Lorsque les données finales de phase 3 ont été publiées en novembre dernier, montrant que les vaccins à ARNm fabriqués par Pfizer / BioNTech et Moderna étaient efficaces à plus de 90%, le Dr Anthony Fauci n'avait pas de mots. Il a envoyé des emojis souriants par SMS à un journaliste pour demander sa réaction.
Cette efficacité étonnante a résisté dans des études du monde réel aux États-Unis, en Israël et ailleurs. La technologie de l'ARNm - développée pour sa rapidité et sa flexibilité par opposition aux attentes selon lesquelles elle fournirait une protection solide contre une maladie infectieuse - a ravi et étonné même ceux qui l'avaient déjà préconisée.
La plate-forme d'ARN messager, ou ARNm, est peut-être nouvelle pour le public mondial, mais c'est une technologie sur laquelle les chercheurs parient depuis des décennies. Aujourd'hui, ces paris portent leurs fruits, et pas seulement en renversant une pandémie qui a tué des millions de personnes en un an seulement.
Cette approche qui a conduit à des vaccins remarquablement sûrs et efficaces contre un nouveau virus se montre également prometteuse contre de vieux ennemis tels que le VIH et les infections qui menacent les bébés et les jeunes enfants, comme le virus respiratoire syncytial (RSV) et le métapneumovirus. Il est testé comme traitement pour les cancers, y compris le mélanome et les tumeurs cérébrales. Cela pourrait offrir une nouvelle façon de traiter les maladies auto-immunes. Et il est également examiné comme une alternative possible à la thérapie génique pour des conditions insolubles telles que la drépanocytose.
Vaccins
L'histoire des vaccins à ARNm remonte au début des années 1990, lorsque la chercheuse d'origine hongroise Katalin Kariko de l'Université de Pennsylvanie a commencé à tester la technologie de l'ARNm comme une forme de thérapie génique. L'idée est similaire, que les scientifiques veuillent utiliser la molécule d'ARNm pour guérir la maladie ou la prévenir; envoyer des instructions aux cellules du corps pour faire quelque chose de spécifique.
Les chercheurs aiment utiliser une analogie de livre de cuisine. L'ADN du corps est le livre de cuisine. L'ARN messager est une copie de la recette - qui disparaît rapidement. Dans le cas d'une maladie génétique, il peut être utilisé pour demander aux cellules de faire une copie saine d'une protéine. Dans le cas des vaccins à ARNm, il est utilisé pour dire aux cellules de fabriquer ce qui ressemble à un morceau de virus, de sorte que le corps produit des anticorps et des cellules spéciales du système immunitaire en réponse.
La recette disparaît pendant que le produit cuit - la réponse immunitaire du corps - dure.
Kariko n'a pas pu susciter beaucoup d'intérêt pour cette idée pendant des années. Mais depuis environ 15 ans, elle a fait équipe avec le Dr Drew Weissman, un expert en maladies infectieuses chez Penn Medicine, pour appliquer la technologie de l'ARNm aux vaccins. Depuis que les scientifiques ont commencé à se concentrer sur la menace d'une pandémie causée par une nouvelle grippe ou un nouveau coronavirus, ils ont reconnu la promesse des vaccins à ARNm pour renverser rapidement un vaccin pandémique.
Ils n'avaient même pas besoin d'un échantillon du virus lui-même.
"Lorsque les Chinois ont publié la séquence du virus SRAS-CoV-2, nous avons commencé le processus de fabrication de l'ARN le lendemain. Quelques semaines plus tard, nous injections le vaccin aux animaux."
Bien que cela paraisse révolutionnaire, l'idée était loin d'être nouvelle pour Weissman, Kariko et d'autres.
«Dans mon laboratoire, nous travaillons sur des vaccins depuis des années. Nous avons cinq essais cliniques de phase 1 que nous avons commencés avant que Covid ne frappe», a déclaré Weissman, dont le travail avec Kariko a contribué à l'élaboration du vaccin contre le coronavirus de Pfizer / BioNTech.
"Ils ont été retardés à cause de la pandémie. Le plan est de les terminer l'année prochaine."
Deux de ces vaccins expérimentaux ciblent la grippe, dont un Weissman espère être un vaccin antigrippal dit universel - un vaccin qui protégera contre les souches de grippe à mutation rapide et offrira peut-être aux gens des années de protection avec un seul vaccin, éliminant ainsi le besoin de vaccinations fraîches chaque saison grippale.
Ils travaillent également sur deux vaccins contre le virus de l'immunodéficience humaine, ou VIH, qui cause le sida, et un pour prévenir l'herpès génital.
Les chercheurs ont également étudié des vaccins à ARNm pour lutter contre Ebola, Zika, la rage et le cytomégalovirus.
Autre cible possible : le virus respiratoire syncytial. Le VRS infecte la plupart des personnes en bas âge et peut placer les nourrissons fragiles dans l'unité de soins intensifs néonatals (USIN). Selon les estimations des Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis, il tue entre 100 et 500 enfants par an, mais il tue environ 14 000 adultes, pour la plupart âgés de plus de 65 ans.
«Il infecte tout le monde à l'âge de 2 ans», a déclaré Jason McLellan, biologiste structurel et titulaire de la chaire de chimie Robert A. Welch à l'Université du Texas à Austin, dont les travaux sous-tendent plusieurs vaccins contre les coronavirus.
Un obstacle sera de trouver la meilleure version des virus. McLellan se spécialise dans la recherche de la bonne conformation des structures virales cibles qui permettront au système immunitaire humain de mieux les reconnaître et de construire des défenses contre elles.
GlaxoSmithKline et Pfizer travaillent tous les deux là-dessus, a-t-il déclaré. Un autre virus commun du rhume appelé métapneumovirus humain, qui peut provoquer une pneumonie chez les adultes et les enfants, est une autre cible potentielle pour un vaccin, a déclaré McLellan.
Encore une fois, les travaux en cours ont contribué à accélérer le développement de vaccins contre les coronavirus, a déclaré McLellan. Dans ce cas, les travaux sur le virus du syndrome respiratoire aigu sévère d'origine 2003-2004, ou SRAS, virus et virus respiratoire du Moyen-Orient, ou MERS, ont aidé les chercheurs à comprendre quelle version de la structure en forme de knoblike trouvée à l'extérieur du virus, appelée protéine de pointe, à utiliser dans la fabrication de vaccins. "Nous avons trouvé comment stabiliser les pics de coronavirus en 2016, nous avions donc toutes les connaissances prêtes lorsque Covid-19 est apparu", a déclaré McLellan.
Il était prêt à partir "en quelques heures", a-t-il dit.
D'autres vaccins potentiels incluent le paludisme, la tuberculose et des virus rares tels que le virus Nipah, a déclaré Weissman - tous rendus plus possibles par la technologie de l'ARNm. Les vaccins efficaces contre ces infections ont échappé aux scientifiques pour diverses raisons.
Le laboratoire de Weissman travaille actuellement sur un vaccin universel contre le coronavirus qui protégerait contre Covid-19, le SRAS, le MERS, le coronavirus qui causent le rhume - et les futures souches.
"Nous avons commencé à travailler sur un vaccin pan-coronavirus au printemps dernier", a déclaré Weissman. "Il y a eu trois épidémies de coronavirus au cours des 20 dernières années. Il y en aura d'autres."
Et les vaccins à ARNm fonctionnent très bien. "Nous savions chez les souris, les singes et les lapins et les porcs et les poulets qu'il était très puissant", a déclaré Weissman. Le vaccin Pfizer, a-t-il déclaré, produit une réponse anticorps cinq fois plus importante que celle observée chez les personnes qui se sont rétablies d'une infection.
Cancer
Une autre utilisation évidente de la technologie de l'ARNm est la lutte contre le cancer. Le corps humain combat le cancer tous les jours et l'utilisation de l'ARNm pourrait l'aider à le faire encore mieux.
"Vous pouvez l'utiliser pour que votre corps produise une molécule bénéfique", a déclaré McLellan.
Différents types de cellules tumorales ont diverses structures reconnaissables à l'extérieur que le système immunitaire peut reconnaître. «Vous pouvez imaginer pouvoir injecter à quelqu'un un ARNm qui code un anticorps qui cible spécifiquement ce récepteur», a déclaré McLellan.
Moderna - une société spécialement créée pour développer la technologie de l'ARNm - travaille sur des vaccins anticancéreux personnalisés.
«Nous identifions les mutations trouvées sur les cellules cancéreuses d'un patient», indique la société sur son site Web. Les algorithmes informatiques prédisent les 20 mutations les plus courantes. «Nous créons ensuite un vaccin qui code pour chacune de ces mutations et les chargeons sur une seule molécule d'ARNm», explique Moderna. C'est injecté au patient pour essayer d'orchestrer une meilleure réponse immunitaire contre les tumeurs.
Il s'agit de la première phase de la recherche clinique.
Les fondateurs de BioNTech, Ugur Sahin et Ozlem Tureci, avaient également à l'esprit les vaccins contre le cancer depuis le début. La société a huit traitements potentiels contre le cancer dans des essais sur l'homme. «Bien que nous pensons que notre approche est largement applicable dans un certain nombre de domaines thérapeutiques, nos programmes les plus avancés sont axés sur l'oncologie, où nous avons traité plus de 250 patients dans 17 types de tumeurs à ce jour», indique la société sur son site Web.
Maladies auto-immunes
L'utilisation de l'ARNm pour lutter contre les maladies auto-immunes est un "domaine passionnant", a déclaré McLellan.
Les traitements actuels sont rudimentaires et impliquent de tasser des zones spécifiques de la réponse immunitaire erronée - ce qui peut rendre les patients atteints d'une maladie auto-immune telle que le lupus ou la polyarthrite rhumatoïde vulnérables à l'infection.
BioNtech a travaillé avec des chercheurs universitaires pour utiliser l'ARNm pour traiter des souris génétiquement modifiées pour développer une maladie similaire à la sclérose en plaques - une maladie auto-immune qui commence lorsque le système immunitaire attaque par erreur la myéline, une couche graisseuse des cellules nerveuses.
Chez les souris, le traitement a semblé aider à arrêter l'attaque, tout en gardant le reste du système immunitaire intact.
Thérapie génique
L'idée derrière la thérapie génique est de remplacer un gène défectueux par un autre qui fonctionne correctement. Malgré des décennies de travail, les chercheurs n'ont pas eu beaucoup de succès, à l'exception de certaines déficiences immunitaires et de certaines maladies oculaires.
Il est difficile de trouver un vecteur pour transporter le gène corrigé dans les cellules sans provoquer d'effets secondaires et d'une manière qui dure.
L'approche ARNm promet d'envoyer des instructions pour fabriquer la version saine d'une protéine, et Weissman voit une promesse particulière dans le traitement de la drépanocytose, en particulier.
Dans la drépanocytose, les globules rouges prennent une forme pliée et peuvent obstruer de minuscules vaisseaux sanguins, provoquant des douleurs et des dommages aux organes. L'ARN messager pourrait être utilisé pour modifier les instructions destinées à la moelle osseuse, où les globules rouges sont fabriqués, en leur disant de fabriquer des cellules de forme plus saine.
"Maintenant que nous pouvons cibler cette cellule, l'espoir est que nous pouvons donner aux gens une injection d'ARN et cela ciblera les cellules souches de la moelle osseuse et corrigera la maladie", a déclaré Weissman.
"C'est une thérapie génique sans le prix d'un demi-million de dollars", a-t-il ajouté. "Cela devrait être juste une injection IV et c'est tout."
Les tests chez la souris sont prometteurs - la prochaine étape consiste à tester l'approche chez les singes, a déclaré Weissman.
En 2008, une société appelée alors Shire Pharmaceuticals a commencé à développer des traitements par ARNm pour la fibrose kystique - une maladie génétique mortelle causée par l'une des nombreuses petites mutations d'un gène appelé CFTR.
Cette technologie appartient maintenant à Translate Bio, une société dédiée à la fabrication de thérapies à ARNm et de vaccins. Il travaille pour corriger le CFTR défectueux dans les poumons en délivrant de l'ARNm via un nébuliseur. Le traitement semble sûr dans les premiers essais chez l'homme et a obtenu le statut de médicament orphelin de la Food and Drug Administration des États-Unis.
Maladies transmises par les tiques
L'approche de l'ARNm pourrait également fonctionner contre certaines maladies transmises par les tiques, a déclaré Weissman.
«L'idée est que si vous êtes immunisé contre les protéines salivaires des tiques, lorsque la tique vous mord, le corps produit une inflammation et la tique tombe», a déclaré Weissman.
La maladie de Lyme est causée par la bactérie Borrelia burgdorferi, et la tique doit généralement rester attachée 36 à 48 heures avant de transmettre la bactérie à l'hôte. Si la tique tombe avant cela, elle ne peut pas transmettre l'infection.
