Début 2003, une maladie respiratoire mortelle a commencé à se propager en Chine, sonnant l'alarme parmi les autorités sanitaires du monde entier. Après avoir surgi dans 29 pays, le coronavirus qui a causé la maladie, maintenant connu sous le nom de SRAS-CoV-1, a infecté plus de 8 000 personnes et en a tué plus de 700. Moins de 10 ans plus tard, en 2012, un autre coronavirus mortel, le MERS-CoV, a émergé, tuant des centaines d'autres.
Puis, en 2019, est arrivé le SRAS-CoV-2, un virus apparenté dont la dévastation a largement dépassé celle de ses prédécesseurs. Sur la base des derniers décomptes, le virus a infecté plus de 100 millions de personnes et causé plus de 3,8 millions de décès. «En moins de 20 ans, nous avons vu trois épidémies majeures de trois coronavirus différents», explique Pablo Penaloza-MacMaster, immunologiste viral à la Northwestern University. « La question n’est pas de savoir s’il y aura une prochaine pandémie de coronavirus. La question est de savoir quand.
Pour mieux se préparer à la prochaine épidémie mortelle, certains scientifiques travaillent au développement d'un vaccin universel contre le coronavirus : un vaccin qui nous protégera non seulement du SRAS-CoV-2, mais également de tout parent potentiellement dangereux qui pourrait émerger à l'avenir. Ces efforts en sont pour la plupart à leurs débuts alors que les chercheurs bricolent leurs conceptions et testent leurs formulations sur des animaux, bien qu'au moins un vaccin qui a généré des réponses immunitaires contre les variantes du SRAS-CoV-2 et le SRAS-CoV-1 dans les études animales soit récemment entré dans une phase 1 essai clinique.
« Il sera essentiel de les préparer pour le prochain sera essentiel pour éviter que cela ne se reproduise », déclare Penaloza-MacMaster.
Une famille mortelle
Il existe quatre familles ou genres de coronavirus : alpha, bêta, gamma et delta. Les sept coronavirus connus pour infecter les humains appartiennent aux familles alpha ou bêta. Les deux de la famille alpha, 229E et NL63, provoquent tous deux des rhumes. La famille bêta est plus problématique pour les humains : elle comprend deux virus du rhume, OC43 et HKU1, ainsi que les trois virus avec des taux de mortalité plus élevés qui ont provoqué des épidémies mortelles chez l'homme : SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 et MERS-CoV.
Le vaccin universel ultime protégerait contre tous les coronavirus, mais la diversité génétique qui existe entre les quatre groupes rend un tel objectif très difficile à atteindre. Au lieu de cela, la plupart des groupes de recherche se sont concentrés sur les bêta-coronavirus et, plus précisément, un sous-groupe connu sous le nom de sarbecovirus qui comprend le SARS-CoV-1 et le SARS-CoV-2, qui sont plus génétiquement similaires les uns aux autres qu'au MERS-CoV. OC43 ou HKU1. Kevin Saunders, chercheur en vaccins au Duke Human Vaccine Institute en Caroline du Nord, dit qu'il voit les efforts de vaccin universel contre les coronavirus se dérouler en deux phases: d'abord en se concentrant sur la recherche d'un vaccin contre les sarbécovirus, puis en s'élargissant aux bêta-coronavirus de type MERS.
Il sera peut-être possible un jour de générer un vaccin véritablement universel contre le coronavirus. Mais avant que cela ne se produise, "de nombreuses recherches doivent être effectuées pour déterminer jusqu'où vous pouvez pousser ce type de reconnaissance immunitaire à réaction croisée", explique Pamela Björkman, biologiste structurale à Caltech.
Une étude récente de Penaloza-MacMaster et de ses collègues, publiée en tant que prépublication sur bioRxiv, a fourni la preuve qu'un vaccin contre les sarbecovirus - et même pour les bêtacoronavirus plus généralement - peut être réalisable. Chez la souris, ils ont démontré que divers vaccins contre le SRAS-CoV-2, y compris les vaccins à ARNm tels que le vaccin de Pfizer/BioNTech et les vaccins à vecteur viral tels que la version de Johnson & Johnson, généraient des réponses immunitaires contre le SRAS-CoV-1 et OC43.
L'équipe a également montré qu'un vaccin à vecteur viral contre le SRAS-CoV-1 protégeait les souris des infections au SRAS-CoV-2, tel que mesuré par les niveaux de virus détectables dans les poumons, et que les vaccins à base de vecteur viral contre le SRAS-CoV-2 réduisaient charge virale chez les animaux après des infections à OC43. La protection vaccinale fournie n'était pas égale ; plus les virus étaient génétiquement similaires, plus le niveau de protection croisée fourni par un vaccin était élevé : la protection offerte par le vaccin SARS-CoV-1 contre le SARS-CoV-2 était beaucoup plus forte que celle fournie par le vaccin SARS-CoV-2. contre OC43. « Ces données suggèrent qu’il est raisonnable de penser que des vaccins universels contre le coronavirus sont possibles, [and that] le degré maximal de protection sera proportionnel à la distance génétique entre les différents coronavirus », explique Penaloza-MacMaster.
Une autre étude, que Saunders et ses collègues ont récemment publiée dans Nature, fournit également une démonstration de preuve de concept importante qu'un vaccin pan-coronavirus est réalisable. Les chercheurs ont développé un vaccin candidat, qui comprenait une nanoparticule dont la surface était recouverte de copies d'un site sur le domaine de liaison au récepteur de la protéine de pointe - la partie du virus qui reconnaît et se lie aux récepteurs de nos cellules - qui est hautement conservée. à travers les sarbécovirus, ainsi qu'un adjuvant stimulant la réponse immunitaire. Chez les singes, ce vaccin a généré une réponse immunitaire contre plusieurs coronavirus – SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 et sarbecovirus trouvés chez les chauves-souris. Saunders dit que son groupe est actuellement en pourparlers avec des sociétés privées et les National Institutes of Health des États-Unis pour faire avancer le vaccin candidat dans un essai clinique.
Rallier les défenses du corps
Divers efforts sont en cours pour un vaccin universel contre le coronavirus, mais l'objectif général est le même : induire la réponse immunitaire la plus large contre un large éventail de virus. Les vaccins peuvent y parvenir de deux manières : soit en stimulant la production d'anticorps, des protéines qui reconnaissent les envahisseurs étrangers et les attaquent avant qu'ils n'infectent une cellule, soit en recrutant des cellules T, un type de cellule immunitaire qui apparaît plus tard pour détruire les cellules après ils ont été infectés.
Les cellules T n'empêcheront pas une infection, mais elles ont tendance à mieux identifier les régions conservées de virus qui peuvent glisser au-delà des anticorps, selon Deborah Fuller, chercheuse en vaccins à l'Université de Washington. "Les réponses des lymphocytes T sont excellentes, car contrairement aux anticorps, qui ont dans une certaine mesure un répertoire plus limité, les lymphocytes T reconnaîtront en fait les parties du virus qui se décomposent à l'intérieur de la cellule", explique Fuller. Les anticorps sont « très spécifiques à un type de variant - ils peuvent parfois être réactifs de manière croisée à plusieurs variants - mais [for a pan-coronavirus vaccine] ce que vous voulez vraiment faire, c'est engager cette réponse des cellules T. "
Plusieurs groupes, dont celui de Fuller, travaillent sur des vaccins visant à recruter à la fois des anticorps et des cellules T. Fuller et ses collègues combinent deux approches. L'un consiste à clouer une nanoparticule avec des protéines de pointe provenant de différents sarbécovirus pour induire une large gamme de réponses d'anticorps spécifiques. L'autre utilise la technologie des acides nucléiques utilisée dans les vaccins COVID à base d'ARNm actuellement disponibles, qui présentent des régions clés dans la protéine de pointe pour la cellule à fabriquer. Selon Fuller, il existe des preuves suggérant que l'une des raisons pour lesquelles les vaccins à ARNm protègent contre les variantes du SRAS-CoV-2 est qu'ils induisent une réponse des lymphocytes T.
L'équipe de Björkman teste une approche dans laquelle les domaines de liaison aux récepteurs de huit sarbécovirus différents sont attachés à une nanoparticule. Le domaine de liaison au récepteur n'est pas aussi grand que le pic, donc selon Björkman, il n'aura pas autant de régions reconnues par les cellules T, connues sous le nom d'épitopes de cellules T. "Cela étant dit, si vous avez huit domaines de liaison aux récepteurs différents, vous aurez plus d'épitopes de cellules T potentiels." La question de savoir si ce vaccin mosaïque générera une réponse des lymphocytes T plus forte qu'un vaccin à virus unique est l'une des questions que l'équipe de Björkman espère résoudre chez les rongeurs et plus tard les singes.
Qu'il y ait des efforts parallèles pour développer un vaccin universel contre le coronavirus est une chose positive, déclare Penaloza-MacMaster, dont le groupe travaille sur un vaccin qui exprime à la fois la protéine de pointe et d'autres segments du SRAS-CoV-2, comme la nucléocapside, un protéine interne qui est plus conservée parmi les virus que ne l'est la protéine de pointe. "Une leçon que nous avons tirée de cette pandémie est qu'il est bon d'avoir ses œufs dans des paniers différents", a-t-il déclaré à The Scientist. « Nous constatons le succès de plusieurs plateformes de vaccins et une efficacité élevée contre le SRAS-CoV-2, en partie parce que notre domaine a essayé plusieurs approches différentes. »
La route devant
Créer des vaccins universels est une tâche difficile. Les chercheurs sur la grippe, par exemple, ont passé des décennies à essayer de développer un vaccin qui offrirait une protection pendant plusieurs saisons grippales. Le premier essai de phase 3 d'un vaccin pan-grippal a commencé il y a quelques années à peine, en 2018. Bien que ce vaccin n'ait finalement pas montré d'efficacité, plusieurs autres vaccins universels contre la grippe sont maintenant en phase avancée d'essais cliniques.
L'un des plus grands défis de la grippe a été la diversité génétique des virus de la grippe qui est apparue en raison de leur capacité à muter rapidement et à échapper aux défenses de l'organisme. La bonne nouvelle est que bien que les coronavirus mutent également – comme le montre la menace continue des nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 – ils le font à un rythme beaucoup plus lent que les virus de la grippe. L'une des raisons en est que les coronavirus contiennent une enzyme de relecture qui corrige les erreurs qui se produisent lors de la réplication.
«Le SRAS-CoV-2 semble un peu comme un fruit à portée de main, car la grippe subit une diversification beaucoup plus importante», explique Fuller, dont le travail comprend le développement d'un vaccin universel contre la grippe. « Un vaccin universel [for influenza] est dans une certaine mesure plus délicate, car vous devez prendre en compte beaucoup plus de lignées et de variantes qui circulent déjà ou pourraient émerger à l'avenir sous forme de pandémie. »
Un autre problème clé à considérer est un phénomène connu sous le nom d'amélioration dépendante des anticorps (ADE), dans lequel les anticorps existants peuvent aggraver les infections futures. Les inquiétudes concernant un éventuel ADE ont été l'un des facteurs qui ont entravé les efforts pour développer des vaccins contre le SRAS-CoV-1 et le MERS, selon Saunders. L'inquiétude était que "si vous vaccinez et que la réponse immunitaire n'est pas vraiment, vraiment puissante, cela peut ne pas être une réponse utile et peut en fait aggraver l'infection".
Voir « Chercheurs de vaccins COVID-19 soucieux de l'amélioration du système immunitaire »
Cependant, bien qu'il existe des preuves que l'ADE se produit avec le MERS, "pour le SARS-CoV et le SARS-CoV-2, cela ne semble pas être le cas", dit Saunders. Néanmoins, ajoute-t-il, les chercheurs surveillent de près l'ADE dans leurs efforts de développement de vaccins.
Il existe également des défis pratiques : essayer de créer un vaccin contre un virus encore inconnu signifie qu'il est impossible de tester l'efficacité de ces vaccinations de la même manière que les vaccins COVID-19 existants ont été testés : par le biais d'essais cliniques qui déterminent combien les gens tombent malades ou infectés par les virus cibles après avoir reçu un vaccin.
"Le mieux que nous puissions faire est d'étudier les virus que nous connaissons et d'essayer de faire une supposition éclairée [about] un futur virus », dit Saunders. L'un des moyens de tester l'efficacité d'un vaccin contre un agent pathogène encore inconnu sera de vacciner des personnes, puis de prélever des échantillons de sérum sur celles-ci (liquide des poumons et d'autres parties de la surface de la muqueuse) et de voir quels types d'anticorps sont présents, selon Saunders. « Ensuite, vous pouvez réellement caractériser ce que ces anticorps peuvent faire. » Cela signifie prendre ces anticorps et tester s'ils protègent les animaux de laboratoire, tels que les souris ou les singes, contre autant de coronavirus différents que possible.
Certains chercheurs, dont Andrew Ward, biologiste structural chez Scripps Research, concentrent davantage leurs efforts sur la compréhension de la façon dont les humains réagissent aux virus existants, en examinant les infections passées pour mieux prédire comment les gens réagiront aux nouveaux virus à l'avenir. Bien que les gens génèrent une immunité et des anticorps contre les infections saisonnières, "ce n'est pas très durable - cela dure environ un an puis diminue", explique Ward. "Nous sommes vraiment intéressés par quels sont les éléments, les types d'anticorps, les cibles sur la pointe - qui sont plus durables et plus susceptibles de vous donner une immunité contre le pan-coronavirus."
L'objectif de ce travail, selon Ward, n'est pas nécessairement de développer un vaccin pan-coronavirus, mais de mieux comprendre nos réponses immunitaires aux coronavirus afin d'être prêt à générer rapidement de nouveaux vaccins dès qu'une nouvelle menace virale émerge. "Nous ne savons pas vraiment d'où vient la prochaine pandémie, tout comme nous ne nous attendions pas à celle-ci, dans la mesure où cela s'est produit", a déclaré Ward. "Être mieux préparé grâce à la surveillance, puis être capable de traduire rapidement [to make a vaccine], je pense que c'est la chose intelligente à faire.
Il reste encore beaucoup de recherches à faire avant que le monde ne se prépare à la prochaine épidémie mortelle. "Ce dont j'espère le plus, c'est que nous avons maintenant l'infrastructure et les ressources en place et que nous savons de quels types de choses nous aurions besoin pour lutter contre une pandémie ou une épidémie", a déclaré Saunders. "J'espère que nous garderons ces ressources à portée de main afin que, dans sept à dix ans, si une autre épidémie se produise, nous soyons prêts."
