Dans une étude récente publiée dans le Journal médical d’Australie (MJA)les chercheurs ont décrit la production, les mécanismes et les applications potentielles des vaccins à acide ribonucléique messager (ARNm).
Sommaire
Arrière plan
La technologie des vaccins à ARNm, étudiée depuis longtemps comme thérapie du ou des cancer(s) et pour prévenir les maladies infectieuses, a été rapidement mise en œuvre pour produire des vaccins contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2). Les ARNm sont des molécules simple brin contenant des bases d’acide nucléique qui fonctionnent comme des codes génétiques pour des protéines spécifiques. Les ARNm sont synthétisés par la transcription de gènes dans le noyau cellulaire et migrent ensuite vers le cytoplasme pour l’assemblage des protéines.
Vaccins à ARNm : technologie et synthèse
Le vaccin à ARNm est conçu en silicone en utilisant les séquences génomiques de l’antigène cible. La molécule d’ARNm est fabriquée à l’aide de désoxy-ARN (ADN) via dans in vitro transcription et poly-adénylé à la queue pour protéger de la dégradation. Le produit est purifié et évalué pour sa qualité et sa puissance, entre autres caractéristiques. Bien que le vaccin à ARNm puisse être administré par différentes méthodes, les nanoparticules lipidiques (LNP) sont les véhicules d’administration préférés.
La production à grande échelle de vaccins à ARNm pourrait avoir lieu en peu de temps avec des installations appropriées. Une fois délivrés dans la cellule hôte, les ribosomes traduisent l’ARNm en protéine d’intérêt. Typiquement, la protéine est exprimée sur la surface cellulaire pour stimuler le système immunitaire cellulaire. Les cellules hôtes sécrètent des protéines que d’autres cellules présentatrices d’antigène (APC) capturent et présentent/affichent pour les réponses immunitaires médiées par les anticorps.
Technologie des vaccins à ARNm : avantages et limites
Les ARNm sont moins toxiques car les processus cellulaires les dégradent rapidement et parce qu’ils sont conçus pour stimuler le système immunitaire sans immunogénicité excessive. Notamment, les vaccins à ARNm sont non infectieux, contrairement aux vaccins inactivés/atténués. De plus, les vaccins à ARNm n’utilisent pas de vecteurs viraux pour l’administration, ce qui entraîne parfois des troubles de la coagulation et une immunité anti-vecteur.
Du point de vue de la fabrication, les vaccins à ARNm offrent plusieurs avantages, tels qu’une contamination minimale due à l’utilisation de matériaux synthétiques et dans in vitro développement. De manière significative, les vaccins à ARNm pourraient être accélérés pour les modifications, une caractéristique essentielle pour répondre aux variants émergents mutants/résistants (antigéniques). Les vaccins à ARNm nécessitent une température froide pour le stockage et le transport car ils sont thermodynamiquement instables. Il s’agit d’un sérieux inconvénient pour les pays disposant de peu de ressources pour la logistique de la chaîne du froid, par exemple les pays à revenu faible ou intermédiaire.
Certains problèmes de sécurité sont apparus à la suite de l’administration de vaccins à ARNm contre le SRAS-CoV-2, tels que la myocardite et la péricardite, bien que les conséquences aient été légères à modérées et non mortelles. Bien que le mécanisme de ces événements soit inconnu, il pourrait être spécifique à l’antigène ou peut-être général au vaccin lui-même. Néanmoins, une surveillance continue serait essentielle au développement de nouveaux vaccins à ARNm à l’avenir.
Vaccins à ARNm comme prophylactiques pour les maladies infectieuses
Les vaccins à ARNm pourraient être utilisés à titre prophylactique pour prévenir une infection ou une maladie et à titre thérapeutique pour augmenter l’immunité après une infection/maladie. Les virus sont des cibles idéales pour la vaccination prophylactique par ARNm, étant donné leurs structures plus petites et moins complexes par rapport à d’autres agents pathogènes (champignons, bactéries ou parasites). De nombreux vaccins à ARNm sont à différentes phases de développement pour des virus comme le cytomégalovirus, le virus du chikungunya, le virus de la grippe, le virus de la rage et le virus zika, entre autres.
Les parasites et les bactéries possèdent plusieurs antigènes, et donc la sélection des cibles pourrait être difficile. Comme les parasites présentent une phase de reproduction complexe, le ou les antigènes peuvent ne pas toujours exister sur l’agent pathogène. Malgré ces limitations, les candidats vaccins parasitaires et bactériens à base d’ARNm ont montré des résultats prometteurs dans des modèles murins. De plus, des vaccins à ARNm sont en cours de développement comme agents thérapeutiques contre le virus de l’immunodéficience humaine (VIH).
Vaccins à ARNm et cancers
Pendant plus de deux décennies, les vaccins à ARNm ont été largement explorés en tant que thérapeutiques contre le cancer avec peu de succès. Dernièrement, l’intérêt de la recherche pour les vaccins contre le cancer a considérablement augmenté, déclenché par les réponses durables et spectaculaires observées avec les inhibiteurs de points de contrôle immunitaires dans certaines tumeurs malignes et les avancées technologiques.
De plus, des recherches approfondies à l’ère de la génomique ont permis d’identifier des antigènes spécifiques aux tumeurs. Ces néo-antigènes sont propres aux tumeurs individuelles, représentant une stratégie de vaccination personnalisée et spécifique au patient qui a déjà montré des résultats encourageants. Des vaccins à ARNm sont en cours de développement pour les tumeurs solides, les mélanomes, les cancers de la prostate, des ovaires, du sein et du cerveau. D’un point de vue clinique, il reste à déterminer quel cadre bénéficiera le plus des vaccins thérapeutiques contre le cancer.
Les tumeurs immunologiquement chaudes présentent une forte infiltration de cellules immunitaires et répondent bien aux inhibiteurs de point de contrôle ; par conséquent, l’administration d’un vaccin thérapeutique pourrait ne pas être nécessaire pour déclencher une réponse immunitaire. D’autre part, l’utilisation de vaccins thérapeutiques pour les tumeurs froides (infiltration immunitaire moindre/limitée) pourrait ne pas être adéquate pour surmonter les mécanismes d’exclusion immunitaire observés avec ces tumeurs (froides).
Directions futures
Le développement de vaccins à ARNm se poursuivrait dans le futur, galvanisé par le succès des vaccins contre le SARS-CoV-2. De nouvelles avancées technologiques pourraient minimiser les limitations existantes et créer des vaccins multivalents livrables dans un seul LNP. Des stratégies plus récentes devraient tester l’incorporation d’ARNm auto-amplifiés, qui codent en outre la machinerie de réplication et amplifient l’ARN permettant une expression élevée de l’antigène vaccinal.
