{"id":409,"date":"2025-01-01T18:08:34","date_gmt":"2025-01-01T18:08:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/?p=409"},"modified":"2025-12-25T13:40:38","modified_gmt":"2025-12-25T13:40:38","slug":"decouvertes-qui-ont-permis-le-developpement-de-vaccins-a-arnm-contre-la-covid-19","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/2025\/01\/01\/decouvertes-qui-ont-permis-le-developpement-de-vaccins-a-arnm-contre-la-covid-19\/","title":{"rendered":"D\u00e9couvertes concernant les modifications des bases nucl\u00e9osidiques qui ont permis le d\u00e9veloppement de vaccins \u00e0 ARNm efficaces contre la COVID-19"},"content":{"rendered":"\n

Cet article est la traduction int\u00e9grale par Google des informations fournies par le comit\u00e9 Nobel<\/a>, \u00e0 l’occasion de la remise du prix Nobel de physiologie ou de m\u00e9decine \u00e0 Katalin Karik\u00f3 et Drew Weissman. Il faut consulter l’article original pour voir les r\u00e9f\u00e9rences.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Lorsque le SARS-CoV-2 a \u00e9merg\u00e9 fin 2019 et s’est rapidement propag\u00e9 \u00e0 travers le monde, rares \u00e9taient ceux qui pensaient que des vaccins pourraient \u00eatre d\u00e9velopp\u00e9s \u00e0 temps pour freiner la progression de la maladie \u00e0 l’\u00e9chelle mondiale. Pourtant, plusieurs vaccins ont \u00e9t\u00e9 approuv\u00e9s en un temps record, dont deux des vaccins les plus rapidement approuv\u00e9s et les plus efficaces, produits gr\u00e2ce \u00e0 la nouvelle technologie de l’ARNm. Le concept d’utilisation de l’ARNm pour la vaccination et l’administration in vivo de prot\u00e9ines th\u00e9rapeutiques a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9 pour la premi\u00e8re fois il y a plus de 30 ans, mais de nombreux obstacles ont d\u00fb \u00eatre surmont\u00e9s avant de devenir une r\u00e9alit\u00e9 clinique. Les premi\u00e8res exp\u00e9riences ont d\u00e9montr\u00e9 que l’ARNm transcrit in vitro stimulait des r\u00e9ponses inflammatoires ind\u00e9sirables et une production prot\u00e9ique inefficace dans les cellules et les tissus. Un tournant d\u00e9cisif a \u00e9t\u00e9 la d\u00e9couverte de Karik\u00f3 et Weissman d\u00e9montrant que l’ARNm produit avec des bases nucl\u00e9osidiques modifi\u00e9es \u00e9chappe \u00e0 la reconnaissance immunitaire inn\u00e9e et am\u00e9liore l’expression prot\u00e9ique. Ces d\u00e9couvertes, conjugu\u00e9es \u00e0 la mise au point de syst\u00e8mes efficaces d’administration d’ARNm in vivo, \u00e0 la stabilisation de l’antig\u00e8ne Spike du SARS-CoV-2 et \u00e0 des investissements sans pr\u00e9c\u00e9dent de l’industrie et des gouvernements, ont permis l’approbation de deux vaccins contre la COVID-19 \u00e0 base d’ARNm tr\u00e8s performants fin 2020. La d\u00e9couverte de Karik\u00f3 et Weissman a \u00e9t\u00e9 cruciale pour rendre la plateforme vaccinale \u00e0 ARNm utilisable en clinique au moment o\u00f9 elle \u00e9tait le plus n\u00e9cessaire, constituant ainsi une contribution extraordinaire \u00e0 la m\u00e9decine et ouvrant la voie \u00e0 de futures applications de l’ARNm.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Dans notre soci\u00e9t\u00e9 mondialis\u00e9e et interconnect\u00e9e, le risque de nouvelles pand\u00e9mies est plus \u00e9lev\u00e9 que jamais. Les pand\u00e9mies sont g\u00e9n\u00e9ralement caus\u00e9es par des virus zoonotiques qui franchissent la barri\u00e8re des esp\u00e8ces et se transmettent \u00e0 l’homme par voie a\u00e9rienne (gouttelettes ou a\u00e9rosols), provoquant des infections respiratoires. D\u00e9velopper et d\u00e9ployer des vaccins suffisamment rapidement pour att\u00e9nuer une pand\u00e9mie en cours repr\u00e9sente un d\u00e9fi colossal, in\u00e9dit avant la pand\u00e9mie de COVID-19. Le partage rapide de la s\u00e9quence du g\u00e9nome du SARS-CoV-2, conjugu\u00e9 aux progr\u00e8s consid\u00e9rables r\u00e9alis\u00e9s ces derni\u00e8res d\u00e9cennies en biologie mol\u00e9culaire, en recherche vaccinale et en administration de m\u00e9dicaments, a stimul\u00e9 une activit\u00e9 sans pr\u00e9c\u00e9dent chez les chercheurs en vaccins en 2020. Des scientifiques du monde universitaire et de l’industrie ont lanc\u00e9 des projets en un temps record, b\u00e9n\u00e9ficiant du soutien financier et logistique des gouvernements, de l’industrie et d’organisations \u00e0 but non lucratif. La nouvelle plateforme vaccinale \u00e0 ARNm repr\u00e9sentait l’une des options les plus prometteuses, mais son efficacit\u00e9 contre ce nouveau virus restait inconnue. Aucun vaccin \u00e0 ARNm n’avait \u00e9t\u00e9 approuv\u00e9 pour l’usage humain auparavant.<\/p>\n\n\n\n

Plateformes de vaccins viraux avant la COVID-19<\/h2>\n\n\n\n

La plupart des vaccins antiviraux homologu\u00e9s actuellement disponibles sont produits selon des techniques traditionnelles \u00e0 partir de virus entiers att\u00e9nu\u00e9s ou inactiv\u00e9s (Figure 1). Les vaccins vivants att\u00e9nu\u00e9s, tels que le vaccin combin\u00e9 rub\u00e9ole-oreillons-rougeole et le vaccin contre la fi\u00e8vre jaune, induisent une immunit\u00e9 humorale et cellulaire robuste et durable. Pour la mise au point du vaccin contre la fi\u00e8vre jaune, Max Theiler a re\u00e7u le prix Nobel de physiologie ou m\u00e9decine en 1951. Les vaccins \u00e0 base de virus inactiv\u00e9s, tels que le vaccin contre l’enc\u00e9phalite \u00e0 tiques et le vaccin contre l’h\u00e9patite A, induisent des r\u00e9ponses immunitaires efficaces mais plus transitoires, n\u00e9cessitant des rappels r\u00e9guliers. La r\u00e9volution de la biologie mol\u00e9culaire et le d\u00e9veloppement des technologies de production de prot\u00e9ines recombinantes ont ouvert la voie \u00e0 des approches vaccinales plus cibl\u00e9es. Le premier vaccin produit selon cette approche fut le vaccin contre l’h\u00e9patite B (VHB), approuv\u00e9 en 1986, suivi en 2006 par le premier vaccin contre le papillomavirus humain (VPH). Les vaccins contre le VHB et le VPH contiennent des composants prot\u00e9iques uniques du virus respectif et sont appel\u00e9s vaccins sous-unitaires. Ces vaccins prot\u00e8gent contre les cancers induits par les virus et constituent une avanc\u00e9e majeure [1]. Les progr\u00e8s de la biologie mol\u00e9culaire ont \u00e9galement permis la conception de virus vecteurs codant pour des antig\u00e8nes h\u00e9t\u00e9rologues d’int\u00e9r\u00eat. Ces vecteurs viraux p\u00e9n\u00e8trent efficacement dans les cellules o\u00f9 les antig\u00e8nes cod\u00e9s sont produits par la machinerie de synth\u00e8se prot\u00e9ique endog\u00e8ne. Le premier exemple de vaccin \u00e0 vecteur viral homologu\u00e9 fut le vaccin contre Ebola \u00e0 base de virus de la stomatite v\u00e9siculaire, approuv\u00e9 en 2019, rapidement suivi par un vaccin contre Ebola \u00e0 base d’ad\u00e9novirus [2].<\/p>\n\n\n\n

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Figure 1. M\u00e9thodes de production des vaccins avant la pand\u00e9mie de COVID-19.<\/strong>

Les vaccins actuellement utilis\u00e9s sont fabriqu\u00e9s \u00e0 partir de virus entiers att\u00e9nu\u00e9s ou inactiv\u00e9s, de composants prot\u00e9iques viraux recombinants (vaccins sous-unitaires) ou de vecteurs viraux d\u00e9livrant les antig\u00e8nes d’int\u00e9r\u00eat (vaccins \u00e0 vecteur). La vaccination stimule des r\u00e9ponses immunitaires sp\u00e9cifiques \u00e0 l’antig\u00e8ne, offrant une protection en cas d’exposition ult\u00e9rieure au pathog\u00e8ne vivant. \u00a9 Comit\u00e9 Nobel de physiologie ou m\u00e9decine. Ill. Mattias Karl\u00e9n<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Les vaccins traditionnels \u00e0 base de virus entier et les vaccins \u00e0 vecteur viral n\u00e9cessitent tous deux des installations de production bas\u00e9es sur la culture cellulaire. C\u2019est pourquoi les chercheurs en vaccinologie s\u2019int\u00e9ressent depuis longtemps au d\u00e9veloppement de vaccins sous-unitaires qui s\u2019affranchissent du recours aux cultures cellulaires \u00e0 grande \u00e9chelle en administrant directement l\u2019acide nucl\u00e9ique (ADN ou ARNm) aux personnes vaccin\u00e9es, exploitant ainsi la capacit\u00e9 de l\u2019organisme \u00e0 produire des prot\u00e9ines. On pensait g\u00e9n\u00e9ralement que la disponibilit\u00e9 de telles plateformes permettrait non seulement d\u2019accro\u00eetre la capacit\u00e9 mondiale de production de vaccins, mais aussi de faciliter une production plus rapide et moins co\u00fbteuse en cas de pand\u00e9mie.<\/p>\n\n\n\n

Premiers travaux sur les vaccins \u00e0 base d\u2019acide nucl\u00e9ique et \u00e0 vecteur viral<\/h2>\n\n\n\n

Les premi\u00e8res d\u00e9monstrations de l\u2019efficacit\u00e9 des immunisations \u00e0 base d\u2019acide nucl\u00e9ique remontent au d\u00e9but des ann\u00e9es 1990, lorsque des vaccins \u00e0 ADN [3] et \u00e0 ARNm [4] ont \u00e9t\u00e9 test\u00e9s pour la premi\u00e8re fois chez la souris. Ces approches pr\u00e9sentaient plusieurs avantages potentiels. Non seulement les vaccins \u00e0 base d\u2019acide nucl\u00e9ique sont faciles \u00e0 produire, mais ils sont \u00e9galement flexibles, car leur s\u00e9quence peut \u00eatre facilement modifi\u00e9e pour coder diff\u00e9rents antig\u00e8nes. Conjugu\u00e9e \u00e0 la facilit\u00e9 de production, cette caract\u00e9ristique rend les tests it\u00e9ratifs de nouveaux vaccins candidats et la g\u00e9n\u00e9ration de vaccins am\u00e9lior\u00e9s rapides et efficaces. Un avantage biologique r\u00e9side dans le fait que, outre les r\u00e9ponses des lymphocytes T CD4+ [auxiliaires] restreintes par les anticorps et le complexe majeur d’histocompatibilit\u00e9 (CMH) de classe II, \u00e9galement induites par d’autres types de vaccins, les vaccins \u00e0 vecteur viral et \u00e0 base d’acides nucl\u00e9iques ont le potentiel de stimuler les r\u00e9ponses des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques, car ils permettent la pr\u00e9sentation de peptides antig\u00e9niques endog\u00e8nes sur les mol\u00e9cules du CMH de classe I. L’induction des lymphocytes T CD8+ est particuli\u00e8rement int\u00e9ressante dans le contexte des vaccins anticanc\u00e9reux, dont l’objectif est de d\u00e9truire les cellules tumorales cibl\u00e9es, ainsi que pour les vaccins antiviraux visant \u00e0 \u00e9liminer les cellules infect\u00e9es. Cependant, malgr\u00e9 les avantages potentiels des vaccins \u00e0 base d’acides nucl\u00e9iques, leur tol\u00e9rance et leur capacit\u00e9 \u00e0 stimuler une r\u00e9ponse immunitaire suffisamment robuste chez l’homme pour constituer une voie viable pour le d\u00e9veloppement clinique des vaccins restaient incertaines.<\/p>\n\n\n\n

Initialement, les vaccins \u00e0 ADN \u00e9taient consid\u00e9r\u00e9s comme plus prometteurs que les vaccins \u00e0 ARNm, l’ADN \u00e9tant plus stable. Cependant, les progr\u00e8s ont \u00e9t\u00e9 lents et les premiers r\u00e9sultats encourageants obtenus avec les vaccins \u00e0 ADN chez les petits animaux ne se sont pas transpos\u00e9s \u00e0 l’homme [5]. Une explication probable r\u00e9side dans le fait que l’ADN inject\u00e9 doit franchir deux barri\u00e8res, la membrane plasmique et la membrane nucl\u00e9aire, pour atteindre le compartiment cellulaire o\u00f9 a lieu la transcription (conversion de l’ADN en ARNm). \u00c0 l’inverse, les vaccins \u00e0 ARNm n’ont besoin d’acc\u00e9der qu’au cytoplasme cellulaire o\u00f9 se d\u00e9roule la traduction (conversion de l’ARNm en prot\u00e9ine), ce qui facilite leur administration. Un autre avantage des vaccins \u00e0 ARNm est que l’acide nucl\u00e9ique administr\u00e9 ne peut s’int\u00e9grer au g\u00e9nome de l’h\u00f4te, ce qui constitue un atout majeur en mati\u00e8re de s\u00e9curit\u00e9. Malgr\u00e9 ces avantages, le scepticisme quant \u00e0 l’utilit\u00e9 de cette approche est rest\u00e9 important, l’ARNm \u00e9tant jug\u00e9 trop instable pour les applications m\u00e9dicales.<\/p>\n\n\n\n

Dans ce contexte, le domaine de la vaccination s’est tourn\u00e9 vers l’utilisation de vecteurs viraux modifi\u00e9s, ceux-ci poss\u00e9dant leurs propres m\u00e9canismes intrins\u00e8ques pour p\u00e9n\u00e9trer dans les cellules et y d\u00e9livrer leur charge g\u00e9n\u00e9tique. Depuis les ann\u00e9es 1990, de nombreux vaccins \u00e0 vecteur viral ciblant divers pathog\u00e8nes ont \u00e9t\u00e9 test\u00e9s en pr\u00e9clinique, r\u00e9v\u00e9lant des r\u00e9sultats prometteurs mais aussi des \u00e9checs [6]. Un inconv\u00e9nient de ces vaccins r\u00e9side dans le risque d’induction d’anticorps contre les prot\u00e9ines structurales utilis\u00e9es pour l’encapsulation du vecteur, en plus des r\u00e9ponses immunitaires recherch\u00e9es contre l’antig\u00e8ne cibl\u00e9. Ceci peut compromettre l’efficacit\u00e9 des rappels vaccinaux en cas de r\u00e9utilisation du m\u00eame vecteur. N\u00e9anmoins, des vaccins \u00e0 vecteur viral efficaces, utilisant diff\u00e9rents types d’ad\u00e9novirus modifi\u00e9s, ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9s pendant la pand\u00e9mie de COVID-19 et administr\u00e9s \u00e0 grande \u00e9chelle, d\u00e9montrant leur utilit\u00e9, notamment en phase initiale de pand\u00e9mie [7, 8].<\/p>\n\n\n\n

Au cours des ann\u00e9es 1990, une petite \u00e9quipe de chercheurs a continu\u00e9 d’explorer l’utilisation de l’ARNm comme plateforme vaccinale potentielle. Les premi\u00e8res \u00e9tudes avaient d\u00e9montr\u00e9 que l’ARNm purifi\u00e9 \u00e0 partir de cellules \u00e9tait traduit en prot\u00e9ine apr\u00e8s r\u00e9introduction dans des ovocytes [9]. L’\u00e9tape suivante consistait \u00e0 acheminer le vaccin vers les tissus d’un organisme vivant. La premi\u00e8re \u00e9tude d\u00e9montrant que l’injection d’ARNm nu dans le muscle squelettique entra\u00eenait la production de prot\u00e9ines in vivo a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9e par Philip Felgner et ses coll\u00e8gues en 1990 [10]. Peu apr\u00e8s, Martinon et al. ont d\u00e9montr\u00e9 l’induction de r\u00e9ponses des lymphocytes T cytotoxiques sp\u00e9cifiques de l’antig\u00e8ne chez des souris ayant re\u00e7u une injection d’ARNm liposomal codant pour la nucl\u00e9oprot\u00e9ine du virus de la grippe [4].<\/p>\n\n\n\n

Parall\u00e8lement, plusieurs chercheurs ont d\u00e9velopp\u00e9 des vaccins \u00e0 r\u00e9plicons d’alphavirus, qui pr\u00e9sentent l’avantage suppl\u00e9mentaire de produire un plus grand nombre de copies de transcrits codant pour l’antig\u00e8ne dans chaque cellule, induisant ainsi de robustes r\u00e9ponses immunitaires sp\u00e9cifiques de l’antig\u00e8ne apr\u00e8s administration in vivo d’ARNm nu [11, 12]. Ces premi\u00e8res \u00e9tudes ont stimul\u00e9 la recherche et ont permis d’obtenir des r\u00e9sultats prometteurs chez l’animal, mais il faudra attendre plus de vingt ans avant que le premier vaccin \u00e0 ARNm contre une infection ne soit test\u00e9 lors d’essais cliniques chez l’humain.<\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9couverte de l’ARN messager et des syst\u00e8mes de transcription in vitro<\/h2>\n\n\n\n

Pour explorer le potentiel des applications bas\u00e9es sur l’ARNm, un syst\u00e8me efficace de production et de manipulation de l’ARNm \u00e9tait n\u00e9cessaire. Ce domaine s’est appuy\u00e9 sur une s\u00e9rie de d\u00e9couvertes fondamentales initi\u00e9es dans les ann\u00e9es 1950. Apr\u00e8s la d\u00e9couverte majeure de l’ADN comme support de l’h\u00e9r\u00e9dit\u00e9, la recherche a d\u00e9but\u00e9 pour identifier la mol\u00e9cule interm\u00e9diaire transcrite \u00e0 partir de l’ADN nucl\u00e9aire et transport\u00e9e jusqu’aux ribosomes dans le cytoplasme afin de sp\u00e9cifier la synth\u00e8se prot\u00e9ique. Des exp\u00e9riences sur des cellules infect\u00e9es par le bact\u00e9riophage T2 ont permis d’identifier une fraction d’ARN m\u00e9taboliquement active, repr\u00e9sentant environ 1 % de l’ARN cellulaire total [13] et pr\u00e9sentant des proportions de bases ad\u00e9quates [14]. Cette forme instable d’ARN, ou ARN messager (ARNm), a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9e comme le vecteur d’information interm\u00e9diaire manquant [15], et cette hypoth\u00e8se a rapidement \u00e9t\u00e9 valid\u00e9e exp\u00e9rimentalement par des exp\u00e9riences de marquage par impulsion chez les bact\u00e9ries [16, 17]. \u00c0 peu pr\u00e8s \u00e0 la m\u00eame \u00e9poque, la d\u00e9couverte de l’ARN polym\u00e9rase [18-20] a permis de mieux comprendre comment les cellules produisent de l’ARN \u00e0 partir de l’ADN. Au cours des d\u00e9cennies suivantes, plusieurs ARN polym\u00e9rases ont \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9s chez les bact\u00e9ries et les cellules eucaryotes, notamment des ARN polym\u00e9rases \u00e0 une seule sous-unit\u00e9 issus des bact\u00e9riophages T7 [21] et SP6 [22].<\/p>\n\n\n\n

S\u2019appuyant sur la d\u00e9couverte des ARN polym\u00e9rases de bact\u00e9riophages, plus polyvalente, Paul Krieg et Douglas Melton ont d\u00e9montr\u00e9 qu\u2019il \u00e9tait possible de produire de l\u2019ARNm synth\u00e9tique en grande quantit\u00e9 in vitro gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019ARN polym\u00e9rase SP6 et \u00e0 des clones d\u2019ADNc contenant le promoteur SP6 [23, 24]. De plus, l\u2019ARNm SP6 produit in vitro a \u00e9t\u00e9 efficacement traduit en prot\u00e9ine apr\u00e8s injection dans des ovocytes de grenouille [23]. \u00c0 peu pr\u00e8s \u00e0 la m\u00eame \u00e9poque, l\u2019ARN polym\u00e9rase T7 a \u00e9t\u00e9 clon\u00e9 par le laboratoire de William Studier [25] et d\u00e9velopp\u00e9 en un syst\u00e8me de transcription in vitro efficace et inductible, brevet\u00e9 en 1984 [26]. L’ARN polym\u00e9rase T7 pr\u00e9sentait plusieurs avantages, notamment une liaison tr\u00e8s sp\u00e9cifique au promoteur T7 (une s\u00e9quence conserv\u00e9e de nucl\u00e9otides -17 \u00e0 +6 par rapport au site d’initiation de la transcription) et une capacit\u00e9 \u00e0 transcrire l’ARN rapidement. Des efforts similaires visant \u00e0 exploiter le potentiel de transcription in vitro de l’ARN polym\u00e9rase T7 ont \u00e9t\u00e9 entrepris [27]. Le syst\u00e8me de transcription in vitro T7 a ensuite \u00e9t\u00e9 optimis\u00e9 pour devenir un syst\u00e8me acellulaire tr\u00e8s efficace permettant la production \u00e0 grande \u00e9chelle de tout ARNm d’int\u00e9r\u00eat, avec un impact majeur sur la science et la biotechnologie.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9livrance d’ARN messager transcrit in vitro aux cellules et aux tissus<\/h2>\n\n\n\n

Un autre axe de recherche important s’est concentr\u00e9 sur la d\u00e9livrance d’acides nucl\u00e9iques dans les cellules. Une des premi\u00e8res strat\u00e9gies consistait \u00e0 utiliser des liposomes, de petites v\u00e9sicules semblables \u00e0 la membrane cellulaire, compos\u00e9es de phospholipides et de cholest\u00e9rol. D\u00e8s 1978, des chercheurs avaient d\u00e9crit des succ\u00e8s dans la d\u00e9livrance d’ARNm de globine purifi\u00e9 dans des lymphocytes de souris et des cellules \u00e9pith\u00e9liales humaines gr\u00e2ce \u00e0 des liposomes [28, 29], par simple pi\u00e9geage de l’ARNm \u00e0 l’int\u00e9rieur des v\u00e9sicules liposomales. Le domaine de la d\u00e9livrance d’acides nucl\u00e9iques a progress\u00e9 gr\u00e2ce aux travaux pionniers de Philip Felgner chez Syntex Research. Felgner a synth\u00e9tis\u00e9 le premier lipide cationique (DOTMA) et a d\u00e9montr\u00e9 sa capacit\u00e9 \u00e0 former des liposomes stables avec des acides nucl\u00e9iques [30]. La charge positive des lipides a am\u00e9lior\u00e9 \u00e0 la fois le pi\u00e9geage des acides nucl\u00e9iques charg\u00e9s n\u00e9gativement (par interactions \u00e9lectrostatiques) et leur fusion aux membranes cellulaires charg\u00e9es n\u00e9gativement, ce qui a permis une meilleure d\u00e9livrance dans les cellules. Les liposomes \u00e0 base de lipides cationiques (lipofectine) ont ouvert la voie \u00e0 l’administration d’ADN et d’ARN modifi\u00e9s dans les cellules. La lipofectine a rapidement \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour introduire de l’ARNm transcrit in vitro dans des cellules en culture afin de d\u00e9montrer la production de prot\u00e9ines [31], encourageant ainsi de futures applications th\u00e9rapeutiques. Cependant, les applications in vivo de la lipofectine ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 des effets secondaires ind\u00e9sirables, et les chercheurs ont poursuivi leurs efforts pour d\u00e9velopper des syst\u00e8mes d’administration am\u00e9lior\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Une seconde avanc\u00e9e majeure a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e au laboratoire de Pieter Cullis \u00e0 l’Universit\u00e9 de Colombie-Britannique avec la mise au point de lipides cationiques ionisables. Ces lipides pouvaient \u00eatre maintenus sous une forme charg\u00e9e positivement ou neutre selon le pH du milieu. La formation de ces nanoparticules lipidiques (LNP) \u00e0 pH faible pr\u00e9sentait l’avantage, propre aux lipides cationiques, d’encapsuler efficacement l’ARNm charg\u00e9 n\u00e9gativement au sein des v\u00e9sicules. Toutefois, une fois administr\u00e9es in vivo et expos\u00e9es \u00e0 un pH physiologique, les lipides perdaient leur charge, ce qui pr\u00e9sentait plusieurs avantages, notamment une toxicit\u00e9 in vivo r\u00e9duite. Les importantes d\u00e9couvertes de l’\u00e9quipe de Cullis ont suscit\u00e9 un vif int\u00e9r\u00eat industriel pour le d\u00e9veloppement des lipides ionisables. Notamment, l’administration d’acides nucl\u00e9iques a \u00e9t\u00e9 optimis\u00e9e gr\u00e2ce au connecteur en T, capable de g\u00e9n\u00e9rer des nanoparticules lipidiques denses compos\u00e9es de quatre \u00e9l\u00e9ments : i) un lipide cationique ionisable, ii) un lipide auxiliaire, iii) du cholest\u00e9rol et iv) du poly\u00e9thyl\u00e8ne glycol (PEG) [32]. Des lipides cationiques ionisables plus performants ont \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9s lors de programmes de criblage \u00e0 grande \u00e9chelle men\u00e9s par plusieurs entreprises de biotechnologie. Par cons\u00e9quent, les nanoparticules lipidiques permettent d\u00e9sormais l’administration in vivo s\u00fbre et efficace d’acides nucl\u00e9iques, notamment d’ARNm, dans les cellules humaines. Cette avanc\u00e9e est cruciale pour les applications cliniques des technologies bas\u00e9es sur les acides nucl\u00e9iques.<\/p>\n\n\n\n

Une vision visant \u00e0 utiliser l’ARN messager pour l’administration de prot\u00e9ines th\u00e9rapeutiques<\/h2>\n\n\n\n

Le potentiel des nouvelles techniques de biologie mol\u00e9culaire pour cr\u00e9er des vaccins \u00e0 base d’ARNm ou traiter des maladies humaines par l’administration d’ARNm afin de remplacer des g\u00e8nes d\u00e9fectueux par des g\u00e8nes fonctionnels, ou encore par la surexpression d’une prot\u00e9ine th\u00e9rapeutique, a suscit\u00e9 un vif int\u00e9r\u00eat. En 1992, Jirikowski et al. ont utilis\u00e9 l’injection d’ARNm pour l’expression in vivo de la vasopressine afin de traiter le diab\u00e8te insipide chez un mod\u00e8le murin [33]. \u00c0 la m\u00eame \u00e9poque, une chercheuse hongroise de l’Universit\u00e9 de Pennsylvanie, Katalin Karik\u00f3, exp\u00e9rimentait diff\u00e9rentes formes d’ARN dans le but d’optimiser l’expression de prot\u00e9ines th\u00e9rapeutiques. Karik\u00f3 a obtenu son doctorat au Centre de recherche biologique de Szeged en 1982. Apr\u00e8s un post-doctorat \u00e0 l’Acad\u00e9mie hongroise des sciences, puis des postes de chercheuse \u00e0 l’Universit\u00e9 Temple de Philadelphie et \u00e0 l’Universit\u00e9 des services de sant\u00e9 en uniforme de Bethesda, elle a cr\u00e9\u00e9 son propre groupe au D\u00e9partement de neurochirurgie de l’Universit\u00e9 de Pennsylvanie en 1997. Anim\u00e9e d’une forte volont\u00e9 de faire progresser la plateforme d’ARNm, elle a \u00e9tudi\u00e9 de mani\u00e8re syst\u00e9matique diff\u00e9rents composants de l’ARNm transcrit in vitro afin d’identifier les conditions n\u00e9cessaires \u00e0 une expression prot\u00e9ique optimale dans les cellules et les tissus [34]. Parmi ses nombreuses d\u00e9couvertes, elle a d\u00e9montr\u00e9 que l’ARNm complex\u00e9 \u00e0 la lipofectine et codant pour la lucif\u00e9rase, une prot\u00e9ine rapportrice, pouvait \u00eatre d\u00e9livr\u00e9 au cerveau du rat et que l’expression \u00e9tait am\u00e9lior\u00e9e par l’ajout d’une queue poly(A) plus longue \u00e0 l’extr\u00e9mit\u00e9 3′ de l’ARNm [35]. Encourag\u00e9e par ces r\u00e9sultats, Karik\u00f3 a poursuivi ses travaux pour rendre la plateforme d’ARNm utilisable en clinique.<\/p>\n\n\n\n

Transport d’ARN messager aux cellules dendritiques et r\u00f4le de la d\u00e9tection inn\u00e9e<\/h2>\n\n\n\n

\u00c0 la fin des ann\u00e9es 1990, Karik\u00f3 s’est associ\u00e9 \u00e0 Drew Weissman, m\u00e9decin-chercheur sp\u00e9cialis\u00e9 en immunologie fondamentale et en d\u00e9veloppement de vaccins, qui avait rejoint l’Universit\u00e9 de Pennsylvanie en 1997. Weissman avait obtenu son doctorat en m\u00e9decine et son doctorat en immunologie et microbiologie \u00e0 l’Universit\u00e9 de Boston en 1987. Apr\u00e8s un internat au Beth Israel Deaconess Medical Center de la Harvard Medical School \u00e0 Boston, il a int\u00e9gr\u00e9 l’\u00e9quipe d’Anthony Fauci aux National Institutes of Health (NIH) pour un stage postdoctoral afin d’\u00e9tudier les interactions du virus de l’immunod\u00e9ficience humaine de type 1 (VIH-1) avec ses r\u00e9cepteurs cibles sur diff\u00e9rents types de cellules immunitaires. Ayant cr\u00e9\u00e9 sa propre \u00e9quipe \u00e0 l’Universit\u00e9 de Pennsylvanie, il s’est de plus en plus consacr\u00e9 \u00e0 la recherche vaccinale et \u00e0 l’utilisation des cellules dendritiques pour stimuler la r\u00e9ponse immunitaire. Ralph Steinman a re\u00e7u le prix Nobel de physiologie ou m\u00e9decine en 2011 pour sa d\u00e9couverte des cellules dendritiques. Forts de l’expertise de Weissman en immunologie et de celle de Karik\u00f3 en biochimie de l’ARN, les deux scientifiques se compl\u00e9taient parfaitement et partageaient la m\u00eame passion pour l’exploitation de l’ARNm en m\u00e9decine.<\/p>\n\n\n\n

Ensemble, Karik\u00f3 et Weissman ont test\u00e9 la possibilit\u00e9 d’introduire de l’ARNm transcrit in vitro dans les cellules dendritiques afin d’exploiter leur potentiel de pr\u00e9sentation d’antig\u00e8nes. L’un des principaux objectifs de Weissman \u00e9tait de d\u00e9velopper un vaccin contre le VIH-1, un virus responsable d’infections chroniques. Ce d\u00e9fi \u00e9tait d’autant plus important que ce virus poss\u00e8de de nombreuses capacit\u00e9s d’\u00e9chappement immunitaire, le distinguant des virus provoquant des infections aigu\u00ebs. Weissman s’int\u00e9ressait \u00e0 l’utilisation des cellules dendritiques pour activer les lymphocytes T sp\u00e9cifiques d’un antig\u00e8ne et avait mis au point des syst\u00e8mes permettant de cultiver ces cellules et d’\u00e9valuer leur activation et leurs capacit\u00e9s de pr\u00e9sentation d’antig\u00e8nes. Les cellules dendritiques poss\u00e8dent une capacit\u00e9 remarquable \u00e0 la fois \u00e0 d\u00e9tecter les pathog\u00e8nes et \u00e0 activer les lymphocytes T na\u00effs, assurant ainsi la liaison entre les syst\u00e8mes immunitaires inn\u00e9 et adaptatif [36]. Karik\u00f3 et Weissman ont montr\u00e9 que des cellules dendritiques charg\u00e9es d’ARNm transcrit in vitro codant pour la prot\u00e9ine structurale Gag du VIH-1 stimulaient les r\u00e9ponses primaires des lymphocytes T CD4+ et CD8+ in vitro [37]. L’\u00e9quipe a \u00e9galement constat\u00e9 que le chargement de l’ARNm entra\u00eenait l’activation et la maturation des cellules dendritiques [38], un ph\u00e9nom\u00e8ne initialement interpr\u00e9t\u00e9 comme un effet positif, les cellules dendritiques activ\u00e9es \u00e9tant plus efficaces pour l’activation des lymphocytes T. Les cons\u00e9quences n\u00e9gatives de l’activation de l’immunit\u00e9 inn\u00e9e par l’ARNm transcrit in vitro n’\u00e9taient pas encore pleinement comprises. De fa\u00e7on int\u00e9ressante, et quelque peu contre-intuitive, ce ph\u00e9nom\u00e8ne s’av\u00e9rera \u00eatre un facteur d\u00e9terminant pour le d\u00e9veloppement des vaccins \u00e0 ARNm.<\/p>\n\n\n\n

L’observation de l’activation des cellules dendritiques suite \u00e0 l’internalisation d’ARNm transcrit in vitro a soulev\u00e9 des questions cruciales quant aux voies de signalisation impliqu\u00e9es. Les cellules dendritiques expriment des r\u00e9cepteurs Toll-like (TLR) \u00e0 la fois \u00e0 leur surface et dans leurs endosomes. Ces r\u00e9cepteurs reconnaissent des structures mol\u00e9culaires sp\u00e9cifiques appel\u00e9es motifs mol\u00e9culaires associ\u00e9s aux pathog\u00e8nes (PAMP) [39]. La liaison des TLR aux PAMP induit une signalisation intracellulaire et la production de cytokines antivirales, notamment les interf\u00e9rons de type I, un syst\u00e8me d’alerte efficace pour d\u00e9tecter les pathog\u00e8nes. L’\u00e9tude des m\u00e9canismes de reconnaissance des diff\u00e9rentes formes d’acides nucl\u00e9iques par les TLR a pris de l’ampleur apr\u00e8s la d\u00e9couverte par Hemmi et al<\/em>. que les motifs CpG non m\u00e9thyl\u00e9s, abondants dans l’ADN microbien mais rares dans l’ADN des mammif\u00e8res, activent le TLR9 [40].<\/p>\n\n\n\n

En quelques ann\u00e9es, les ligands de la plupart des TLR sensibles aux acides nucl\u00e9iques ont \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9s, notamment le TLR3, qui d\u00e9tecte l’ARN double brin (ARNdb), un interm\u00e9diaire de la r\u00e9plication virale, ainsi que les TLR7 et TLR8, qui d\u00e9tectent l’ARN viral simple brin et certaines formes d’ARN synth\u00e9tique [41, 42]. En 2004, Karik\u00f3 et Weissman ont rapport\u00e9 que l’ARNm transcrit in vitro contenait des contaminants d’ARNdb capables d’activer TLR3, induisant une r\u00e9ponse cytokinique [43]. Un autre indice important a \u00e9t\u00e9 obtenu lorsque Koski, Karik\u00f3 et Weissman, en collaboration avec Brian Czerniecki et ses coll\u00e8gues, ont d\u00e9montr\u00e9 que la transfection de cellules dendritiques avec de l’ARNm transcrit in vitro stimulait une r\u00e9ponse cytokinique similaire \u00e0 celle observ\u00e9e avec l’ARN procaryote. Des manipulations exp\u00e9rimentales visant \u00e0 augmenter la longueur de la queue poly(A) de l’ARNm transcrit in vitro ont entra\u00een\u00e9 une r\u00e9duction significative de la production d’IL-12. Cependant, cela n’expliquait pas enti\u00e8rement les effets observ\u00e9s. Lorsque quatre homopolynucl\u00e9otides, l’acide polyuridylique (pU), l’acide polyguanylique (pG), l’acide polycytidylique (pC) et l’acide polyad\u00e9nylique (pA), ont \u00e9t\u00e9 test\u00e9s en utilisant l’IL-12 comme indicateur d’activation des cellules dendritiques, seul le pU a induit une r\u00e9ponse, sugg\u00e9rant que la composition nucl\u00e9otidique jouait \u00e9galement un r\u00f4le [44]. Une d\u00e9couverte similaire, utilisant l\u2019interf\u00e9ron alpha comme lecture, a \u00e9t\u00e9 rapport\u00e9e la m\u00eame ann\u00e9e par le groupe de Reis e Sousa dans leurs \u00e9tudes sur la reconnaissance de l\u2019ARN par TLR7 [41].<\/p>\n\n\n\n

La perc\u00e9e de Kariko et Weissman<\/h2>\n\n\n\n

Karik\u00f3 et Weissman ont poursuivi leurs \u00e9tudes approfondies sur diff\u00e9rents types d’ARN, travaux qui ont abouti \u00e0 une publication majeure en 2005. Cette \u00e9tude d\u00e9crivait l’influence des modifications de bases de l’ARNm sur la r\u00e9ponse cytokinique des cellules dendritiques [45]. Ils ont montr\u00e9 que l’ARNm et l’ARNt eucaryotes, riches en modifications de bases, ne stimulaient pas de r\u00e9ponse cytokinique, contrairement \u00e0 l’ARNm procaryote et \u00e0 l’ARNm transcrit in vitro. Ils ont \u00e9galement montr\u00e9 que l’incorporation de pseudouridine (\u03c8), de 5-m\u00e9thylcytidine (m5C), de N6-m\u00e9thylad\u00e9nosine (m6A), de 5-m\u00e9thyluridine (m5U) ou de 2-thiouridine (s2U) dans l’ARNm transcrit in vitro abolissait l’activation des r\u00e9ponses inflammatoires lorsque ces ARNm \u00e9taient ajout\u00e9s aux cellules dendritiques [45]. L’incorporation de m6A et de s2U a quasiment aboli la reconnaissance par TLR3, tandis que l’activation de TLR7 et TLR8 a pu \u00eatre \u00e9vit\u00e9e gr\u00e2ce \u00e0 m6A, s2U, m5C, m5U et \u03c8. Il est important de noter que seules les modifications des uridines (m5U, s2U et \u03c8) ont aboli l’activation des cellules dendritiques (Figure 2).<\/p>\n\n\n\n

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Figure 2. \u00c9valuation de l’ARNm transcrit in vitro avec ou sans modifications de bases et transfection dans des cellules dendritiques primaires.<\/strong>

(a) Le syst\u00e8me de transcription in vitro T7 a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour produire de l’ARNm avec des bases canoniques (A, U, G et C) ou des bases modifi\u00e9es. (b) Les bases utilis\u00e9es pour la transcription in vitro de l’ARN-1571 sont indiqu\u00e9es, celles n’ayant pas induit la s\u00e9cr\u00e9tion de TNF-\u03b1 \u00e9tant repr\u00e9sent\u00e9es en orange (modifi\u00e9 d’apr\u00e8s Karik\u00f3 et al., Immunity 2005). \u00a9 Comit\u00e9 Nobel de physiologie ou m\u00e9decine. Ill. Mattias Karl\u00e9n<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u00c0 ce jour, les chercheurs ont identifi\u00e9 plus d’une centaine de modifications post-transcriptionnelles diff\u00e9rentes de l’ARN et ont d\u00e9montr\u00e9 que ces modifications sont plus fr\u00e9quentes chez les eucaryotes que chez les procaryotes [46, 47]. La pseudouridine (\u03a8) a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couverte d\u00e8s 1951 [48] et figure parmi les modifications d’ARN les plus abondantes. Initialement pr\u00e9sente dans les ARNt et les petits ARN nucl\u00e9aires (snARN), elle a \u00e9t\u00e9 plus r\u00e9cemment identifi\u00e9e dans d’autres types d’ARN. Les cellules modifient l’ARN par des r\u00e9actions enzymatiques ; par exemple, la synth\u00e8se de la pseudouridine est catalys\u00e9e par les pseudouridine synthases, ou par des complexes de petites ribonucl\u00e9oprot\u00e9ines (snoRNP). Les modifications de l’ARN contribuent \u00e0 sa stabilit\u00e9, \u00e0 la sp\u00e9cificit\u00e9 d’appariement des bases, \u00e0 son repliement et \u00e0 d’autres propri\u00e9t\u00e9s fonctionnelles. Parmi la centaine de modifications d’ARN connues [49], les donn\u00e9es fonctionnelles restent limit\u00e9es pour la plupart d’entre elles. Comprendre les implications physiologiques de ces modifications demeure donc un domaine de recherche actif.<\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9couverte de Karik\u00f3 et Weissman a permis d’expliquer une observation faite plus de 40 ans auparavant par Isaacs et ses coll\u00e8gues, d\u00e9montrant que l’introduction d’ARN d\u00e9samin\u00e9 dans les cellules induisait une r\u00e9ponse interf\u00e9ron de type I plus forte que l’ARN t\u00e9moin [50]. La d\u00e9samination augmente la proportion d’uridines dans l’ARN, dont Karik\u00f3 et Weissman avaient d\u00e9montr\u00e9 le r\u00f4le crucial dans l’activation des cellules dendritiques. Des travaux ult\u00e9rieurs ont montr\u00e9 que l’utilisation de la N1-m\u00e9thylpseudo-uridine (m1\u03c8), seule ou en combinaison avec la m5C, am\u00e9liorait encore la plateforme d’ARNm, \u00e0 la fois en r\u00e9duisant la reconnaissance par les r\u00e9cepteurs de l’immunit\u00e9 inn\u00e9e et en augmentant l’expression prot\u00e9ique [51]. Cette derni\u00e8re am\u00e9lioration s’explique en partie par une occupation ribosomique accrue sur l’ARNm contenant la m1\u03c8 [52]. Aujourd’hui, la m1\u03c8 est la base modifi\u00e9e la plus couramment utilis\u00e9e dans la production de vaccins \u00e0 ARNm, notamment dans les deux vaccins contre la COVID-19 approuv\u00e9s fin 2020, comme nous le verrons plus loin.<\/p>\n\n\n\n

Suite \u00e0 leur d\u00e9couverte majeure selon laquelle l’incorporation de bases modifi\u00e9es permet d’\u00e9viter l’activation immunitaire ind\u00e9sirable induite par l’ARNm transcrit in vitro, Karik\u00f3 et Weissman ont d\u00e9montr\u00e9 que l’ARNm contenant de la pseudouridine \u00e9tait \u00e9galement traduit plus efficacement, entra\u00eenant une production prot\u00e9ique accrue dans les cellules ayant internalis\u00e9 cet ARNm [53] (Figure 3). Dans la m\u00eame \u00e9tude, ils ont montr\u00e9 que l’administration d’ARNm modifi\u00e9 dans la rate de souris induisait une augmentation de la production prot\u00e9ique et une diminution de l’activation immunitaire, une d\u00e9monstration importante pour de futures applications th\u00e9rapeutiques. Karik\u00f3, Weissman et leurs coll\u00e8gues ont par ailleurs d\u00e9montr\u00e9 que l’ARNm transcrit in vitro active la prot\u00e9ine kinase R (PKR), une prot\u00e9ine antivirale qui prot\u00e8ge les cellules des agents pathog\u00e8nes en reconnaissant l’ARNdb par phosphorylation du facteur d’initiation de la traduction eucaryote 2 alpha (eIF2\u03b1), bloquant ainsi la traduction prot\u00e9ique. L’\u00e9quipe a montr\u00e9 que l’utilisation de bases modifi\u00e9es r\u00e9duisait l’activation de la PKR et am\u00e9liorait la production prot\u00e9ique [54]. La reconnaissance de l\u2019ARNm transcrit in vitro par l\u2019oligoad\u00e9nylate synth\u00e9tase 2\u20195\u2019 (OAS) et la d\u00e9gradation par l\u2019enzyme Rnase L induite par l\u2019OAS ont \u00e9galement diminu\u00e9 avec l\u2019ARN contenant des bases modifi\u00e9es [55].<\/p>\n\n\n\n

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Figure 3. Expression prot\u00e9ique accrue \u00e0 partir d’ARNm transcrit in vitro et modifi\u00e9 au niveau des bases. <\/strong>

Cet ARNm modifi\u00e9 a \u00e9t\u00e9 produit en substituant les uridines (U) par de la pseudouridine (\u03a8). L’introduction de cet ARNm modifi\u00e9 dans les cellules a induit une production prot\u00e9ique sup\u00e9rieure \u00e0 celle obtenue avec l’ARNm non modifi\u00e9. \u00a9 Comit\u00e9 Nobel de physiologie ou m\u00e9decine. Ill. Mattias Karl\u00e9n<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

De plus, Karik\u00f3 et ses coll\u00e8gues ont montr\u00e9 que les contaminants dsRNA produits lors de la transcription in vitro pouvaient \u00eatre \u00e9limin\u00e9s par une \u00e9tape de purification HPLC [56], ou comme rapport\u00e9 plus tard avec U\u011fur \u015eahin et ses coll\u00e8gues chez BioNTech, en utilisant une \u00e9tape de purification \u00e0 base de cellulose [57], am\u00e9liorant ainsi l’expression des prot\u00e9ines \u00e0 partir de l’ARNm transcrit in vitro.<\/p>\n\n\n\n

Recherches pr\u00e9liminaires aux vaccins \u00e0 ARN messager contre la COVID-19<\/h2>\n\n\n\n

En 2010, trois grandes entreprises, dont les programmes \u00e9taient ax\u00e9s sur la technologie \u00e9mergente de l’ARNm, avaient \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9es : CureVac, fond\u00e9e en 2000, visait \u00e0 d\u00e9velopper des vaccins contre les infections et le cancer ; BioNTech, fond\u00e9e en 2008, avait pour objectif de d\u00e9velopper des vaccins anticanc\u00e9reux personnalis\u00e9s ; et Moderna, fond\u00e9e en 2010, pr\u00e9voyait d’utiliser la plateforme ARNm pour reprogrammer des cellules somatiques en cellules pluripotentes et administrer des prot\u00e9ines th\u00e9rapeutiques, par exemple pour r\u00e9parer les tissus endommag\u00e9s. Ces trois entreprises ont collabor\u00e9 \u00e9troitement avec des chercheurs universitaires afin d’am\u00e9liorer la technologie et d’\u00e9valuer leurs plateformes respectives dans des domaines pathologiques d’int\u00e9r\u00eat.<\/p>\n\n\n\n

L’\u00e9quipe de CureVac, compos\u00e9e notamment d’Ingmar Hoerr, G\u00fcnter Jung, Steve Pascolo et Hans-Georg Rammensee, avait tr\u00e8s t\u00f4t per\u00e7u le potentiel de la technologie ARNm. Elle a d\u00e9velopp\u00e9 des approches pour am\u00e9liorer l’efficacit\u00e9 de la production de prot\u00e9ines gr\u00e2ce \u00e0 l’optimisation des r\u00e9gions non traduites 5′ et 3′ de l’ARNm et \u00e0 l’optimisation des codons, sans utiliser de bases modifi\u00e9es. En 2000, ils ont rapport\u00e9 que l’administration d’ARN, nu ou complex\u00e9 \u00e0 des liposomes, induisait des r\u00e9ponses immunitaires adaptatives sp\u00e9cifiques \u00e0 l’antig\u00e8ne chez la souris (r\u00e9ponses anticorps et lymphocytes T CD8+), l’ARN encapsul\u00e9 dans des liposomes induisant des r\u00e9ponses plus importantes [58]. Environ huit ans plus tard, ils ont \u00e9valu\u00e9 leur premier vaccin \u00e0 ARNm chez l’humain, en extrayant du mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique de tumeurs de patients atteints de m\u00e9lanome. Ce mat\u00e9riel a servi \u00e0 g\u00e9n\u00e9rer un ARNm administr\u00e9 comme vaccin autologue, avec le facteur de croissance des granulocytes-macrophages (GM-CSF) comme adjuvant. Cette approche s’est av\u00e9r\u00e9e s\u00fbre et a permis d’accro\u00eetre les r\u00e9ponses immunitaires antitumorales chez certains patients [59]. En 2012, l’\u00e9quipe de CureVac a rapport\u00e9 l’induction de r\u00e9ponses immunitaires protectrices contre l’infection par le virus de la grippe dans plusieurs mod\u00e8les animaux [60]. En 2017, le premier vaccin \u00e0 ARNm contre une maladie infectieuse, la rage, a \u00e9t\u00e9 test\u00e9 lors d’essais cliniques.<\/p>\n\n\n\n

Les activit\u00e9s dans le domaine des vaccins \u00e0 ARNm connaissent depuis un essor rapide. En 2017, Norbert Pardi et Weissman [61] ainsi que Michael Diamond et ses coll\u00e8gues de la facult\u00e9 de m\u00e9decine de l’universit\u00e9 Washington [62] ont rapport\u00e9 des r\u00e9sultats pr\u00e9cliniques prometteurs concernant des vaccins contre le virus Zika \u00e0 ARNm utilisant des bases modifi\u00e9es. Cette derni\u00e8re \u00e9tude, portant sur la vaccination de femmes enceintes, a d\u00e9montr\u00e9 une protection contre la transmission du virus au f\u0153tus, une pr\u00e9occupation majeure li\u00e9e aux infections par le virus Zika. Toujours en 2017, Moderna a annonc\u00e9 le lancement d’un essai clinique avec un vaccin \u00e0 ARNm contre le virus Zika. Moderna a \u00e9galement initi\u00e9 deux essais cliniques de phase I afin d’\u00e9valuer l’innocuit\u00e9 et l’immunog\u00e9nicit\u00e9 de ses candidats vaccins \u00e0 ARNm contre les virus de la grippe H10N8 et H7N9, deux souches de grippe aviaire \u00e0 potentiel pand\u00e9mique [63, 64].<\/p>\n\n\n\n

Au moment m\u00eame o\u00f9 se d\u00e9roulaient les essais cliniques du vaccin contre le Zika, Moderna a \u00e9galement entam\u00e9 une collaboration avec Barney Graham et son \u00e9quipe du Centre de recherche sur les vaccins des NIH afin de d\u00e9velopper un vaccin \u00e0 ARNm contre le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV). Ce vaccin codait une forme stabilis\u00e9e en phase de pr\u00e9fusion de la prot\u00e9ine Spike du MERS, o\u00f9, entre autres modifications, des prolines ont \u00e9t\u00e9 introduites dans le domaine S2 pour emp\u00eacher la transition de la forme m\u00e9tastable de pr\u00e9fusion vers la forme de post-fusion [65]. Des travaux pr\u00e9liminaires de Qiao et al. avaient montr\u00e9 que l’introduction de prolines dans le domaine HA2 de l’h\u00e9magglutinine du virus de la grippe, qui subit une transition boucle-h\u00e9lice \u00e0 pH faible, perturbe la capacit\u00e9 du virus de la grippe \u00e0 fusionner avec les membranes de l’h\u00f4te [66]. Partant de ce constat, et sachant que des virus de diff\u00e9rentes familles ont d\u00e9velopp\u00e9 des m\u00e9canismes similaires de fusion avec les cellules cibles, des prolines positionn\u00e9es de mani\u00e8re appropri\u00e9e ont \u00e9t\u00e9 ins\u00e9r\u00e9es dans les glycoprot\u00e9ines de spicule de plusieurs virus afin de les stabiliser dans leur conformation de pr\u00e9fusion respective, notamment pour le VIH-1 [67], le virus respiratoire syncytial [68] et le SARS-CoV-2 [69]. La structure \u00e0 haute r\u00e9solution de la prot\u00e9ine de spicule du SARS-CoV-2, publi\u00e9e en un temps record par l’\u00e9quipe de Jason McLellan d\u00e9but 2020, s’est r\u00e9v\u00e9l\u00e9e inestimable pour plusieurs vaccins efficaces contre la COVID-19, ainsi que pour la d\u00e9finition des \u00e9pitopes d’anticorps neutralisants et des mutations d’\u00e9chappement immunitaire chez les variants du SARS-CoV-2 apparus ult\u00e9rieurement. Ces informations sont cruciales pour notre compr\u00e9hension de la protection immunitaire induite par la vaccination. La forme stabilis\u00e9e en pr\u00e9fusion de la prot\u00e9ine Spike du SARS-CoV-2 a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e dans les vaccins \u00e0 ARNm d\u00e9velopp\u00e9s par Pfizer\/BioNTech et Moderna (figure 4), ainsi que dans le vaccin \u00e0 vecteur de Janssen et le vaccin \u00e0 base de prot\u00e9ines d\u00e9velopp\u00e9 par Novavax.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 4. Production de la prot\u00e9ine Spike suite \u00e0 la vaccination par ARNm et reconnaissance de la prot\u00e9ine Spike par les lymphocytes B.<\/strong>

Apr\u00e8s l’internalisation de l’ARNm dans les cellules, facilit\u00e9e par des nanoparticules lipidiques, l’ARNm sert de matrice pour la production de la prot\u00e9ine Spike. La prot\u00e9ine Spike est alors exprim\u00e9e transitoirement \u00e0 la surface cellulaire, o\u00f9 elle est reconnue par les lymphocytes B via leurs r\u00e9cepteurs (BCR), stimulant ainsi la s\u00e9cr\u00e9tion d’anticorps sp\u00e9cifiques de la prot\u00e9ine Spike. \u00a9 Comit\u00e9 Nobel de physiologie ou m\u00e9decine. Ill. Mattias Karl\u00e9n<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Le moment \u00e9tait propice aux vaccins \u00e0 ARN messager.<\/h2>\n\n\n\n

Lorsque la pand\u00e9mie a \u00e9clat\u00e9 d\u00e9but 2020, les entreprises sp\u00e9cialis\u00e9es dans l’ARNm ont r\u00e9agi rapidement pour d\u00e9velopper des vaccins contre la COVID-19. BioNTech et Moderna ont opt\u00e9 pour l’ARNm \u00e0 bases modifi\u00e9es, s’appuyant sur les d\u00e9couvertes de Karik\u00f3 et Weissmann. BioNTech, sous la direction d’U\u011fur \u015eahin et d’\u00d6zlem T\u00fcreci, a travaill\u00e9 en partenariat avec Pfizer [70, 71], tandis que Moderna a collabor\u00e9 \u00e9troitement avec le VRC\/NIH, o\u00f9 Barney Graham et son \u00e9quipe ont r\u00e9alis\u00e9 l’\u00e9valuation du vaccin [72-74]. Sans aucun doute, la pand\u00e9mie de SARS-CoV-2 a \u00e9t\u00e9 un \u00e9v\u00e9nement d\u00e9cisif qui a entra\u00een\u00e9 des investissements massifs dans la technologie des vaccins \u00e0 ARNm, notamment la conception d’essais cliniques men\u00e9s en parall\u00e8le plut\u00f4t que s\u00e9quentiellement, r\u00e9duisant consid\u00e9rablement la dur\u00e9e des essais tout en permettant de mener \u00e0 bien toutes les \u00e9tapes n\u00e9cessaires [75]. Le financement et le soutien collectifs des gouvernements, des organisations internationales et de l’industrie ont permis de mener \u00e0 bien les essais d’innocuit\u00e9 et d’efficacit\u00e9 des vaccins en un temps record. Les vaccins \u00e0 ARNm de Pfizer\/BioNTech et de Moderna ont tous deux obtenu l’autorisation de mise sur le march\u00e9 moins d’un an apr\u00e8s l’apparition du SARS-CoV-2. Ce d\u00e9veloppement a \u00e9t\u00e9 rendu possible gr\u00e2ce \u00e0 des d\u00e9cennies de recherche fondamentale et d’optimisation des plateformes d’ARNm, comme d\u00e9crit dans [76]. Les vaccins \u00e0 ARNm de Pfizer\/BioNTech et de Moderna pr\u00e9sentaient tous deux une substitution compl\u00e8te de l’uridine par la N1-m\u00e9thylpseudouridine (m1\u03c8) afin d’\u00e9viter les r\u00e9actions inflammatoires ind\u00e9sirables, d’acc\u00e9l\u00e9rer la traduction des prot\u00e9ines et de permettre l’utilisation de quantit\u00e9s plus importantes d’ARNm dans chaque dose vaccinale.<\/p>\n\n\n\n

Les essais de phase 3, bas\u00e9s sur les r\u00e9sultats obtenus apr\u00e8s deux vaccinations \u00e0 ARNm, ont d\u00e9montr\u00e9 un niveau de protection tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9 contre la COVID-19 symptomatique : 95 % d’efficacit\u00e9 pour le vaccin de Pfizer\/BioNTech (Polack 2020) et 94 % pour celui de Moderna (Baden 2021). Les deux vaccins ont induit de fortes r\u00e9ponses anticorps, ainsi que des r\u00e9ponses des lymphocytes B et T m\u00e9moire, offrant une protection contre les formes graves de la maladie et le d\u00e9c\u00e8s. Des \u00e9tudes de suivi ont montr\u00e9 que les r\u00e9ponses s\u00e9rologiques \u00e9taient relativement transitoires, et la communaut\u00e9 scientifique a rapidement d\u00e9montr\u00e9 que des injections de rappel suppl\u00e9mentaires am\u00e9lioraient consid\u00e9rablement la protection, notamment contre le variant Omicron, plus infectieux [77]. La propagation de nouveaux variants du SARS-CoV-2 est bien document\u00e9e et plusieurs sous-variants Omicron circulent actuellement. La communaut\u00e9 scientifique internationale continue de surveiller l’\u00e9volution du virus afin de suivre l’\u00e9mergence de nouveaux variants et d’orienter la conception de vaccins mis \u00e0 jour. L’ann\u00e9e \u00e9coul\u00e9e a d\u00e9montr\u00e9 que la plateforme ARNm se pr\u00eate \u00e0 la production de vaccins mis \u00e0 jour \u00e0 une vitesse actuellement in\u00e9gal\u00e9e par les autres plateformes vaccinales.<\/p>\n\n\n\n

Plusieurs vaccins contre la COVID-19 ont contribu\u00e9 \u00e0 sauver des vies et \u00e0 r\u00e9duire la pression insoutenable sur les syst\u00e8mes de sant\u00e9 depuis 2021. La technologie ARNm repr\u00e9sente un atout essentiel parmi les plateformes utilisables pour la production de vaccins, notamment en cas de pand\u00e9mie, lorsque l’extensibilit\u00e9 et la flexibilit\u00e9 sont primordiales. L\u2019utilisation g\u00e9n\u00e9ralis\u00e9e des deux vaccins \u00e0 ARNm contre la COVID-19 au cours des derni\u00e8res ann\u00e9es d\u00e9montre le potentiel important de la technologie et montre que les effets ind\u00e9sirables graves des deux vaccins \u00e0 ARNm homologu\u00e9s \u00e9taient exceptionnellement rares [78], fournissant une base solide pour les applications futures.<\/p>\n\n\n\n

Les bases modifi\u00e9es sont-elles n\u00e9cessaires pour toutes les applications cliniques de l’ARN messager\u00a0?<\/h2>\n\n\n\n

Plusieurs applications de la plateforme ARNm sont actuellement en d\u00e9veloppement, notamment pour les vaccins contre les infections et le cancer, ainsi que pour l’administration de prot\u00e9ines th\u00e9rapeutiques ou immunomodulatrices. Les exigences relatives aux bases modifi\u00e9es peuvent varier selon les applications de l’ARNm. Pour les vaccins prophylactiques administr\u00e9s \u00e0 un grand nombre de personnes en bonne sant\u00e9, la r\u00e9actog\u00e9nicit\u00e9 \u00e0 l’injection est un facteur important. Une r\u00e9action transitoire l\u00e9g\u00e8re peut \u00eatre acceptable si elle est limit\u00e9e au site d’injection, tandis que des sympt\u00f4mes inflammatoires syst\u00e9miques tels que fi\u00e8vre, myalgies et c\u00e9phal\u00e9es sont ind\u00e9sirables, voire inacceptables selon leur gravit\u00e9. Le niveau de r\u00e9actog\u00e9nicit\u00e9 acceptable doit \u00eatre d\u00e9termin\u00e9 pour chaque vaccin, en fonction de l’importance du b\u00e9n\u00e9fice li\u00e9 \u00e0 l’induction d’une r\u00e9ponse protectrice. Trouver le juste \u00e9quilibre entre r\u00e9actog\u00e9nicit\u00e9 et efficacit\u00e9 pour un vaccin donn\u00e9 peut donc s’av\u00e9rer complexe [79].<\/p>\n\n\n\n

Khoury et al<\/em>. ont rapport\u00e9 que les effets protecteurs de tous les vaccins contre la COVID-19 pour lesquels des r\u00e9sultats \u00e9taient disponibles \u00e0 la mi-2021 \u00e9taient corr\u00e9l\u00e9s aux titres moyens d’anticorps neutralisants contre le virus fondateur, obtenus dans chacun des essais [80]. Ces r\u00e9sultats concordent avec les donn\u00e9es d’autres vaccins antiviraux homologu\u00e9s, pour lesquels la protection contre la maladie est corr\u00e9l\u00e9e \u00e0 la pr\u00e9sence d’anticorps neutralisants [81]. Une fois disponibles les r\u00e9sultats de l’essai clinique de CureVac [82], ils ont \u00e9t\u00e9 compar\u00e9s \u00e0 ceux d’autres essais [83]. Cette analyse a montr\u00e9 que les titres d’anticorps neutralisants induits par le vaccin CureVac \u00e9taient inf\u00e9rieurs \u00e0 ceux induits par les vaccins \u00e0 ARNm de Pfizer\/BioNTech et de Moderna, sugg\u00e9rant que la dose d’ARNm plus faible utilis\u00e9e dans l’essai de CureVac a compromis l’effet protecteur de ce vaccin. Une comparaison d\u00e9finitive des diff\u00e9rents vaccins \u00e0 ARNm est complexifi\u00e9e par la circulation de variants plus r\u00e9sistants \u00e0 la neutralisation au moment o\u00f9 CureVac a men\u00e9 son essai de phase 3. Cependant, les r\u00e9sultats confirment que l’utilisation de modifications de bases dans l’ARNm transcrit in vitro codant pour la prot\u00e9ine Spike du SARS-CoV-2 \u00e9tait essentielle au d\u00e9veloppement de vaccins \u00e0 ARNm pouvant \u00eatre administr\u00e9s \u00e0 des doses suffisamment \u00e9lev\u00e9es pour prot\u00e9ger contre la COVID-19.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 l’avenir, d’autres approches visant \u00e0 optimiser l’ARNm pour le d\u00e9veloppement de produits cliniquement utiles, comme l’ARN circulaire [84], les r\u00e9plicons [85] et d’autres types d’ARN sans modifications de bases, seront probablement mises au point. Des \u00e9tudes cliniques r\u00e9centes, associant une vaccination th\u00e9rapeutique par ARNm \u00e0 l’inhibition des points de contr\u00f4le immunitaire \u00e0 l’aide d’antig\u00e8nes tumoraux mut\u00e9s ou non mut\u00e9s, ont d\u00e9montr\u00e9 l’induction r\u00e9ussie de r\u00e9ponses des lymphocytes T sp\u00e9cifiques de la tumeur chez des patients atteints de m\u00e9lanome et d’ad\u00e9nocarcinome canalaire pancr\u00e9atique [86-88]. L’ARNm utilis\u00e9 dans ces essais comportait des bases non modifi\u00e9es, mais comportait des modifications de la queue poly(A) d\u00e9crites pour accro\u00eetre la stabilit\u00e9 et l’efficacit\u00e9 de la traduction de l’ARNm [89]. Ainsi, des approches alternatives pour g\u00e9n\u00e9rer des vaccins et des th\u00e9rapies efficaces \u00e0 base d’ARNm sont en cours de d\u00e9veloppement. De nombreux essais cliniques utilisent actuellement diff\u00e9rentes formes d’ARNm pour induire des r\u00e9ponses prophylactiques ou th\u00e9rapeutiques dans les domaines des infections [90] et du cancer [91, 92], et leur nombre devrait augmenter dans les ann\u00e9es \u00e0 venir.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9sum\u00e9<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

L’approbation, fin 2020, de deux vaccins \u00e0 ARNm efficaces et s\u00fbrs contre la COVID-19 a propuls\u00e9 le domaine des vaccins \u00e0 ARNm dans une nouvelle \u00e8re. La d\u00e9couverte que l’utilisation de bases modifi\u00e9es dans l’ARNm transcrit in vitro permet de contourner les r\u00e9ponses inflammatoires ind\u00e9sirables et d’accro\u00eetre la production de prot\u00e9ines apr\u00e8s son administration aux cellules d\u00e9montre l’importance de la recherche fondamentale. Les r\u00e9sultats publi\u00e9s par Karik\u00f3 et Weissman dans leur article fondateur de 2005, bien que peu remarqu\u00e9s \u00e0 l’\u00e9poque, ont jet\u00e9 les bases d’avanc\u00e9es cruciales qui ont \u00e9t\u00e9 d’un grand secours pour l’humanit\u00e9 durant la pand\u00e9mie de COVID-19.<\/p>\n\n\n\n

Gunilla Karlsson Hedestam, PhD, Professeure \u00e0 l’Institut Karolinska (Gunilla.Karlsson.Hedestam@ki.se), Membre du Comit\u00e9 Nobel<\/p>\n\n\n\n

Rickard Sandberg, PhD, Professeur \u00e0 l’Institut Karolinska (Rickard.Sandberg@ki.se), Membre du Comit\u00e9 Nobel<\/p>\n\n\n\n

Illustrations : Mattias Karl\u00e9n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Cet article est la traduction int\u00e9grale par Google des informations fournies par le comit\u00e9 Nobel, \u00e0 l’occasion de la remise du prix Nobel de physiologie ou de m\u00e9decine \u00e0 Katalin Karik\u00f3 et Drew Weissman. Il faut consulter l’article original pour voir les r\u00e9f\u00e9rences. Lorsque le … <\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"iawp_total_views":0,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[18],"tags":[],"class_list":["post-409","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-savoir-et-sagesse"],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=409"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":427,"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409\/revisions\/427"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=409"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=409"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.journal-dun-moine-defroque.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=409"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}