La COVID-19 a ouvert de nombreuses possibilités permettant à différentes institutions de concevoir de nouveaux composants vaccinaux et de tester différentes approches technologiques. Lorsque le moment est venu pour la phase finale des essais cliniques des vaccins de Pfizer/BioNTech et Moderna, ceux-ci ont montré une efficacité stupéfiante de 95 %, ce qui a redonné aux populations une lueur d'espoir plus solide depuis le début de la pandémie. Peu après, la lutte contre le virus SARS-CoV-2 a véritablement libéré la puissance de la technologie de l'ARNm.
La technologie de l'ARNm est peut-être nouvelle pour le grand public, mais il s'agit d'une innovation sur laquelle les chercheurs misent depuis fort longtemps. Non seulement elle a montré un potentiel remarquable pour être sûre et efficace contre le SARS-CoV-2, mais elle se révèle également prometteuse contre d'autres maladies infectieuses.
Figure 1. Fonctionnement des vaccins à ARNm.
Source : Présentation des National Institutes of Health lors d'une audition au Sénat (09 septembre 2020).
Dans le contexte de la COVID-19, les vaccins à ARNm indiquent aux cellules de fabriquer des protéines qui induisent une réponse immunitaire, générant ainsi des anticorps qui assurent une protection contre de futures infections.
L'histoire des vaccins à ARNm remonte au début des années 1990, lorsque Katalin Karikó — chercheuse à l'Université de Pennsylvanie, a commencé à tester la technologie de l'ARNm comme forme de thérapie génique (cliquez ici pour savoir comment fonctionne la thérapie génique).
Figure 2. Chronologie des principales découvertes en thérapie par ARN.
De nombreuses découvertes essentielles ont conduit à l'établissement du domaine de la thérapie par ARN (Fig. 2). Dès lors, d'innombrables recherches et expériences qui se sont développées au fil des années ont mené au potentiel en plein essor de la technologie de l'ARNm aujourd'hui.
Contrairement aux vaccins traditionnels qui peuvent nécessiter des mois de production en cultivant des formes affaiblies du virus, les vaccins à ARN peuvent être produits à un rythme plus rapide en utilisant la séquence génétique du pathogène et d'autres composants. Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des diverses applications de la technologie de l'ARNm.
Traitement du cancer colorectal
Les recherches visant à déterminer si la technologie de l'ARNm pourrait prévenir la récidive du cancer colorectal sont toujours en cours. Il est établi que la chirurgie est le traitement standard pour de nombreux patients atteints de cancer colorectal, cependant, des cellules cancéreuses peuvent subsister dans l'organisme après l'ablation de la tumeur. Ces cellules cancéreuses restantes libèrent de l'ADN dans la circulation sanguine, appelé ADN tumoral circulant (ADNtc). Le tissu issu de la tumeur est envoyé à un laboratoire spécialisé, où il est analysé pour rechercher les mutations génétiques qui alimentent la croissance du cancer. Une fois les mutations identifiées, celles-ci sont hiérarchisées de la plus fréquente à la moins fréquente et un vaccin à ARNm est conçu à partir de ce classement. L'ARNm donne l'instruction aux cellules du patient de fabriquer des fragments de protéines basés sur les mutations génétiques de la tumeur identifiées lors des tests. Le système immunitaire recherche ensuite les autres cellules porteuses des protéines mutées et élimine toutes les cellules tumorales circulantes résiduelles.
Figure 3. Conception d'un vaccin à ARNm.
Traitement des maladies auto-immunes
Des chercheurs allemands ont utilisé la technologie de l'ARNm pour réduire l'activité de la maladie chez des souris atteintes d'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), une maladie semblable à la sclérose en plaques. Des médicaments immunosuppresseurs sont souvent prescrits aux patients pour contrôler les symptômes, mais ces médicaments peuvent engendrer des effets secondaires. Par conséquent, l'équipe de recherche a mis au point un vaccin à ARNm qui a augmenté la tolérance des cellules immunitaires et réduit les lésions sans compromettre le fonctionnement normal du système immunitaire.
Figure 4. Induction de la tolérance avec un vaccin à ARNm anti-inflammatoire.
Thérapie génique
La thérapie génique est une stratégie thérapeutique majeure pour traiter les cellules malades. Cependant, la thérapie génique conventionnelle peut présenter certains risques. Une étude menée par des professeurs associés du Centre de biologie des maladies et de médecine intégrative de la Graduate School of Medicine de l'Université de Tokyo a utilisé un système d'administration de médicaments à base de micelles polymères (DDS) pour établir un nouveau système d'administration d'ARNm. En utilisant l'ARNm pour la thérapie génique, le groupe de recherche a réussi à induire la régénération tissulaire des fibres nerveuses olfactives et la récupération de la fonction olfactive chez des animaux atteints de troubles olfactifs. Ces résultats ont ouvert la voie à l'utilisation de l'ARNm dans le cadre de la thérapie génique à base d'ARNm pour de nombreuses applications dans les troubles neurologiques.
Figure 5. Thérapie génique utilisant une nanomachine chargée d'ARNm.
Traitement de la maladie de Lyme transmise par les tiques
Le virus Powassan, potentiellement mortel, ne dispose d'aucune prévention ni d'aucun traitement connu. Il s'agit d'un virus transmis par les tiques qui peut provoquer des encéphalites chez l'homme et qui, bien que rare, circule en Amérique du Nord et en Russie. Un nouveau vaccin contre le virus Powassan est composé d'ARNm viral encapsulé dans des nanoparticules lipidiques — cela produit des particules subvirales qui développent une réponse immunitaire et confèrent une protection. Le vaccin à base d'ARNm a donné de bons résultats contre le virus Powassan, il s'est révélé hautement immunogène et a conféré une protection contre plusieurs membres de la famille.
Figure 6. Un vaccin à ARNm protège les souris contre de multiples infections à flavivirus transmis par les tiques.
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Références :
[1] Un nouveau système de thérapie génique utilisant l'ARN messager (ARNm). (03 mars 2015). Université de Tokyo.
https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/articles/a_00351.html
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https://www.mdanderson.org/cancerwise/can-mrna-vaccines-like-those-used-for-covid-19-be-used-in-cancer-care.h00-159457689.html
[3] Copur, M. S. (2021). Vaccins à ARN messager : l'aube d'une nouvelle ère dans l'immunothérapie du cancer.
https://www.cancernetwork.com/view/messenger-rna-vaccines-beckoning-of-a-new-era-in-cancer-immunotherapy
[4] Un vaccin à ARNm pourrait-il protéger contre les virus émergents transmis par les tiques ? (2019). Infectious Diseases Hub.
https://www.id-hub.com/2018/12/18/mrna-vaccine-protective-emerging-tick-borne-viruses/
[5] Fox, M. (2021). Désormais éprouvé contre le coronavirus, l'ARNm peut accomplir bien plus.
https://edition.cnn.com/2021/06/01/health/mrna-vaccines-covid-future/index.html
[6] Global Autoimmune Institute. (28 janvier 2021). Traitement potentiel par ARNm pour les maladies auto-immunes.
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https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7250668/
[8] VanBlargan, L. et al. (2018). Un vaccin à ARNm protège les souris contre de multiples infections à flavivirus transmis par les tiques.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6353567/#abs0015title
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[10] Zon, G. (24 juin 2019). Forte hausse des cas de maladie de Lyme signalée au Congrès américain comme une préoccupation sanitaire majeure. Zone in With Zon.
http://zon.trilinkbiotech.com/2019/06/25/surge-in-lyme-disease-cases-reported-to-u-s-congress-as-a-serious-health-concern/