires, en fait, plus que tout autre produit que nous ayons jamais eu pour un vaccin.”

Ces vaccins à ARNm fonctionnent si bien parce qu’ils induisent de multiples armes de défense dans le système immunitaire, explique Goepfert. “Ils induisent des anticorps neutralisants, que je considère comme des lancements car ils peuvent tuer le virus avant même que vous ne soyez infecté. Ils induisent des anticorps fonctionnels, qui sont utilisés par les cellules pour être plus efficaces. Et ils induisent des réponses des lymphocytes T, à la fois auxiliaires et les réponses des cellules tueuses. , qui sont extrêmement importantes. Les cellules T aident à prévenir les maladies graves et la mort.” Un anticorps neutralisant (NAb) est un anticorps qui défend les cellules contre les agents pathogènes.

Les vaccins traditionnels créent également des anticorps neutralisants et induisent des réponses anticorps, mais “ils ne répondent pas aussi bien aux lymphocytes T”, dit-il.

vaccin contre le COVID-19

Une femme montre un signe de victoire en recevant la première dose d’un vaccin à ARNm COVID-19 le 22 juin à Guwahati, en Inde. L’Inde se remet d’une grave épidémie de variante delta où plus de 7 300 personnes sont mortes en 24 heures en juin à cause du COVID-19.

L’avenir des vaccins à ARNm

Alors, que réserve l’avenir à la technologie de l’ARNm ? Ce n’est probablement que le début. En fait, en 2017, deux essais cliniques étaient déjà en cours pour tester des vaccins à ARNm contre diverses maladies infectieuses, notamment le VIH, la grippe, le Zika et la rage, puis le COVID-19 est arrivé.

Une équipe de MD Anderson dirigée par Scott Kopetz, MD, Ph.D., utilise déjà l’ARNm dans le cancer colorectal dans un essai clinique de phase II pour tester si la technologie pourrait prévenir la récidive du cancer.

“Les vaccins à ARNm peuvent être utilisés pour attaquer presque tous les agents pathogènes”, a déclaré John Cooke, MD, Ph.D., directeur médical du programme thérapeutique ARN au Houston Methodist Research Institute, dans un communiqué de presse de l’Association of American Medical Colleges. “Vous entrez le code d’une protéine particulière qui stimule une réponse immunitaire. C’est essentiellement illimité.”

Cela signifie que les scientifiques pensent que des maladies comme le paludisme, la tuberculose, l’hépatite B et la fibrose kystique pourraient être évitées à l’avenir grâce aux vaccins à ARNm.

“Ces vaccins sont remarquables”, déclare Goepfert. “Même chez les adultes plus âgés, ils fonctionnent très, très bien, ce qui est inhabituel pour la plupart des vaccins que nous avons. C’est tout simplement remarquable.”

maintenant c’est génial

Il faut généralement 10 à 15 ans pour que les vaccins deviennent disponibles au grand public en raison de toutes les recherches et tests impliqués dans leur développement. Mais près d’un an jour pour jour, les responsables de Wuhan, en Chine, ont révélé qu’ils luttaient contre une contagion inconnue, le premier vaccin COVID administré en dehors des essais cliniques a été administré aux États-Unis le 14 décembre 2020.

Publié initialement : 22 juin 2021