Coronavirus : Comment fonctionne la vaccination par ARN messager, la technique retenue par Pfizer et Moderna

FAKE OFF « 20 Minutes » a posé la question à deux scientifiques

Mathilde Cousin

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Une technicienne de laboratoire avec des prélèvements sanguins de volontaires aux essais cliniques du candidat vaccin de Moderna, à Miami, le 2 septembre.
Une technicienne de laboratoire avec des prélèvements sanguins de volontaires aux essais cliniques du candidat vaccin de Moderna, à Miami, le 2 septembre. — Taimy Alvarez/AP/SIPA
  • Le Royaume-Uni a donné son feu vert mercredi au vaccin développé par Pfizer et BioNTech. Tout comme celui en cours de développement par le laboratoire Moderna, il fait appel à l’ARN messager.
  • Etienne Decroly, directeur de recherche au CNRS, et Nicolas Leulliot, professeur de biophysique à l’Université de Paris, expliquent le fonctionnement cette nouvelle technique de vaccination.
  • Ils écartent la crainte de voir une « modification » de l’ADN de la personne vaccinée avec cette technique.

Les premiers patients britanniques devraient être vaccinés dès la semaine prochaine. Le Royaume-Uni a annoncé mercredi avoir autorisé le vaccin Pfizer/BioNTech contre le coronavirus.

Ce vaccin, tout comme celui de son concurrent Moderna, qui a lui aussi annoncé une efficacité élevée – sans toutefois avoir encore soumis les données à une publication scientifique –, fait appel à une technologie jusqu’à présent inédite chez l’humain. Au lieu d’une injection d’un virus inactivé ou atténué, les équipes de ces deux consortiums ont parié sur l’ARN messager.

Cette nouvelle technique a fait naître des craintes, notamment celle d’un risque de « modification » de l’ADN des personnes vaccinées. On démêle le vrai du faux avec deux scientifiques, Etienne Decroly, directeur de recherche au CNRS, et Nicolas Leulliot, professeur de biophysique à l’Université de Paris et spécialiste des structures d’ARN.

L’ARN messager, une molécule pour produire des protéines

« L’ARN messager, c’est une molécule biologique qui va être utilisée par la machinerie de traduction cellulaire, qu’on appelle les ribosomes, pour produire des protéines », détaille Etienne Decroly. « Dans une cellule, l’information génétique est contenue au sein de l’ADN, mais l’ADN n’est pas le messager de l’information, ajoute-t-il. Pour que l’information de l’ADN puisse être traduite en protéine, les cellules synthétisent des molécules d’ARN. »

Il existe plusieurs types d’ARN. Les ARN messagers, aussi connus sous la dénomination ARNm, sont reconnaissables à des modifications à chaque extrêmité de la molécule.

Comment fonctionne la vaccination avec cette nouvelle technologie ? « L’idée du vaccin à ARNm, comme dans tout vaccin, c’est de présenter au système immunitaire une protéine du virus, que l’on va peut-être rencontrer lors d’une infection, pour "entraîner" le système immunitaire à reconnaître et détruire l’intrus », développe Nicolas Leulliot.

« La technologie classique, c’est d’utiliser des virus atténués ou désactivés, ce qui permet d’entraîner le système immunitaire sans avoir l’effet indésirable du virus », complète-t-il. La différence, avec le vaccin à ARNm, c’est que l’on va injecter non pas une protéine, mais un ARNm. C’est par l’intermédiaire de ce dernier que notre système immunitaire va réagir à la vaccination.

L’ARNm, en pénétrant dans nos cellules, va permettre la production de la protéine du virus. Ce sont donc « nos cellules qui vont produire la protéine du virus, comme c’est le cas quand le virus nous infecte », ajoute le scientifique.

Ne pas confondre ADN et ARN

Sur le papier, cette technologie est « assez sûre », avance Etienne Decroly. Et il ne faut pas confondre ARN et ADN. « Ce qu’il faut noter, c’est que c’est de l’ARN, pas de l’ADN qui est utilisée. Les ARN sont des molécules qui, par nature, sont plus instables que les ADN. Ces vaccins ne comportent que l’ARN qui code pour une seule protéine du virus, la protéine S, qui forme la couronne donnant le nom à ces virus. Il n’y a aucune possibilité qu’un virus infectieux soit produit à partir de ce vaccin. Il manque les éléments de la machinerie du virus qui permettent au virus de se répliquer. »

Les deux scientifiques écartent la possibilité d’une modification de l’ADN par cette technique de vaccination. Il n’y a pas d' « amorces » qui permettraient de le faire, explique Etienne Decroly : « Les ARN ne sont pas utilisés dans les cellules pour reproduire de l’ADN. »

Même si de l’ADN peut être synthétisé à partir d’ARN, grâce à certaines enzymes, ce ne sera pas le cas avec ce processus de vaccination. « Ces enzymes ne sont normalement pas produites par les cellules et, de plus, ces enzymes sont incapables d’initier la synthèse d’ADN en l’absence d’amorces. Ici, il n’y a pas d’amorces. »

« On ne touche pas au génome »

Avec ce vaccin, « on ne touche pas au génome », lance Nicolas Leulliot. « On va simplement fournir la photocopie d’un gène, sous forme d’ARN. Cette photocopie n’a pas pour but de modifier notre génome. On ne va pas devenir des êtres génétiquement modifiés. Heureusement que cela ne peut pas se produire, car sinon ça pourrait être le cas aussi quand le virus infecte nos cellules…. Il va y avoir dans nos cellules l’expression d’une protéine qui n’est pas la nôtre, mais de façon transitoire car l’ARNm a un temps de vie court. »

Avant d’être exploitable, cette technologie a nécessité de nombreux développements, notamment en raison de la fragilité de l’ARN. Nicolas Leulliot cite d’autres obstacles qui ont dû être surmontés : « Quand cet ARN arrive, il faut qu’il soit reconnu, que la machinerie de traduction puisse le prendre en charge, produire de la protéine, que cette protéine soit bien repliée, etc. Mais il faut aussi éviter que l’ARN ne soit identifié comme un ARN " étranger " - qui n’appartient pas à notre génome –, car cela peut déclencher sa dégradation ou une réaction immunitaire contre l’ARNm. »

Les vaccins, « nos meilleurs alliés dans la lutte contre les maladies infectieuses »

Il existe encore des inconnues autour de ces vaccins : le niveau de protection pour les personnes âgées, ou le type d’immunité offert (les personnes vaccinées ne seront-elles plus contaminées par le coronavirus). « Une autre question à laquelle on ne peut pas répondre, c’est comment les vaccins vont induire une pression de sélection sur le virus et donc permettre – ou ne pas permettre – le développement de virus qui seraient moins sensibles aux vaccins », analyse Etienne Decroly.

Le chercheur tient à rappeler que « que les vaccins ont été jusqu’à présent nos meilleurs alliés dans la lutte contre les maladies infectieuses. Il y a quand même eu plusieurs succès retentissants liés à la vaccination : le vaccin contre la variole, qui a permis son éradication, alors que c’était une maladie extrêmement grave, et le vaccin contre la rougeole, qui est très efficace. […] On est en Europe dans une situation où on ne voit plus les bénéfices des vaccins parce qu’on ne voit plus les effets des maladies infectieuses. »