Pendant des décennies, les chercheurs ont rêvé d'exploiter la puissance de la technologie génétique pour prévenir ou traiter un éventail de maladies. Une version synthétique d'une molécule dans le corps humain connue sous le nom d'ARN messager (acide ribonucléique), ou ARNm, tenait cette promesse.
Juste comment rendre le travail présenté des défis de taille qu'une grande partie de la pensée de la communauté scientifique était une montagne trop élevé pour grimper.
Mais une poignée de chercheurs n'a pas abandonné. Ils ont passé des années à essayer de résoudre le mystère de l'ARNm. Puis, tout 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 appelées les éléments constitutifs de la vie. Ils sont essentiels à la structure, au fonctionnement et à la régulation des tissus et organes du corps. Chaque cellule du corps humain contient des dizaines de milliers de protéines distinctes composées de plusieurs acides aminés qui s'attachent les uns aux autres pour créer des chaînes de longueurs variables qui se replient en différentes formes. La forme des protéines a beaucoup à voir avec la fonction des protéines .
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 ses muscles, à détruire les toxines et à décomposer les particules alimentaires pendant la digestion. D'autres servent au système immunitaire d' anticorps qui peuvent neutraliser les toxines et aider à débarrasser le corps des agents pathogènes bactériens et viraux.
Les cellules se voient attribuer leur séquence d'acides aminés et ainsi la fonction de leur protéine via l'ARN messager du corps, ou ARNm.
Considérez ce processus comme une mission d'espionnage. L'ARNm donne aux cellules des instructions pour 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.
Possibilités apparemment infinies de la technologie de l'ARNm
Quelques 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 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 même d'atteindre la cellule cible pour transmettre le message codé, explique Paul Goepfert , MD, professeur de médecine à l'Université d'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'immunologiste Drew Weissman, MD Ph.D., croyaient toujours aux opportunités offertes par l'ARNm synthétique. Ils ont cherché 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 de furtivité qui lui ont permis de voyager en dehors du radar du système immunitaire.
Dans les années qui ont suivi, les chercheurs exploreraient les possibilités de l'ARNm en utilisant cette nouvelle technologie. En 2010, la société pharmaceutique et biotechnologique Moderna Inc., basée à Cambridge, dans le Massachusetts, a été fondée pour se concentrer spécifiquement sur les technologies vaccinales basées sur l'ARNm. Le nom "Moderna" 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 anticancéreuse utilisant la technologie de l'ARNm. En 2018, la société en partenariat avec la société américaine Pfizer Inc . pour développer des vaccins antigrippaux à base d'ARNm.
Et puis le monde a été frappé par une pandémie mondiale. Partout, les chercheurs ont commencé à concentrer tous leurs efforts sur le développement d'un vaccin contre le coronavirus.
Comment les vaccins à ARNm ont-ils été approuvés si rapidement ?
Les virus ne peuvent pas se reproduire seuls, ils ont besoin d'un hôte pour entrer dans les cellules et démarrer le processus de réplication pour infecter les gens et les rendre malades. Pour qu'un vaccin à ARNm fonctionne, les chercheurs devaient savoir quelle protéine le virus utilisait comme hôte. Et pour cela, ils devaient déchiffrer le code génétique de COVID-19. Ce processus a été simplifié car 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, les chercheurs chinois travaillaient déjà sur place pour 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 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 avancer rapidement. "Les vaccins à ARNm se prêtent à un développement très rapide. Nous avons eu de la chance de cet aspect", a déclaré Goepfert. "Une semaine plus tard, Moderna et Pfizer ont fabriqué leurs vaccins." Les sociétés ont ensuite pu devancer les sociétés pharmaceutiques développant des vaccins traditionnels et passer rapidement aux tests sur les animaux et, peu de temps après, les essais sur les humains 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 respectivement une protection de 95 % et 94 % contre le virus d'origine.
Pourtant, à peine la moitié de tous les Américains sont complètement vaccinés.
"L'une des raisons de l'hésitation vis-à-vis du vaccin est que les gens ont ce malentendu que [les vaccins COVID contre l'ARNm] ont été développés si rapidement et que, ce faisant, nous avons ignoré l'évaluation de la sécurité, ce qui n'est pas du tout vrai", a déclaré Goepfert.
"Ce vaccin a été testé sur un nombre incroyable de personnes et il a en fait subi les tests de sécurité normaux de tous les produits. 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 avons eu pour un vaccin."
Ces vaccins à ARNm fonctionnent si bien car ils induisent plusieurs bras de défense dans le système immunitaire, explique Goepfert. "Ils induisent la neutralisation des anticorps, que je considère comme des lances, car ils peuvent assommer le virus avant même d'être infecté. Ils induisent des anticorps fonctionnels, qui utilisent les cellules pour être plus efficaces. Et ils induisent des réponses des lymphocytes T - les deux auxiliaires et les réponses des cellules tueuses - qui sont extrêmement importantes. Les lymphocytes T aident à prévenir les maladies graves et la mort. "
Les vaccins traditionnels neutralisent également les anticorps et induisent des réponses anticorps, mais « ils ne font pas aussi bien la réponse des lymphocytes T », dit-il.
L'avenir des vaccins à ARNm
Alors, quel avenir pour la technologie des 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 plusieurs maladies infectieuses, dont le VIH, la grippe, le Zika et la rage – puis le COVID-19 a frappé.
Une équipe de MD Anderson dirigée par Scott Kopetz, MD, Ph.D., utilise déjà l'ARNm sur le cancer colorectal dans un essai clinique de phase II pour tester si la technologie pourrait empêcher le cancer de se reproduire.
"Les vaccins à ARNm peuvent être utilisés pour cibler presque tous les agents pathogènes", a déclaré John Cooke, MD, Ph.D., directeur médical du programme RNA Therapeutics du Houston Methodist Research Institute, dans un communiqué de presse pour 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 mucoviscidose pourraient toutes être évitées à l'avenir avec des vaccins à ARNm.
"Ces vaccins sont remarquables", déclare Goepfert. "Même chez les personnes âgées, ils fonctionnent vraiment très bien, ce qui est inhabituel pour la plupart des vaccins dont nous disposons. C'est donc tout simplement remarquable."
Maintenant c'est génial
Il faut généralement environ 10 à 15 ans pour que les vaccins soient mis à la disposition du grand public en raison de toutes les recherches et tests impliqués dans leur développement . Mais près d'un an jour pour jour à Wuhan, les responsables chinois ont révélé qu'ils combattaient une contagion inconnue , le premier vaccin COVID administré en dehors des essais cliniques a été administré aux États-Unis le 14 décembre 2020.
