La science qui sous-tend les vaccins COVID-19

Par Benjamin Mateus
4 décembre 2020

Une année complète s'est écoulée depuis que le virus SARS-CoV-2 est apparu pour la première fois dans la province chinoise du Hubei, entre la mi-octobre et la mi-novembre 2019, selon une récente étude collaborative de l'Université de Californie à San Diego et de l'Université de l'Arizona posté sur un serveur de prépublication cette semaine.

Alors que la réponse du système de santé publique à la propagation du coronavirus a montré l'incapacité totale du système capitaliste à protéger la vie et la santé de la population, l'effort pour développer un vaccin – là où la recherche du profit était concentrée – a porté ses fruits de manière relativement rapide.

Cela est en partie dû à la vitesse et à l'énergie sans précédent qui ont caractérisé le travail initial des scientifiques pour découvrir le code génétique du nouveau virus, la condition préalable nécessaire pour développer un vaccin utilisant un processus biochimique impliquant l'ARN messager (ARNm).

À la fin du mois de décembre, les systèmes de santé de Wuhan avaient commencé à identifier une série de cas de pneumonie préoccupants d'une cause inconnue dont l’esquisse clinique ressemblait à une pneumonie virale. Le 26 décembre 2019, un couple de personnes âgées souffrant de forte fièvre et de toux a été admis dans un hôpital local de Wuhan. Un scanneur thoracique a montré des résultats complètement différents des autres types viraux de pneumonie. Leur fils asymptomatique avait des résultats similaires sur son scanneur thoracique. Les agents pathogènes viraux courants, tels que la grippe et le virus syncytial, ont été écartés suite à des tests.

Avec des informations cliniques et radiologiques sur d'autres patients récemment admis, le Dr Zhang Jixian, directeur du département de médecine respiratoire et de soins intensifs de l'hôpital Hubei de Médecine traditionnelle chinoise et occidentale intégrée, soupçonnait qu'ils étaient confrontés à un pathogène encore non identifié avec un potentiel épidémique. En raison de son lien avec de nombreuses personnes infectées, le marché des fruits de mer a été fermé pour nettoyage et désinfection le 1er janvier.

L’épidémie en Chine (Source: Kin Cheung/Reuters)

Le 3 janvier, le professeur Zhang Yongzhen de l'Université Fudan du Centre clinique de santé publique de Shanghai a reçu des tubes à essai avec des écouvillons prélevés sur certains des patients admis à Wuhan. En moins de 48 heures, il avait cartographié le premier génome complet du virus, désormais mieux connu sous le nom de SARS-CoV-2. Au cours des jours suivants, ils avaient confirmé que les récentes maladies respiratoires étaient le résultat d’un nouveau coronavirus, envoyant des ondes de choc dans le petit cercle de la communauté scientifique et des services de santé publique.

En raison d’une crise potentielle pour la santé publique due à un nouveau coronavirus semblable au SRAS, le 11 janvier, le professeur Yongzhen a chargé son associé, le professeur Edward Holmes de l'Université de Sydney, de télécharger la séquence sur le site Web Virological.org qui a permis au monde extérieur d'accéder au code génétique complet. Fait intéressant, en réponse à ses critiques au sujet d'une dissimulation, comme rapporté dans Time, il a expliqué qu'ils avaient téléchargé la séquence du génome au Centre national américain pour l'information sur la biotechnologie le 5 janvier après avoir cartographié le coronavirus.

Traitement d’un patient atteint du COVID-19 (Source: WSWS)

La course pour développer un vaccin a pris une urgence immédiate au cours des semaines suivantes alors que la nouvelle de l'épidémie de Wuhan commençait à se répandre. La première indication a été fournie par le Dr Anthony Fauci qui avait déclaré à CNN le 20 janvier que l'Institut national de la santé (NIH) était en train de prendre les premières mesures vers le développement d'un vaccin en collaboration avec une société de biotechnologie alors relativement inconnue nommée Moderna. Bientôt, de nombreuses grandes sociétés de biotechnologie et de produits pharmaceutiques dans le monde se sont consacrées à la fabrication d'un vaccin contre le coronavirus. Il y a, au moment de la rédaction de cet article, 13 vaccins en phase trois, 17 en phase deux et 40 en essais humains de phase un. De nombreux autres restent en phase préclinique.

Vaccins Moderna, Pfizer et ARNm

Stéphane Bancel, PDG de Moderna, une société américaine de biotechnologie basée à Cambridge, Massachusetts, a raconté au New York Times qu'il était en voyage d'affaires en Suisse lorsqu'il a entendu parler de l'épidémie en Chine. Il s'est tourné vers ses relations avec les National Institutes of Health (NIH), avec lesquels son entreprise travaillait depuis des années pour développer une nouvelle approche de la conception des vaccins.

L’histoire des expériences humaines avec les pandémies sur plusieurs siècles a souvent été catastrophique. À partir de l'étude de nombreuses tragédies et de la compréhension du monde naturel, qui comprenait la compréhension de la nature microscopique de ces agents pathogènes et de la réponse du système immunitaire, nous est parvenue la découverte de nombreux vaccins vitaux.

Pourtant, les processus qui nécessitent l'injection de virus affaiblis ou inactivés, comme pour la variole, ont tendance à être laborieux et nécessitent plusieurs années d'investigation et de recherche pour trouver un candidat potentiel. Face à une pandémie, cependant, les thérapies urgentes deviennent essentielles, et les interventions non pharmaceutiques telles que les mesures de santé publique restent le pilier pour répondre à ces crises sanitaires.

Mais plus récemment, avec les progrès de la génétique et de la bio-ingénierie, l'approche du développement de vaccins a également subi un changement de paradigme qui peut éventuellement fournir de tels traitements en temps réel. Comme décrit dans le New York Times, « Moderna et d'autres sociétés ont créé des plates-formes qui fonctionnent comme le système d'exploitation d'un ordinateur, permettant aux chercheurs d'insérer rapidement un nouveau code génétique à partir d'un virus – comme l'ajout d'une application – et de créer un nouveau vaccin.» Cela signifie qu'en fournissant à une personne le matériel génétique correctement construit, ses cellules peuvent prendre ces «codes génétiques synthétiques» et les traduire en protéines virales mimiques inoffensives qui stimuleront son système immunitaire et généreront des anticorps pour le protéger contre le véritable pathogène.

Après s'être concentré sur la protéine de pointe du coronavirus pour leur cible vaccinale, Moderna n'a eu qu'à entrer les séquences génétiques nécessaires dans leurs programmes informatiques. En deux jours, elle avait conçu un candidat vaccin à ARN messager (ARNm). En 25 jours, le prototype du vaccin avait été fabriqué et en seulement 42 jours, le 24 février, il avait été expédié pour être testé.

Moderna (Source: Moderna)

Jusque-là, Moderna n'avait jamais produit de médicament ou de vaccin approuvé. Ses finances reposaient uniquement sur le potentiel de sa plate-forme génétique pour créer ces thérapies. Les efforts antérieurs pour tester de nouveaux vaccins lors des éruptions de SRAS, de MERS et de Zika ont été contrecarrés car la menace a reculé trop rapidement pour que de grands essais cliniques humains puissent être menés. L'ampleur et la durée de la pandémie du COVID-19, qui sévit dans les régions densément peuplées du monde, ont été essentielles pour prouver que ces concepts pouvaient être appliqués en situation réelle. Mais, compte tenu de ses ressources limitées, les succès de Moderna au cours des mois qui ont suivi dépendaient fortement de la collaboration critique avec les enquêteurs des NIH et du soutien financier de la Coalition for Epidemic Preparedness Innovations.

En comparaison, le géant du médicament, Pfizer, était un partant tardif dans la course aux vaccins. Le 1er mars, ils ont été approchés par leurs partenaires de collaboration, le Dr Ugur Sahin et le Dr Özlem Türeci. Ce couple possède la société de biotechnologie allemande BioNTech, qui fabrique des immunothérapies et des thérapies à ARN messager comme moyen de traitement individualisé du cancer. Cependant, le Dr Sahin a également reconnu son immense potentiel de vaccination contre les agents pathogènes potentiels épidémiques. Lors d'une conférence sur les maladies infectieuses à Berlin deux ans auparavant, il avait même prédit que la technologie de l'ARN messager pourrait rapidement développer de nouveaux vaccins au cas où une pandémie mondiale se produirait.

À peu près au moment où Stéphane Bancel avait reconnu l'opportunité potentielle offerte par l'épidémie de Wuhan, le Dr Sahin était persuadé que la nouvelle épidémie de coronavirus qui explosait dans la province du Hubei se matérialiserait en une crise sanitaire mondiale. Il a déclaré au Times: «Il n'y a pas trop d'entreprises sur la planète qui ont la capacité et la compétence de le faire aussi vite que nous pouvons le faire. Donc, ce n'était pas une opportunité, mais un devoir de le faire, car j'ai réalisé que nous pourrions être parmi les premiers à proposer un vaccin.»

La percée de l'ARN messager

Moderna et Pfizer ont misé sur une technologie génétique qui utilise l'ARN messager synthétique qui transforme la cellule d'une personne en une machine de fabrication de vaccins produisant des protéines d’imitation. Le système immunitaire peut reconnaître et former des anticorps pour se protéger contre une exposition future au pathogène réel.

En bref, l'une des principales fonctions de l'ADN, qui réside dans le noyau d'une cellule, est de produire des protéines. La partie appropriée de l'ADN est déroulée et un seul brin d'ARN messager est transcrit. Il subit un traitement supplémentaire dans sa forme mature et est ensuite transporté vers le cytoplasme de la cellule, en attendant d'être lu. Les ribosomes, des protéines capables de décoder le «message» contenu dans l'ARNm, utilisant des acides aminés transportés par l'ARN de transfert (ARNt), se mettent ensuite à construire la protéine selon les spécifications, après quoi ils sont présentés au système immunitaire. En raison du fait que les protéines Spike ne sont qu'un petit composant de l'ensemble du virus, ces imitateurs sont inoffensifs.

Vaccin ARNm (Source: Wikipédia)

Les vaccins antérieurs utilisaient des virus atténués ou dévitalisés ou des peptides et protéines spécifiques dérivés de ces agents pathogènes pour créer des vaccins. En revanche, les vaccins à ARNm utilisent les cellules d'une personne comme sites de fabrication. Cela a une importance pratique pour réduire l'échelle et le temps de développement des vaccins.

Le potentiel de la thérapeutique ARNm va au-delà de celui des vaccins. Pendant des décennies, les scientifiques ont réfléchi au rôle potentiel de la technologie de l'ARNm synthétique dans le traitement de diverses maladies telles que la réparation des cœurs endommagés, des enzymes défectueuses qui causent des maladies rares ou des cancers. C'était en 1990, pour la première fois, des chercheurs de l'Université du Wisconsin travaillant avec des souris ont injecté des «vecteurs d'expression» d'ARN et d'ADN dans le muscle squelettique, ce qui a abouti à de nouvelles expressions protéiques.

Une biochimiste hongroise du nom de Katalin Karikó a décidé de repousser les limites dans ce domaine. L'ARN synthétique est immédiatement vulnérable aux défenses naturelles de l'homme et peut provoquer une réponse immunitaire massive faisant de la thérapie un danger pour la santé. Après une décennie de travail avec de multiples essais et erreurs, elle et son collaborateur à Penn, Drew Weissman, un immunologiste, ont reconnu qu'en modifiant les éléments constitutifs de l'ARNm, ils pouvaient l’introduire dans les cellules sans que le système immunitaire soit alerté de ces intrus et les attaque.

Bien que leurs études n'aient pas été reconnues en 2005 par la communauté scientifique dans son ensemble, elles étaient d'une importance immense qui fournirait une solution pratique pour découvrir de nouvelles thérapies pour des maladies qui jusqu'alors n'avaient pas de traitement. Cependant, ils ont attiré l'attention de quelques scientifiques de pointe qui allaient fonder les sociétés de biotechnologie Moderna et BioNTech.

Une réunion en 2010 entre Derrick Rossi, un biologiste des cellules souches à l'Université de Harvard, qui a présenté l'idée derrière une startup technologique ARNm à Robert Langer, un ingénieur biomédical bien établi du MIT devenu entrepreneur, et Noubar Afeya, un capital-risqueur, a conduit en quelque mois seulement à la création de la société Moderna. Stéphane Bancel a été recruté en tant que PDG en 2011 pour aider l'entreprise à construire ses soutiens d’investisseurs et de financiers. Rossi a quitté l'entreprise en 2014 à la suite d'un âpre différend sur qui avait conceptualisé les implications profondes de cette nouvelle technologie.

Dans le même ordre d'idées, l'équipe mari et femme du Dr Sahin et du Dr Türeci a été séduite par le concept d'immunothérapies personnalisées qui pourraient apprendre aux cellules immunitaires d'une personne à combattre les cellules cancéreuses. Avec le soutien financier de sources allemandes, BioNTech a été créée avec son siège à Cambridge, Massachusetts, à quelques kilomètres de Moderna.

Bien que les deux sociétés utilisent un vaccin à ARNm, les structures chimiques des vaccins, la façon dont ils sont produits et la manière dont ils sont introduits dans les cellules sont différentes. Les deux nécessitent également des exigences de température strictes en raison de leur sensibilité à la dégradation. Celui de Pfizer doit être stocké à moins 70 degrés Celsius, ce qui pose un sérieux défi pour le transport du vaccin, son stockage et son application.

Cela donne un avantage au vaccin de Moderna, qui nécessite un stockage à long terme à seulement un modeste moins 20 degrés Celsius et peut rester stable pendant un mois entre 2 degrés et 8 degrés Celsius. La stabilité du vaccin Moderna est attribuée à sa membrane spéciale constituée de nanoparticules lipidiques (minuscules sphères huileuses) entourant et protégeant l'ARNm de la dégradation à des températures plus élevées. Les deux vaccins nécessitent deux injections pour compléter la série, à 21 jours d'intervalle pour Pfizer et 28 jours pour Moderna.

Une semaine après que Pfizer est apparu comme le premier vaccin candidat à montrer une efficacité spectaculaire de 90 pour cent contre le virus dans des essais cliniques randomisés de phase trois, le 16 novembre, l'annonce très attendue de Moderna sur les résultats de son analyse intermédiaire a corroboré la technologie de l'ARNm comme un outil puissant. Moderna a initialement battu Pfizer par son efficacité affichée à 94,5 pour cent jusqu'à ce que les résultats révisés et mis à jour montrent que les deux vaccins ont une efficacité pratiquement égale.

Moderna a révélé que ses données incluaient des personnes appartenant à des groupes à haut risque, comme ceux de plus de 65 ans. Il y avait 90 cas de COVID-19 dans le groupe non vacciné, avec onze cas graves dans leur analyse intermédiaire. Dans les cinq infections parmi celles qui ont reçu le vaccin, aucun symptôme grave ne s'est manifesté. La récente analyse mise à jour de Pfizer a révélé que sur 170 infections au COVID-19, seules huit avaient pris le vaccin. En outre, dans un examen de 8000 sujets, aucun problème de sécurité sérieux n'a été rencontré; 3,8 pour cent avaient signalé une fatigue sévère et 2 pour cent des maux de tête. Les effets indésirables transitoires du vaccin Moderna incluent 9,7 pour cent de fatigue, 8,9 pour cent de douleurs musculaires, 5,2 pour cent de douleurs articulaires et 4,5 pour cent de maux de tête.

Arnold Monto, épidémiologiste à la School of Public Health de l'Université du Michigan, a expliqué: «Il s'agit d'une réactogénicité plus élevée que celle qui est habituellement observée avec la plupart des vaccins contre la grippe, même ceux à forte dose.» Les experts en vaccins craignent que cela ait un impact considérable sur la façon dont ces produits thérapeutiques sont accueillis par la population.

Le 20 novembre, le PDG de Pfizer, Albert Bourla, a annoncé que leur vaccin disposait de données de sécurité suffisantes et avait déposé une autorisation d'utilisation d'urgence (EUA) auprès de la Food and Drug Administration des États-Unis. Moderna a déposé sa propre EUA dix jours plus tard.

Du développement à la vaccination de masse

Le comité consultatif des vaccins et des produits biologiques associés de la FDA se réunira du 8 au 10 décembre pour examiner l'application de Pfizer, puis une semaine plus tard pour Moderna. Les décisions peuvent être prises immédiatement. De toute évidence, les deux vaccins seront très probablement approuvés car ils utilisent tous les deux un vecteur ARNm qui semble avoir des résultats d'innocuité et d'efficacité similaires.

Vient ensuite un examen par le Comité consultatif des CDC (centres de prévention des maladies) sur les pratiques d'immunisation qui émettra des conseils sur qui peut recevoir le vaccin et quels groupes seront prioritaires. Le consensus parmi les experts en santé publique est de réserver un premier lot de vaccins pour vacciner les agents de santé. Parmi les autres groupes prioritaires figurent les personnes âgées et les travailleurs essentiels, tels que les policiers, qui sont classés comme faisant partie des services d’urgence.

Cependant, la tâche de fabriquer, livrer et immuniser la planète entière avec la même rapidité avec laquelle ces traitements vitaux ont été développés est, littéralement, sans précédent. De manière significative, l'infrastructure des technologies de l'information fait défaut pour savoir qui a reçu quel vaccin et comment les effets secondaires et les réactions sont signalés. La science a pu pénétrer dans les secrets les plus percutants de la nature, mais le mode de production capitaliste – avec le système désuet des États-nations – constitue les principaux obstacles pour sauver des millions de vies.

Les dirigeants et actionnaires de Moderna, Pfizer, BioNTech et d'autres fabricants de vaccins s'enrichiront sans aucun doute – et du point de vue du système de profit, c'est la seule préoccupation – mais un retour à des conditions de vie normales pour la grande masse de l'humanité demeure très incertain.

Opération Warp Speed (Source: Wikipédia)

Le 15 mai, le gouvernement Trump a lancé l'opération Warp Speed en tant que partenariat public-privé pour «faciliter et accélérer le développement, la fabrication et la distribution de vaccins, de produits thérapeutiques et de diagnostics COVID-19». En effet, les sociétés pharmaceutiques utilisent des fonds publics pour assurer la rentabilité de leur développement et de leur fabrication; l'armée américaine s'est vu confier la tâche de la distribution en gros, des fabricants aux différents États; et les gouvernements des États superviseront la distribution au détail et la vaccination de masse, y compris la décision à savoir qui en seront les bénéficiaires et quand. C'est la chronique d’un désastre annoncé.

Et puis il y a la question cruciale de la distribution mondiale, en particulier dans les pays pauvres qui n'ont pas l'infrastructure de soins de santé même pour distribuer les vaccins infantiles qui sont courants dans les pays avancés, et encore moins pour administrer deux vaccins, à des semaines d'intervalle, à chaque personne dans le pays.

Dans un communiqué de presse publié le 17 septembre, OXFAM International a rapporté que les pays riches qui ne représentant que 13 pour cent de la population mondiale avaient monopolisé plus de 50 pour cent de toutes les futures doses de vaccins COVID-19. Ils ont averti que même si les cinq principaux vaccins (il y en a actuellement 12 dans la phase trois) s'avèrent efficaces, 61 pour cent de la population mondiale ne verra pas de vaccin avant 2022. À présent, l'initiative mondiale de vaccination COVID de l'OMS a du mal à lever les fonds nécessaires pour distribuer équitablement ces vaccins à la population mondiale.

(Article paru en anglais le 3 décembre 2020)