Comment fonctionnent les vaccins à ARNm contre la COVID-19?

Une technologie vaccinale nouvellement autorisée est actuellement déployée partout dans le monde pour protéger les populations contre la COVID-19. Bien que la technologie des vaccins à ARN messager (ARNm) soit disponible depuis un certain temps, ces récentes autorisations ont soulevé beaucoup de questions sur leur fabrication et leur fonctionnement.

Si l’ADN, qui code tous nos gènes, nous est familier, l’ARNm l’est peut-être moins. Si l’on considère l’ADN comme le plan de la cellule et les protéines comme les matériaux qui en constituent la structure, on peut voir l’ARNm comme les instructions venant de l’interprétation du plan pour fabriquer tous les composants structurels. Chaque gène de l’ADN est transcrit en un message ARNm dans le noyau de la cellule. Puis, le message de l’ARNm se déplace vers le cytoplasme pour être traduit en protéine par un ribosome. Par la suite, l’ARNm est dégradé.

ADN ‎‎→ ARNm ‎‎→ Protéine

 

L’application des connaissances existantes au SRAS-CoV-2

On a consacré des années de recherche à comprendre comment rendre l’ARNm stable et l’encapsuler dans des nanoparticules lipidiques pour l’administrer dans les cellules. Bien que la recherche dans ce domaine continue d’évoluer, ces connaissances étaient disponibles au début de la pandémie de COVID-19. Par conséquent, pour fabriquer un vaccin à ARNm contre la COVID-19, il suffisait d’avoir la séquence génétique de l’antigène cible de l’agent pathogène. Pour le SRAS-CoV-2, il s’agissait du gène responsable de la production des spicules. Peu après la détermination de la séquence génétique du SRAS-CoV-2 établie en janvier 2020, les entreprises spécialisées dans la technologie de l’ARNm, notamment BioNTech et Moderna, ont commencé à fabriquer des vaccins à ARNm contre la COVID-19.

Le seul ingrédient actif dans les deux vaccins à ARNm est l’ARN messager lui-même. Il importe de noter que l’ARNm ne peut pas modifier l’ADN des cellules, car il ne pénètre jamais dans le noyau où réside l’ADN. Les vaccins à ARNm contiennent également des lipides protégeant l’ARNm et l’aidant à entrer dans les cellules, ainsi que des sels, des sucres et des solutions stabilisatrices. Les lipides et les solutions stabilisatrices spécifiques diffèrent d’un vaccin à l’autre, mais les deux vaccins à ARNm se sont révélés sûrs, des réactions anaphylactiques ayant été enregistrées dans moins de cinq cas par million de doses.

Le vaccin à ARNm est injecté dans le muscle de la partie supérieure du bras, provoquant des réactions immunitaires. Les détails sont décrits dans les paragraphes ci-dessous.

Image utilisée avec l’autorisation de DynaMed. Droit d’auteur © 2021 Services d’information EBSCO.

 

Les vaccins à ARNm et la réponse immunitaire

Les deux vaccins à ARNm sont injectés par voie intramusculaire dans le muscle deltoïde. En raison de la nature hydrophobe des nanoparticules lipidiques, elles sont attirées par les membranes cellulaires. Une fois que les lipides sont associés aux cellules du muscle, l’ARNm est libéré dans le cytoplasme de la cellule. Un ribosome traduit ensuite le vaccin à ARNm en protéine et, dans ce cas, en protéine de spicule (protéine S) du SRAS-CoV-2. Les cellules musculaires autour du point d’injection fabriquent beaucoup de protéines de spicule qui peuvent être détectées par les cellules immunitaires dans le tissu.

Le point d’injection, une plaie punctiforme et un bolus de liquide injecté causent un stress cellulaire qui alerte le système immunitaire d’un problème éventuel. L’ARNm lui-même stimulerait aussi une réaction inflammatoire déclenchant la réponse immunitaire. Cette réaction inflammatoire au stress attire les cellules immunitaires dans le muscle, ce qui peut entraîner une douleur, une tuméfaction, ainsi qu’une rougeur du bras au point d’injection.

Les cellules présentant l’antigène (CPA) constituent un type de cellule immunitaire qui est attiré vers le point d’injection. Le vaccin à ARNm peut entrer dans les CPA qui fabriquent la protéine de spicule (comme cela se fait dans les cellules musculaires) et stimuler les lymphocytes B et les lymphocytes T CD8. Les CPA jouent également un autre rôle central dans le déclenchement de la réponse immunitaire en récupérant les protéines extracellulaires, les cellules mortes et les débris au point d’injection. Elles décomposent les protéines, notamment la protéine de spicule, et présentent les fragments peptidiques aux lymphocytes T CD4. En outre, les CPA transportent les antigènes du point d’injection jusqu’aux ganglions lymphatiques drainants, au niveau local, où les antigènes ont plus de chances de trouver des lymphocytes B, des lymphocytes T CD4 et des lymphocytes T CD8 avec des récepteurs pouvant reconnaître la protéine de spicule.

Lorsque les lymphocytes auxquels sont présentés les antigènes sont activés, ils prolifèrent et se différencient en cellules naïves, puis en cellules effectrices. Les lymphocytes B effecteurs fabriquent des anticorps de différents types qui effectuent des tâches distinctes. La neutralisation est une fonction importante des anticorps générés après la vaccination (ils se lient au virus et l’empêchent d’infecter les cellules). Les lymphocytes effecteurs T CD4 ont un large éventail de fonctions, qui vont de l’aide aux lymphocytes B pour fabriquer les anticorps les plus ciblés jusqu’à la neutralisation de la réponse immunitaire. Les lymphocytes effecteurs T CD8, souvent appelés lymphocytes T cytotoxiques, sondent l’organisme et éliminent les cellules infectées. Toute cette activité immunitaire peut causer des symptômes systémiques comme de la fièvre, de la fatigue et des douleurs musculaires. Cette réaction normale, connue sous le nom de réactogénicité, est plus fréquente après la deuxième dose de vaccin à ARNm.

 

L’innocuité et l’efficacité des vaccins à ARNm

La plus importante conséquence de la vaccination est que certaines cellules effectrices persistent et conservent la mémoire de la protéine de spicule propre au SRAS-CoV-2 (il s’agit des lymphocytes B mémoires et des lymphocytes T mémoires). Si une personne vaccinée est infectée par le SRAS-CoV-2, les anticorps circulants peuvent se lier au virus, et les lymphocytes B et T mémoires déclenchent une réponse rapide et forte pour l’éliminer. Pour les vaccins à ARNm, cette réponse peut prévenir les symptômes chez environ 95 % des personnes, et la forme grave de COVID-19 ainsi que la mort dans 100 % des cas.

Les vaccins à ARNm représentent peut-être une nouvelle technologie, mais ils ont fait l’objet de la même évaluation dans les essais cliniques que les autres vaccins précédents. L’autorisation et la distribution d’un vaccin contre la COVID-19 en un an seulement ont été possibles pour différentes raisons. Tout d’abord, plusieurs années de recherche sur les coronavirus responsables du rhume, ainsi que les virus du SRAS et du SRMO ont permis de comprendre que la protéine de spicule serait une cible clé pour la vaccination. Ensuite, le besoin était si urgent que beaucoup d’entreprises ont lancé des essais cliniques en même temps qu’elles faisaient des études précliniques, au prix de grands risques financiers. Enfin, comme la COVID-19 est très répandue, il n’a pas fallu autant de temps pour évaluer l’efficacité du vaccin que pour d’autres vaccins qui préviennent des infections moins fréquentes.

Maintenant que des centaines de millions de personnes sont vaccinées dans le monde entier, il semble que les vaccins à ARNm contre la COVID-19 sont à la fois sûrs et efficaces, et qu’ils seront une arme clé dans l’arsenal déployé pour mettre fin à cette pandémie.

Pour en savoir plus, consultez la page thématique COVID-19 (Novel Coronavirus) dans DynaMed.

L’article original a été publié sur la plateforme EBSCO Health Notes. Rédigé par :

  • Vito Iacoviello, M.D., rédacteur en chef adjoint de la section infectiologie, allergologie et immunologie chez DynaMed;
  • Heather D. Marshall, Ph. D., responsable du contenu en matière de santé publique chez DynaMed.

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