Vaccins à ADN et ARNm
Mis à jour leMartina Feichter a étudié la biologie avec une spécialité pharmacie à Innsbruck et s'est également immergée dans le monde des plantes médicinales. De là, il n'était pas loin d'autres sujets médicaux qui la captivent encore à ce jour. Elle a suivi une formation de journaliste à l'Académie Axel Springer de Hambourg et travaille pour depuis 2007 - d'abord en tant que rédactrice et depuis 2012 en tant que rédactrice indépendante.
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Les vaccins à ADN et à ARNm représentent une nouvelle génération de vaccins, ils fonctionnent d'une manière complètement différente des vaccins vivants et morts bien connus. Découvrez à quoi cela ressemble et quels sont les avantages et les risques potentiels des vaccins à ADN et à ARNm ici !
Que sont les vaccins à ARNm et à ADN ?
Les vaccins dits à ARNm (en abrégé : vaccins à ARN) et les vaccins à ADN appartiennent à la nouvelle classe de vaccins à base de gènes. Ils ont fait l'objet de recherches et de tests intensifs depuis plusieurs années. À la suite de la pandémie de corona, des vaccins à ARNm ont été approuvés pour la première fois pour l'immunisation des humains. Leur principe d'action diffère de celui des principes actifs précédents.
Les vaccins classiques vivants et morts apportent des agents pathogènes affaiblis, tués ou inactivés ou des parties d'entre eux dans le corps.Le système immunitaire réagit en formant des anticorps spécifiques contre ces substances étrangères, appelées antigènes. La personne vaccinée développe alors une immunité contre l'agent pathogène en question.
Les nouveaux vaccins à base de gènes (vaccins à ADN et à ARNm) sont différents : ils ne font que passer le modèle génétique des antigènes pathogènes dans les cellules humaines. Les cellules utilisent ensuite ces instructions pour assembler elles-mêmes les antigènes, qui déclenchent alors une réponse immunitaire spécifique. En bref : avec les vaccins à base de gènes, une partie de la production complexe de vaccins - l'extraction des antigènes - est transférée du laboratoire aux cellules humaines.
En plus des vaccins à ADN et à ARNm, les vaccins à base de gènes comprennent également les vaccins dits vecteurs.
Que sont l'ADN et l'ARNm ?
L'abréviation ADN signifie acide désoxyribonucléique. C'est le support de l'information génétique dans la plupart des organismes, y compris les humains. L'ADN est une chaîne double brin de quatre blocs de construction (appelés bases) disposés par paires - semblable à une échelle de corde. L'arrangement des paires de bases est un code pour le modèle, sur la base duquel des milliers de protéines sont produites. Ils sont à la base de la structure et de la fonction de tout le corps.
Afin de produire une certaine protéine, la cellule utilise d'abord certaines enzymes (polymérases) pour créer une "copie" du segment d'ADN avec les instructions d'assemblage correspondantes (gène) sous la forme d'ARNm simple brin (acide ribonucléique messager). Ce processus est appelé transcription. L'ARNm quitte le noyau et est lu dans le plasma cellulaire (cytoplasme). La protéine en question est assemblée sur la base de ces instructions d'assemblage. Cette « traduction » d'un modèle génétique en une protéine est appelée traduction.
Comment fonctionnent les vaccins à ADN et à ARNm ?
Les vaccins à ADN contiennent le modèle d'ADN (gène) d'un antigène dans un agent pathogène. Dans le cas des vaccins à ARNm, ce modèle antigénique est déjà disponible sous forme d'ARNm. Et voici comment fonctionne l'immunisation à l'aide d'un vaccin à ADN ou à ARNm :
vaccin à ARNm
L'ARNm peut être présent « nu » dans le vaccin. Cependant, l'ARNm non emballé est très sensible et fragile. Le corps les décompose également rapidement, surtout si le vaccin est injecté dans le muscle. Par conséquent, l'ARNm est au moins stabilisé, par exemple par des molécules de protéines spéciales.
Habituellement, cependant, le modèle d'ARNm d'un antigène pathogène se trouve dans un emballage. D'une part, cela protège l'ARNm fragile et, d'autre part, cela facilite l'absorption du matériel génétique étranger dans une cellule du corps. Le conditionnement peut être constitué par exemple de nanoparticules lipidiques, ou LNP en abrégé (lipides = graisses). Parfois, l'ARNm étranger est également emballé dans des liposomes. Ce sont de petites vésicules avec une phase aqueuse à l'intérieur, qui est entourée d'une bicouche lipidique. Cette coquille ressemble chimiquement à une membrane cellulaire.
Une fois que l'ARNm étranger a été absorbé dans une cellule, il est "lu" directement dans le cytoplasme. La cellule produit alors la protéine pathogène correspondante (antigène) et la présente ensuite sur sa propre surface cellulaire. Le système immunitaire reconnaît alors la structure étrangère et initie la réponse immunitaire. Entre autres choses, le corps produit désormais des anticorps appropriés. Cela permet au corps de réagir rapidement à l'agent pathogène lui-même en cas d'infection "réelle". L'ARN messager vacciné, à son tour, est à nouveau décomposé relativement rapidement.
vaccin ADN
Le plan d'ADN d'un antigène pathogène est généralement d'abord intégré dans un plasmide qui ne peut pas se multiplier. Un plasmide est une petite molécule d'ADN circulaire que l'on trouve généralement dans les bactéries.
Le plasmide pénètre dans les cellules du corps avec le schéma directeur de l'antigène. Avec certains vaccins à ADN, cela est soutenu par l'électroporation : au site de ponction, de brèves impulsions électriques sont utilisées pour augmenter brièvement la perméabilité de la membrane cellulaire afin que les molécules plus grosses telles que l'ADN étranger puissent passer plus facilement.
Le modèle ADN-antigène est ensuite transcrit en ARNm dans le noyau cellulaire. Celui-ci quitte le noyau et est traduit en l'antigène correspondant dans le cytoplasme. Il s'agit souvent d'une protéine de surface de l'agent pathogène. Il est ensuite intégré à l'enveloppe de la cellule. Cette protéine étrangère à la surface cellulaire appelle finalement le système immunitaire sur les lieux. Il déclenche une réaction de défense spécifique. Si la personne vaccinée est ensuite infectée par l'agent pathogène réel, le corps peut le combattre plus rapidement.
Les vaccins permettent-ils d'économiser des risques ?
La principale préoccupation de certaines personnes est que les vaccins à ARNm et à ADN pourraient endommager ou altérer le génome humain. Mais jusqu'à présent, il n'y a eu aucune preuve de cela. Il n'y a également aucune preuve que les vaccinations peuvent causer des maladies telles que le cancer.
Les vaccins à ARNm peuvent-ils modifier le génome humain ?
Il est presque impossible que les vaccins à ARNm puissent endommager ou modifier le génome humain. Il y a plusieurs raisons à cela:
>> L'ARNm ne pénètre pas dans le noyau cellulaire : d'une part, l'ARNm étranger qui a été introduit clandestinement dans les cellules et l'ADN humain résident à différents endroits - l'ARNm reste dans le plasma cellulaire, tandis que l'ADN humain se trouve dans la cellule noyau. Celui-ci est séparé de la cellule par une membrane. Il est vrai qu'il existe des pores nucléaires à travers lesquels l'ARNm du noyau cellulaire pénètre dans le plasma cellulaire. Cependant, il s'agit d'un processus complexe qui ne fonctionne que dans un seul sens. Il n'y a pas de retour.
>> L'ARNm ne peut pas être intégré dans l'ADN : D'autre part, l'ARNm et l'ADN ont des structures chimiques différentes. Par conséquent, un ARNm ne peut pas du tout être incorporé dans le génome humain. Pour ce faire, il faudrait d'abord la réécrire dans l'ADN. Cette étape nécessite des enzymes spéciales connues depuis longtemps de certains virus (rétrovirus), mais également présentes dans les cellules humaines, comme on le sait depuis un certain temps. Serait-il donc concevable que l'ARNm administré comme vaccin puisse être converti en ADN puis incorporé dans le génome humain ?
Considérons d'abord les enzymes des rétrovirus : ces types de virus (qui incluent également le pathogène du SIDA VIH) ont les enzymes transcriptase inverse et intégrase. Avec leur aide, les virus peuvent transcrire leur génome ARN en ADN puis l'intégrer dans le génome ADN d'une cellule humaine infectée.
Théoriquement, ce qui suit serait concevable : si une personne infectée par un tel virus à ARN (par exemple le VIH) a de l'ARNm vaccinal et le virus dans une cellule corporelle, les enzymes virales parmi les nombreux fragments d'ARNm humain présents dans une cellule à tout moment, de toutes choses « pêcher » l'ARNm introduit comme vaccin et le transcrire en ADN.
Pour que cela se produise, ce qui est de toute façon très improbable, un autre facteur serait nécessaire : La transcription de l'ARNm en ADN nécessite une séquence d'initiation génétique (appelée « amorce »), que les virus à ARN eux-mêmes apportent avec eux. Cependant, cette amorce est conçue de telle manière que seul le génome d'ARN du virus est transcrit en ADN - et aucun autre ARNm présent dans la cellule. Et les vaccins à ARNm eux-mêmes ne contiennent pas d'« amorce ».
Il est donc pratiquement impossible qu'un ARNm de vaccin soit ainsi transcrit en ADN puis incorporé dans le génome humain.
La même conclusion peut être tirée si l'on examine les enzymes humaines capables de transcrire l'ARN en ADN : comme mentionné au début, la cellule peut utiliser des enzymes polymérases pour traduire l'ADN en ARNm, qui sert ensuite de modèle pour la synthèse des protéines dans le plasma cellulaire. . Cependant, les polymérases ont également d'autres tâches : avant la division cellulaire, elles dupliquent le génome de l'ADN humain afin que chaque cellule fille créée reçoive alors un ensemble complet d'informations génétiques. Les polymérases peuvent également réparer les dommages à l'ADN.
Pendant longtemps, on a pensé que les polymérases ne pouvaient que réécrire l'ADN en ARNm et l'ADN en ADN. Cependant, il est maintenant connu que certaines polymérases peuvent également transcrire l'ARN en ADN (comme la transcriptase inverse des rétrovirus). Surtout, la soi-disant polymérase thêta a cette capacité. Le travail de cette enzyme est de réparer les dommages à l'ADN. Si, par exemple, un morceau est manquant dans l'un des deux brins d'un segment d'ADN, la polymérase thêta peut réassembler le morceau manquant en utilisant le deuxième brin complémentaire d'ADN (c'est-à-dire la traduction ADN-ADN).
Comme cela a été découvert récemment, cette enzyme peut également utiliser l'ARN comme matrice et le traduire en ADN - encore plus efficacement et avec moins d'erreurs qu'elle ne peut copier l'ADN. La polymérase thêta peut même préférer utiliser des transcrits d'ARNm comme matrice pour réparer les dommages à l'ADN.
Ainsi, l'enzyme pourrait-elle également transcrire l'ARNm administré comme vaccin en ADN ? Du point de vue des experts, cela est peu probable, et pour la même raison pour laquelle l'enzyme virale transcriptase inverse n'est pas capable de le faire - la séquence de démarrage génétique nécessaire ("amorce") est manquante.
Les vaccins à ADN peuvent-ils changer le génome humain ?
La situation est quelque peu différente avec les vaccins dits à ADN. La structure correspond à celle de l'ADN humain. Cependant, les experts considèrent qu'il est extrêmement improbable qu'ils puissent effectivement être incorporés accidentellement dans le génome humain : des années d'expériences et d'expérience avec des vaccins à ADN déjà approuvés en médecine vétérinaire n'ont fourni aucune preuve de cela.
Les vaccins à ARNm et à ADN peuvent-ils provoquer des maladies auto-immunes ?
Le danger ici ne semble pas être plus élevé qu'avec les vaccins classiques vivants et morts. Toute forme de vaccination a un effet activateur sur le système immunitaire. Dans de très rares cas, cela peut en fait entraîner une réaction auto-immune. Après la vaccination contre la grippe porcine, environ 1600 personnes ont développé plus tard une narcolepsie. Au vu des millions de doses inoculées du vaccin, le risque semble négligeable. De plus, les maladies virales peuvent elles-mêmes conduire à une maladie auto-immune.
Les vaccins à ARNm et à ADN peuvent-ils endommager la lignée germinale ?
Non. Selon l'état actuel des connaissances, les principes actifs de la vaccination n'atteignent pas les ovules et les spermatozoïdes.
Les avantages des vaccins à ADN et à ARNm
Le fait que l'industrie pharmaceutique ait investi beaucoup de travail et d'argent dans le développement de vaccins à ADN et à ARNm depuis des années est dû, entre autres, au fait qu'ils peuvent être produits à moindre coût et, surtout, beaucoup plus rapidement que les vaccins conventionnels. vaccins vivants et morts. Pour ces derniers, il faut d'abord cultiver les pathogènes de manière laborieuse et en grande quantité, puis obtenir leurs antigènes.
Dans le cas des vaccins à base de gènes tels que les vaccins à ADN et à ARNm, la personne vaccinée est responsable de la production de l'antigène elle-même. Les plans d'antigènes génétiques administrés sous forme de vaccination peuvent être produits relativement rapidement et facilement en quantités suffisantes et - si l'agent pathogène est génétiquement modifié (muté) - rapidement adaptés.
Un autre avantage est que le matériel génétique étranger transféré ne reste pas en permanence dans le corps. Il est décomposé par l'organisme ou disparaît lorsque les cellules se décomposent naturellement. Les antigènes étrangers ne sont donc produits que pendant une courte période. Cependant, cette période de temps est suffisante pour une réponse immunitaire.
Si vous comparez les vaccins à ADN et à ARNm entre eux, ces derniers présentent plusieurs avantages : L'incorporation accidentelle dans le génome humain est encore moins probable qu'avec les vaccins à ADN. De plus, des activateurs puissants (adjuvants) doivent généralement être ajoutés aux vaccins à ADN afin qu'ils déclenchent une réponse immunitaire efficace.
Vaccins à ADN et à ARNm : Recherches en cours
Les scientifiques étudient le développement de vaccins à ADN et à ARNm depuis plusieurs années, voire plusieurs décennies. Dans le cadre de la pandémie de coronavirus, les autorités responsables - dans l'UE il s'agit de l'Agence européenne des médicaments EMA - ont finalement approuvé pour la première fois les vaccins à ARNm destinés à être utilisés sur l'homme.
En plus des vaccins déjà disponibles chez BioNTech/Pfizer et Moderna, d'autres vaccins à base d'ARNm sont également en cours de test. Certains projets se concentrent à nouveau sur un vaccin ADN contre le corona.
Mais les vaccins à ADN et à ARNm ne sont pas les seuls à figurer sur la liste des candidats vaccins potentiels contre le Sars-CoV-2. Les scientifiques et les sociétés pharmaceutiques travaillent également sur des vaccins vectoriels, ainsi que sur des vaccins conventionnels vivants et morts. Vous pouvez également découvrir tout ce que vous devez savoir dans notre article "Vaccination contre le coronavirus".
En outre, les sociétés pharmaceutiques travaillent actuellement sur des vaccins à ADN contre une vingtaine de maladies différentes, notamment la grippe, le sida, l'hépatite B, l'hépatite C et le cancer du col de l'utérus (généralement causé par une infection par les virus HPV). Cela inclut également les candidats vaccins thérapeutiques, c'est-à-dire ceux qui peuvent déjà être administrés aux personnes malades (par exemple, les patients atteints de cancer).
Divers vaccins à ARNm, par exemple contre la grippe, la rage et le virus Zika, font également l'objet de travaux intensifs.
Mots Clés: Maladies entretien les dents
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