Les vaccins à ARNm contre le Covid-19 remportent le prix Nobel de médecine 2023 | Magazine Quanta

Le Comité Nobel a décerné le prix Nobel 2023 de physiologie ou médecine à Katalin Kariko ainsi que les Drew Weisman pour leur travail pionnier dans le développement de la technologie des vaccins à ARNm, qui a permis une réponse vaccinale rapide à la pandémie de Covid-19. Les vaccins contre le virus SRAS-CoV-2 sont reconnus pour avoir contribué à freiner la propagation de la pandémie et permis d'économiser entre 14.4 millions et 19.8 millions de vies dès la première année de leur utilisation ; Les vaccins à ARNm ont joué un rôle majeur dans cette réalisation.

Pendant des décennies, des scientifiques du monde entier ont utilisé l’ARNm (ARN messager) en médecine. Les cellules utilisent naturellement l’ARNm, basé sur l’ADN génétique, comme instructions pour fabriquer des protéines. Les chercheurs visaient à développer des outils pour créer de nouvelles séquences d’ARNm – celles qui codent pour des protéines virales, par exemple – en laboratoire, puis à introduire ces molécules d’ARNm dans les cellules. Les cellules traduiraient ensuite ces séquences d’ARNm en protéines virales, alertant ainsi le système immunitaire afin qu’il puisse se défendre contre le virus. En effet, le vaccin à ARNm transforme les cellules en usines à protéines virales comme stratégie pour lutter contre les attaquants viraux.

Cependant, les premières tentatives visant à utiliser l’ARNm pour produire une réponse immunitaire ont échoué parce que les cellules reconnaissaient trop facilement les molécules d’ARNm introduites comme des envahisseurs et les détruisaient.

En 2005, alors qu'ils travaillaient ensemble à l'Université de Pennsylvanie, Karikó et Weissman découvert un moyen de modifier légèrement la séquence nucléotidique des molécules d’ARNm afin qu’elles puissent échapper à la surveillance immunitaire cellulaire et éviter de déclencher une réponse inflammatoire massive. Ils ont continué à montrer dans 2008 ainsi que les 2010 que les molécules d'ARNm modifiées pourraient produire des niveaux élevés de protéines. Ces avancées ont rendu la technologie de l’ARNm utilisable pour créer des vaccins sûrs et efficaces.

En 15 ans, les méthodes ont fait leurs preuves sur la scène mondiale. Début 2021, à peine un an après le début de la pandémie de Covid-19 dans le monde, plusieurs sociétés pharmaceutiques avaient utilisé les outils d'ARNm de Karikó et Weissman pour déployer des vaccins contre le virus. La pandémie a servi de preuve de concept pour les vaccins, et leur succès a contribué à sortir le monde de la phase la plus meurtrière de la pandémie.

Les découvertes de Karikó et Weissman « ont fondamentalement changé notre compréhension de la manière dont l'ARNm interagit avec notre système immunitaire et ont eu un impact majeur sur notre société lors de la récente pandémie de Covid-19 », a déclaré Rickard Sandberg, membre du comité Nobel, lors de l'annonce de ce matin. Les vaccins, qu’ils soient conventionnels ou à ARNm, « ont sauvé des millions de vies, évité des formes graves de Covid-19, réduit la charge globale de la maladie et permis aux sociétés de s’ouvrir à nouveau ».

Qu'est-ce que l'ARNm ?

L’ARN messager est un simple brin de code génétique que la cellule utilise comme instructions pour fabriquer des protéines. Ces molécules d'ARNm sont natives des cellules et jouent un rôle clé dans les fonctions cellulaires quotidiennes : ce sont les messagers qui transportent les séquences d'ADN transcrites hors du noyau protégé et dans le cytoplasme cellulaire, où elles peuvent être traduites en protéines par les organites appelés ribosomes. Un ribosome lit le brin, traduisant des groupements de lettres génétiques en séquences d'acides aminés. La longue chaîne d’acides aminés qui en résulte se transforme ensuite en protéine appropriée.

Comment fonctionnent les vaccins à ARNm contre le Covid-19 ?

Les scientifiques ont appris à écrire le code de l'ARNm pour former de nouvelles protéines, notamment des protéines qui peuvent aider les cellules à reconnaître des virus qu'elles n'ont jamais vus. La technologie de l'ARNm développée par les lauréats du prix Nobel emprunte la machinerie cellulaire de production de protéines, induisant les cellules à produire des protéines virales qui incitent le système immunitaire à reconnaître un virus donné s'il le rencontre plus tard.

Lorsqu’ils sont introduits clandestinement dans des cellules à l’intérieur de capsules de nanoparticules lipidiques, les éléments d’ARNm fournissent la recette pour fabriquer la protéine « de pointe » du SRAS-CoV-2, qui se trouve sur la surface extérieure du virus. Les cellules utilisent ensuite ces instructions pour produire la protéine Spike comme si elles avaient été infectées par le vrai virus. C'est comme une séance d'entraînement sur l'immunité : l'ARNm prépare le système immunitaire à reconnaître une véritable protéine de pointe du SRAS-CoV-2, de sorte que si une personne est exposée ultérieurement au virus, le système immunitaire se « rappellera » rapidement comment déclencher un virus. réponse pour le combattre.

Quelle a été l’avancée qui a conduit au succès des vaccins ?

Au début des années 2000, un obstacle majeur à la technologie de l’ARNm était qu’elle déclenchait une réponse inflammatoire majeure dans les cellules. Les cellules ont reconnu l’ARNm introduit comme un corps étranger et ont tenté de s’en débarrasser, mettant ainsi les systèmes de défense cellulaires à rude épreuve. Après avoir réalisé que les cellules modifient souvent leur propre ARNm natif, Karikó et Weissman ont décidé de voir ce qui se passerait s’ils modifiaient également légèrement le code génétique de l’ARNm qu’ils introduisaient.

Dans une découverte révolutionnaire publiée en 2005, ils ont rapporté que la réponse inflammatoire avait pratiquement disparu. Dans les années qui ont suivi, ils ont montré que de tels ajustements pouvaient également augmenter considérablement le nombre de protéines que les cellules pouvaient fabriquer sur la base de la séquence d'ARNm.

Les vaccins à ARNm étaient-ils utilisés pour lutter contre les maladies avant la pandémie ?

Un certain nombre d’entreprises et de chercheurs ont testé avant la pandémie les promesses des vaccins à ARNm pour lutter contre des virus tels que Zika et MERS-CoV, qui est similaire au SRAS-CoV-2. Mais aucun de ces vaccins n’avait été approuvé pour un usage public en 2020, lorsque la pandémie de Covid-19 a éclaté. Le déploiement réussi des vaccins à ARNm pendant la pandémie a prouvé le concept de la technologie et est devenu un tremplin pour encourager son utilisation pour prévenir ou traiter d’autres maladies.

Quels sont les avantages des vaccins à ARNm par rapport aux vaccins plus traditionnels ?

La promesse des vaccins à ARNm est qu’ils peuvent être développés facilement et rapidement. Il faut généralement plus de temps – de l’ordre de plusieurs années – aux scientifiques pour créer et tester des vaccins traditionnels, qui sont souvent une version affaiblie ou dénaturée d’un virus réel. Et même après la mise au point d’un vaccin traditionnel, les scientifiques doivent surmonter un deuxième obstacle – apprendre à cultiver de grands volumes de virus ou de protéines en laboratoire – avant de pouvoir produire le vaccin à l’échelle de masse nécessaire pour immuniser des millions, voire des milliards de personnes.

En 2020, dès que les chercheurs ont publié la structure et le code génétique de la protéine Spike du SRAS-CoV-2, les chercheurs se sont mis au travail. En quelques mois, les géants pharmaceutiques Pfizer et Moderna ont utilisé la technologie de l’ARNm pour développer des vaccins immunisant contre le virus. Ils ont pu produire rapidement en masse un vaccin à ARNm, mener des essais cliniques pour prouver que les vaccins étaient sûrs et efficaces, puis administrer les premiers vaccins au public d'ici le printemps 2021. Cela a été possible parce que les outils d'ARNm peuvent être utilisés pour générer un large éventail de vaccins. variété de protéines sans avoir besoin de cultiver de nouvelles méthodes pour cultiver des virus à grande échelle.

Comment les vaccins à ARNm seront-ils utilisés désormais ?

Comme l’a noté Sandberg dans ses remarques lors de l’annonce du prix Nobel, « les vaccins à ARNm efficaces contre le Covid-19 ont eu un impact considérable sur l’intérêt pour les technologies basées sur l’ARNm ». Les technologies d’ARNm sont désormais utilisées pour développer des systèmes d’administration de protéines thérapeutiques et des traitements contre le cancer, ainsi que des vaccins contre d’autres maladies infectieuses.