Vaccin à base d'ARNM contre le COVID-19 : ils sont nouveaux mais pas inconnus !

Abstrait:

Les vaccins à ARNm profitent du mécanisme utilisé par nos cellules pour produire des protéines. Nos cellules produisent des protéines basées sur les connaissances contenues dans notre ADN ; chaque gène code pour une protéine unique. L’information génétique est essentielle, mais les cellules ne peuvent pas l’utiliser tant que les molécules d’ARNm ne la convertissent en instructions permettant de produire des protéines spécifiques. Les vaccinations à ARNm fournissent des instructions d’ARNm prêtes à l’emploi pour construire une protéine spécifique. BNT162b2 (Pfizer-BioNTech) et ARNm-1273 (Moderna) sont tous deux des vaccins COVID-19 à base d'ARNm récemment approuvés qui ont montré une excellente protection et efficacité. Au total, il existe cinq autres vaccins candidats à base d'ARNm contre le COVID-19 dans différentes phases de développement clinique. Cette revue se concentre spécifiquement sur les vaccins à base d'ARNm contre le COVID-19 couvrant son développement, son mécanisme et ses aspects cliniques.

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Mots clés:

Vaccin contre la COVID-19 ; vaccins à ARNm ; développement de vaccins ; vaccins à base de vecteurs

1. Introduction

La pandémie de maladie à coronavirus{{0}} (COVID-19) causée par le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère-2 (SRAS-CoV-2) s'est propagée dans le monde entier. À l'heure actuelle, dans le monde, il y a eu 662 millions de cas confirmés de COVID-19, dont 6,6 millions de décès signalés à l'Organisation mondiale de la santé (OMS) [1]. Le virus touche plus de 200 pays dans le monde, la majeure partie des cas étant signalés au Brésil, en Russie et aux États-Unis [2]. Le premier signalement d'une épidémie de COVID-19 provenait de la ville de Wuhan, province chinoise du Hubei, le 30 décembre 2019. Des groupes de cas de pneumonie ont été enregistrés à Wuhan. Plus tard, le 7 janvier 2020, un nouveau coronavirus (2019-nCoV) s'est avéré être l'agent causal. L'OMS a finalement nommé la maladie COVID-19 [3,4]. Le taux de létalité estimé varie de 0,5 à 1,5 %. Le SRAS-CoV-2 appartient à la familleCoronaviridéset la commandeNidovirales. Le SRAS-CoV-2 appartient au bêtacoronavirus ayant une relation génomique étroite avec deux virus, le SRAS-CoV et le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS CoV). Comparé au SRAS et au MERS, le SRAS-CoV-2 est très contagieux. Le COVID-19 est une maladie grave d'importance mondiale. La maladie ne peut pas être traitée avec un médicament antiviral spécifique, la clé pour prévenir la propagation de la maladie est de briser la chaîne de transmission [5]. Pour diminuer la prévalence et les taux de mortalité, la vaccination de masse contre la pandémie est utilisée [6,7]. Depuis la publication de la séquence génomique du SRAS-CoV-2 le 11 janvier 2020, plus de 150 projets de vaccination des autorités ont été étudiés. L’objectif principal de la vaccination est d’induire une réponse immunitaire offrant une protection à long terme contre la gravité de la maladie [8]. Comme l'ont évalué Paddy Ssentongo et ses collègues [9], l'efficacité du vaccin (VE) contre toutes les infections par le SRAS-CoV-2 est passée de 83 % le premier mois après la fin de la première série de vaccinations à 22 % après 5 mois ou plus. . De même, l’EV contre le COVID symptomatique-19 est passé de 94 % au cours du premier mois à 64 % au cours du quatrième mois suivant la vaccination. Dans l’ensemble, l’EV contre le COVID grave-19 était forte à tous les âges, avec un niveau de 90 % (IC à 95 %, 87 - 92 %) cinq mois ou plus après avoir été complètement vacciné.

Le coronavirus a enrichi la protéine (S) à sa surface ; cette protéine S interagira avec le domaine de liaison au récepteur du récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE) [10,11]. La plupart des candidats vaccins ciblent cette protéine S du virus [12]. Le vaccin Pfizer BioNTech COVID-19-BNT162b2 est le premier vaccin approuvé par la Food and Drug Administration (FDA). Il est basé sur l'ARN messager (ARNm) fabriqué par Pfizer qui a reçu une autorisation d'utilisation d'urgence pour les 12 à 15 ans ou plus pour la prévention de la maladie COVID-19. La Food and Drug Administration des États-Unis (USFDA) a approuvé le vaccin Pfizer le 23 août 2021 [13]. Diverses études ont rapporté que la vaccination a une efficacité de 89,1 % dans la prévention de l'infection par le SRAS-CoV-2 ; De plus, les vaccins ont également réduit les hospitalisations, les décès et la prévention des admissions en soins intensifs liés au COVID. La propagation contrôlable du SRAS-CoV-2 peut être obtenue plus tôt lorsqu'une grande proportion de la population est immunisée (par exemple, 70 à 80 %). La vaccination réduit considérablement l'incidence du COVID-19. Le vaccin fournit une réponse immunitaire robuste et efficace pour éradiquer l’infection par le SRAS-CoV-2 du corps humain. Les personnes infectées ont eu une puissante réponse des lymphocytes T au virus, ce qui peut les aider à se remettre de l’infection [14,15]. La neutralisation est restée fortement corrélée à la protection contre l'infection symptomatique par les variantes préoccupantes du SRAS-CoV -2 [16]. La vaccination est donc la stratégie pour contrôler la pandémie.

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Les vaccins contre la COVID-19 sont développés sur diverses plates-formes. Un virus vivant atténué, des vaccins inactivés, des vecteurs viraux non réplicatifs, de l'ARN et de l'ADN en sont des exemples. Différents types de vaccins avec des exemples sont répertoriés dans la figure 1. Une stratégie de développement de vaccins consiste à utiliser le virus SRAS-CoV-2 tué, il n'est pas capable de se répliquer mais il peut rester intact dans l'organisme. Le système immunitaire déclenchera sa réponse contre le virus en produisant des anticorps contre lui. COVAXIN® (BBV152) fabriqué par Bharat Biotech, Hyderabad, Inde, et CoronaVac également connu sous le nom de sinovac® développé par Sinovac Biotech, Pékin, Chine a utilisé une approche de virus inactivé pour développer le vaccin [17]. Le vecteur viral non réplicatif est également une technique adoptée par les entreprises pour la production de vaccins. L'adénovirus (Ads) est un vecteur viral largement utilisé qui possède un génome double brin agissant comme agent causal d'un rhume. CanSino Biologics Tianjin, en Chine, a développé Ad5-nCoV (Convidecia®) qui code pour toute la longueur de la protéine S du virus SRAS-CoV-2. Le vecteur viral ne possède pas de propriétés de réplication et ne provoque donc pas de véritable maladie. Une fois entré dans l’organisme, l’ADN viral est présenté sur les cellules présentatrices d’antigène et une réponse immunitaire est générée contre lui. Oxford/Astrazeneca a utilisé un adénovirus du chimpanzé (ChAdOx1) qui possède le potentiel de minimiser l'interaction avec les anticorps prévalents contre l'adénovirus. Le vaccin s'appelle AZD122 (Vaxzevria™). L'Institut de recherche Gamaleya de Moscou, en Russie, a développé le vaccin Spoutnik V™, qui est également un vecteur viral possédant un sérotype humain recombinant Ad26. Le vaccin Janssen a été fabriqué par Johnson and Johnson, New Jersey, États-Unis, en utilisant la même approche [18].

L’ARNm est également considéré comme une nouvelle approche pour formuler un vaccin. Les vaccins à ARNm sont nouveaux pour le public, mais les scientifiques les étudient depuis longtemps. Ces vaccins à ARNm sont synthétisés à partir de la matrice d'ADN qui code pour la protéine de pointe et sont emballés dans un support à base de lipoprotéines pour accélérer l'entrée de l'ARNm dans le corps et empêcher sa dégradation (19). Lorsque le vaccin est administré par voie intramusculaire, il est injecté dans les tissus plus profonds et les molécules d’ARNm entreront à l’intérieur de la cellule, facilitant ainsi le processus de traduction [20]. En entrant dans l’organisme, l’ARNm sera reconnu comme un antigène et une réponse immunitaire humorale sera activée, ce qui stimulera les cellules B à se développer en cellules B mémoire. Ainsi, lors d'une exposition secondaire à l'antigène ; Les lymphocytes B mémoire neutraliseront et bloqueront les antigènes [21]. La FDA a approuvé des vaccins à base d'ARNm, dont le BNT162b2 (Comirnaty®) de Pfizer-BioNTech, New York, NY, États-Unis et un autre est Moderna™, Cambridge, MA, États-Unis ARNm-1273 également connu sous le nom de Spikevax. La FDA a approuvé l'ARNm-1273 pour une autorisation d'utilisation d'urgence (EUA) pour une utilisation chez les personnes âgées de 18 ans et plus. L'examen actuel fournira des informations détaillées sur la vaccinologie et des faits sur le COVID-19, le développement de vaccins à base d'ARNm, le fonctionnement des vaccins à ARNm, la formulation et les ingrédients utilisés, la sécurité et l'efficacité, ainsi que les défis réglementaires liés aux vaccins.

Figure 1. Différents types de vaccins contre l'infection au COVID-19. (Créé avec BioRender.com consulté le 31 décembre 2022)

2. Vaccinologie et faits sur le COVID-19

En décembre 2019, un groupe d’individus souffrant de troubles pulmonaires pour une raison non identifiée a été signalé en Chine. Le Centre chinois de contrôle et de prévention des maladies (CDC) a ensuite étudié l'incertitude entourant les cas liés à la pneumonie et leur origine en collectant des échantillons du corps du patient qui ont été détectés par réaction en chaîne par polymérase en temps réel [22]. Plus tard, la cause de la maladie pulmonaire a été connue et il s'est avéré qu'elle était causée par un coronavirus, également appelé SRAS-CoV-2 (syndrome respiratoire aigu sévère) ou COVID-19. Depuis, la situation s’est transformée en pandémie mondiale. Il appartient à un groupe de -coronavirus. Structurellement, il s'agit d'un virus enveloppé, non segmenté, appartenant au sous-genre des Sarbecovirus et à la sous-famille des Orthocoronavirinae. Le matériel génomique présent dans sa structure est la séquence d’ARN simple brin de sens positif [23]. On les trouve principalement chez les hôtes aviaires et mammifères. La structure génomique du coronavirus a été représentée sur la figure 2, qui montre que la structure virale possède des protéines de pointe, ayant des sous-unités S1 et S2 sur la membrane externe. Le génome viral à ARN est encapsulé à l’intérieur de la membrane avec la nucléocapside. Ainsi, nous pouvons dire qu'il existe quatre protéines structurelles, à savoir la protéine de pointe (S), la protéine de nucléocapside (N), la protéine membranaire (M) et la protéine d'enveloppe (E) [24]. En plus de cela, des protéines non structurales (Nsp) sont également présentes, au nombre de seize au total. Les protéines de pointe sont les principaux sites de liaison aux récepteurs, où les protéines peuvent interagir avec les récepteurs présents dans le corps (25). La sous-unité S1 comprend le domaine de liaison au récepteur (RBD), dans lequel l'enzyme de conversion de l'angiotensine II se lie à la protéine de pointe. Il comprend également le domaine N-terminal (NDT). La sous-unité S2 possède les protéines de fusion (FP) et les protéines transmembranaires (TM) [26]. Lors de l'entrée du virus dans les cellules hôtes, cela conduit à la fusion et au décollement de la membrane virale, suivis de la transcription et de la traduction de l'ARNm, essentielles à la formation de l'assemblage viral, qui s'exode ensuite hors de l'hôte par exocytose pour infecter. d'autres cellules. L’entrée de particules virales dans les autres cellules de l’organisme entraîne la stimulation de la réponse immunitaire et la génération d’anticorps [27].

Figure 2. Structure génomique du coronavirus. (Créé avec BioRender.com consulté le 31 décembre 2022).

À l’échelle mondiale, les vaccinations ont été largement utilisées et sont efficaces pour réduire les taux de mortalité. Sur la base de connaissances scientifiques et de connaissances solides, l’évaluation de la sécurité et de l’efficacité des vaccins ainsi que celle de leur utilisation peuvent être améliorées [28]. Les vaccins ont évolué des vaccins traditionnels tels que les vaccins vivants atténués ou tués aux vaccins sous-unitaires et enfin aux stratégies d'immunisation prime-boost homologues ou hétérologues [29]. Différentes stratégies vaccinales ont été décrites dans la figure 3. Dans l’Antiquité, les vaccins vivants atténués se sont avérés salvateurs contre divers virus pathogènes et sont considérés comme sûrs contre des millions de populations, mais ils sont souvent négligés. De nombreux vaccins, notamment les vaccins ROR (rougeole, oreillons, rubéole) et contre la varicelle, sont des vaccins vivants atténués [25,30]. Les formes affaiblies du virus peuvent être obtenues par son exposition à des conditions défavorables ou par des modifications génétiques. Ce type de vaccin, en particulier le vaccin oral contre la polio (OPV), peut être administré par des voies non invasives. En revanche, les vaccins tués, qui sont les versions inactivées des virus, ont une application limitée en termes de réponse immunologique, mais le vaccin indien actuellement utilisé, COVAXIN®, fabriqué par Bharat Biotech International Limited, Hyderabad, Telangana, Inde, utilise la version inactivée du virus. le virus dans sa formulation vaccinale [31]. Le virus inactivé est suffisamment capable de conserver sa conformité par excellence qui aide à moduler la réponse immunitaire humorale (32).

Figure 3. Interaction des vaccins avec les cellules hôtes et les particules virales. (Créé avec BioRender.com consulté le 31 décembre 2022)

Les technologies récentes telles que les vaccins à base d'ARNm ou les vaccins à base de vecteurs en tirent le meilleur parti pour la sécurité et l'efficacité des vaccins contre la COVID-19 [33]. Les vaccins à base de vecteurs sont également connus sous le nom de vaccination hétérologue de type prime-boost, qui aide à induire des réponses immunitaires à la fois cellulaires et humorales, tandis que les vaccins sous-unitaires vivants provoquent uniquement une réponse humorale [34-39]. Selon une étude, la réponse immunitaire médiée par les lymphocytes T est 5 à 10 fois plus élevée dans le cas d’un vaccin à base de vecteur hétérologue par rapport à la même formulation, préparée en utilisant une approche homologue (40). Par conséquent, les vaccins à base de vecteurs, notamment à base d’ADN et d’ARN, sont plus préférés aux vaccins à base de sous-unités, souvent considérés comme plus robustes que les vaccins à ARN et efficaces car ils codent pour la protéine de pointe de la structure du virus. Dans le cas du virus Chikungunya, la stratégie de co-immunisation utilisant de l’ADN et des particules pseudo-virales a généré une meilleure réponse immunitaire dans les études animales [41]. Parfois, les vaccins à ADN nécessitent des systèmes d’administration spécialisés tels que l’électrophorèse, des réseaux de micro-aiguilles et des systèmes basés sur un support tels que les liposomes pour améliorer la perméabilité. Des microsphères à base d'acide polylactique-co-glycolique ont été formulées pour l'administration du vaccin à ADN contre le VIH -1 par voie intramusculaire (42). Cependant, les vaccins à base d’ADN génèrent une faible réponse immunitaire et nécessitent souvent un autre dosage. Ce problème peut être surmonté grâce à l’utilisation de vaccins à base d’ARNm [25,43].

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3. Développement de vaccins basés sur l'ARNm

Auparavant, différentes formes d'ARN étaient utilisées pour la formulation du vaccin, notamment l'ARNm transcrit in vitro, l'ARNsi (ARN à petite interférence), les aptamères à base d'ARN, les riboswitches, les molécules antisens et, plus tard, l'ARNm. La connaissance de l'acide ribonucléique messager, c'est-à-dire l'ARNm, provient de sa création fondamentale, mais également économique, de son mouvement transitoire et de sa lente dégradation dans les cellules cibles, ainsi que de ses avantages en matière de sécurité, contrairement aux thérapies à base d'ADN, car il ne coordonne pas le génome humain, inhibant l'insertion. mutagenèse, et est rapidement accessible pour une interprétation en protéines dans le cytoplasme cellulaire (44). Au début des années 1990, les chercheurs ont travaillé dur pour réussir à développer des vaccins à base d’ARNm. Diverses expériences ont été réalisées in vitro et les résultats ont montré une production ultérieure des protéines souhaitées ; par conséquent, il a été conclu que puisque l’ARNm est suffisamment capable de produire des protéines, il peut alors s’agir d’un régime thérapeutique probable pour traiter la maladie [45]. Selon Martinon et al., le vaccin à base d'ARNm à base de nucléoprotéines destiné au traitement de la grippe a été synthétisé par transcription in vitro et incorporé dans des vésicules liposomales. Les résultats ont démontré l’induction de lymphocytes T cytotoxiques et d’anticorps, in vivo [46]. Depuis lors, l’utilisation de l’ARNm comme outil thérapeutique s’est progressivement développée en raison de son efficacité significative, de sa mise à l’échelle facile et de sa rentabilité, qui constituent une exigence primordiale pour le traitement des maladies hautement contagieuses et le traitement du cancer. Des études de recherche récentes ont révélé que les thérapies à base d'ARNm protégeaient de manière significative les souris des symptômes du Chikungunya et maintenaient des niveaux d'anticorps souhaitables après deux doses (47). Les vaccins à base d'ARN ciblent les cellules immunitaires du corps en modifiant leurs fonctions, en ciblant les ribosomes pour la traduction, générant ainsi une réponse immunitaire [19].

Les immunisations basées sur l'ARNm comprennent l'ARNm simple brin, qui code pour l'antigène souhaité. Ils peuvent être transportés sous forme d'ARNm nu ou encapsulés dans des systèmes de support appropriés pour faciliter leur administration dans les cellules. Une fois que l’ARNm pénètre dans la cellule, il est traduit en structures protéiques par les mécanismes naturels de la cellule. Il est en outre soumis à des modifications post-traductionnelles pour obtenir une protéine d'intérêt et génère une réponse immunitaire déterminée par les peptides signaux (44, 48). Les vaccins à base d’ARNm sont confrontés à au moins deux obstacles : la dégradation nucléaire lorsqu’ils sont injectés à des animaux et l’immunogénicité innée similaire à celle de l’antigène (49). Pour contourner ce problème, la pseudo-uridine (Ψ) est une modification bien connue de l'ARN. Ψ remplacer l'uridine par un ARNm transcrit in vitro (IVT), qui est un nucléotide très répandu et naturel dans toutes les cellules contenant des ARN. La vaccination contre le COVID-19, produite à la fois par Moderna et Pfizer-BioNTech, consiste en un nouveau Ψ modifié ayant une efficacité jusqu'à 90 % contre les symptômes [50]. Dans ce cas, un vaccin développé par CureVac NV manquait d’ARNm Ψ-modifié et les essais cliniques ont confirmé une efficacité de 48 % seulement [51].

Au cours du processus de traduction, il existe principalement deux catégories différentes de vaccins à ARNm, à savoir l’ARNm non amplificateur (RMN) et l’ARNm auto-amplificateur (SMR). Le mécanisme de fonctionnement de l'ARNm non amplificateur et de l'ARNm auto-amplifié est expliqué dans la figure 4. Structurellement, comme le montre la figure 5, les deux structures possèdent un CAP, 50 et 30 régions non traduites (UTR), un cadre d'ouverture (ORF), et une queue de cheval en commun [52,53].

Figure 4. Catégories d'ARNm. (Créé avec BioRender.com consulté le 31 décembre 2022)

En plus de cela, le SMR possède la réplicase comme segment qui contribue à l’amplification de l’ARNm au niveau intracellulaire. De plus, les segments sont traduits par les ribosomes pour produire des protéines d'intérêt. Les protéines sécrétées conduisent à la génération d'une réponse immunitaire [54]. Les SMR sont comparativement plus gros que les RMN et les molécules anioniques. Des études récentes sur l'ARN auto-réplicant ont montré une meilleure expression du sous-génome in vitro des protéines non structurelles du réplicon de l'encéphalite équine vénézuélienne (VEE) lorsque différentes mutations étaient observées. Une étude clinique similaire a été menée pour cibler la glycoprotéine de la rage à l'aide de l'ARN auto-amplifiant du virus VEE-Sindbis formulé en nano-émulsions, et est actuellement en cours (55). Les principaux attributs de qualité critiques (CQA) qui définissent l'efficacité des thérapies à ARNm sont résumés dans le tableau 1 (54).

Figure 5. Optimisation de la séquence d'ARNm. (Adapté de [56] avec droits et permissions).

Tableau 1. CQA pour les vaccins à ARNm.

La fabrication de l’ARNm est un processus en deux étapes, qui comprend la production et la purification. Aucune impureté n'est présente dans les systèmes de fabrication d'ARNm car il ne contient aucune matière première d'origine animale ou cellulaire, la production est relativement plus sûre (65). La production d'une séquence d'ARNm peut être un processus enzymatique en une seule étape ou un processus enzymatique en deux étapes. Un analogue de bouchage est utilisé dans le cas d'un processus de production en une seule étape, généralement utilisé à l'échelle du laboratoire. Le processus est ensuite accompli par purification, qui implique une séparation à l'aide de techniques chromatographiques, comme le montre la figure 6. La réaction enzymatique en deux étapes pour la production d'ARNm comprend la transcription in vitro de la matrice d'ADN pour former une séquence d'ARN polymérase (66). La matrice d'ARNm ainsi formée peut être coiffée à l'aide d'une enzyme de coiffage de la vaccine et d'un donneur de méthyle. La production d'ARNm est relativement élevée et à l'échelle industrielle, il est difficile d'obtenir une reproductibilité [67].

Figure 6. Le processus de fabrication de la séquence d’ARNm. (Créé avec BioRender.com consulté le 1er janvier 2023)

4. Comment fonctionnent les vaccins à ARNm ?

L’ARNm est une molécule instable chargée négativement qui est encapsulée dans des nanoparticules lipidiques. Par endocytose, ces nanoparticules lipidiques pénètrent dans les cellules. Une fois entrés dans le cytoplasme, ces endosomes sont immédiatement dirigés vers les lysosomes pour être dégradés. Des études révèlent que les lipides ionisables jouent un rôle important dans la fuite des endosomes et la libération de l'ARNm. Le groupe de tête des lipides est protoné dans l'environnement acide des endosomes, et cet état cationique est ensuite attaché à la tête anionique du phospholipide dans la membrane endosomale. La queue hydrophobe du lipide cationique et du phospholipide s'étend alors, perturbant la structure bicouche phospholipidique et permettant à l'ARNm de s'échapper dans le compartiment cytoplasmique. Les ribosomes transforment l'ARNm en protéines lorsqu'il est libéré. Cette protéine peut activer une réponse immunitaire de deux manières : (1) Le protéasome dégrade ces protéines en peptides, qui sont ensuite présentés comme un antigène à la surface cellulaire par les molécules du CMH (complexe majeur d'histocompatibilité) de classe I, qui se lient au TCR (T récepteur cellulaire) pour activer les lymphocytes T CD8+, qui tuent les cellules infectées ; la protéine elle-même peut activer une réponse immunitaire de deux manières. (2) Les protéines sécrétées de manière extracellulaire sont englouties par les APC (cellules présentatrices d'antigène) et dégradées en peptides présentés à la surface cellulaire par le CMH de classe II et reconnus par les lymphocytes T CD4+, qui sécrètent des cytokines pour produire un réponse et co-activent les cellules B pour produire une réponse immunitaire humorale, comme le montre la figure 7. De plus, les vaccins à ARNm ont délivré de l'ARN double brin et simple brin qui se lie au TLR (Toll-like récepteur) dans l'endosome, entraînant la la stimulation de nombreux gènes stimulés par l'IFN-1 (interféron de type I), activant ainsi les réponses immunitaires innées antivirales.

Figure 7. Le mécanisme par lequel le vaccin à ARNm suscite l’immunité chez l’hôte. (Créé avec BioRender.com consulté le 1er janvier 2023)

5. Aspects de formulation des vaccins à base d’ARNm

Une fois l’ARNm transcrit injecté, il exprimera des protéines à l’intérieur du corps. Une réponse immunologique est observée en raison de la protéine exprimée par l'ARNm. Ce processus est principalement à la base du développement de vaccins à ARNm (68).

5.1. Modèle d'ADN

L'identification de l'antigène de l'agent pathogène cible est la première étape. Le développement de l’immunisation par ARNm nécessite l’ajout de l’antigène codé dans une matrice d’ADN, ce qui facilitera la traduction de l’ARNm in vitro. L'antigène spécifique sera produit in vivo par la transcription de l'ARNm transcrit, qui n'atteindra que le cytoplasme ; cela aidera à susciter une réponse immunitaire. L'ADN plasmidique (ADNp) contient une séquence promotrice ayant une forte affinité pour une ARN polymérase ADN-dépendante, telle que T7, SP6 ou T3, ainsi que la séquence appropriée pour la construction d'ARNm. L'enzyme passera le long de la matrice, étendant la transcription de l'ARN jusqu'à ce qu'elle atteigne l'extrémité de la matrice (69).

5.2. Enzyme de coiffage

Pour une traduction efficace de l’ARNm à partir de la matrice d’ADN, le coiffage à l’extrémité 50 de l’ARNm est très important. De plus, 50 coiffages dans l'ARNm mature sont nécessaires pour la protection de l'ARNm contre la dégradation, l'expression des gènes et le recrutement des ribosomes. Un pont 5 0 -50 -triphosphate relie les 50 coiffes de l'ARNm eucaryote à la 7-méthylguanosine (m7G) (m7GpppN). Une nouvelle technique co-transcriptionnelle utilisant un kit de capuchon propre pour ajouter avec précision une structure naturelle de 50 cap1 au site d'initiation pendant les réactions IVT a fait de la génération de 50 ARNm coiffés par la polymérase T7 une méthode de coiffage couramment utilisée avec une bonne traduction et une réactogénicité minimale. Dans les vaccins à ARNm COVID-19 BNT162b1, 5 0 capuchons ont été ajoutés en utilisant la méthode du capuchon propre (70). L'ARNm transcrit par l'analogue de la coiffe a une queue poly 1 et une queue 30 (poly-A) est présente aux 30 extrémités de l'ARNm eucaryote. Cette queue poly A remplit des fonctions de transport, de traduction et de stabilité de l'ARNm. La queue 30 poly A et le capuchon 50 créeront une structure stable en boucle fermée avec le complexe eIF4F pour le démarrage du processus de traduction. En raison de ses 120 nucléotides (nt) dans la queue 30 poly(A), le vaccin à ARNm BioNTech a une stabilité et une efficacité de traduction supérieures (71).

5.3. Substrats nucléotidiques triphosphates (NTP)

Lorsque les plasmides d'ADN sont intégrés à la polymérase T7 et aux nucléotides triphosphates, l'ARNm est traduit plus efficacement et les rendements sont plus élevés. Après l’administration du vaccin, une préoccupation soulevée concerne l’immunogénicité. Lors de l’activation de la signalisation en aval, le corps reconnaîtra les ARN viraux et y répondra. Cette reconnaissance de l'ARN simple et double brin se fait par des récepteurs endosomaux tels que les récepteurs Toll-like (TLR3), TLR7 et TLR8. L'ARN double brin et modifié au 50 -triphosphate est reconnu par le gène I inductible par l'acide rétinoïque du récepteur cytosolique (RIG-1) et la protéine 5 associée à la différenciation du mélanome (MDA-5). Des réactions allergiques et des chocs anaphylactiques ont été rapportés lorsque le système immunitaire du corps était activé de manière incontrôlée. Cette surstimulation du système immunitaire au niveau moléculaire limitera la traduction des protéines, l’expression des antigènes et l’efficacité du vaccin. Cette limitation peut être surmontée par des modifications des bases nucléiques. La N1-méthyl pseudouridine, une nucléobase modifiée, augmentera la production de protéines et diminuera l'activation de TLR3. Les nucléotides modifiés via RIG-1 affectent non seulement l'interaction protéine-ARN, mais diminuent également la capacité des ARNm à diffuser des signaux immunologiques. L'efficacité de la traduction de l'ARNm en protéine est améliorée grâce à la N1-méthylpseudouridine. L’initiation rapide de la traduction augmentera de manière coordonnée la demi-vie de l’ARNm (50).

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5.4. Composants de nanoparticules lipidiques pour la délivrance d'ARNm

Comparés à tous les autres vaccins, les vaccins à ARNm sont développés relativement rapidement et sont plus efficaces. Cependant, le plus grand défi dans la fabrication des vaccins à ARNm est leur faible stabilité. La stabilité du vaccin et sa capacité à traiter l'infection au COVID-19 sont réduites car le vaccin est rapidement décomposé par les ribonucléases après son administration, produisant des composants décomposés qui sont éliminés par les reins. Pour relever ce défi, l’ARNm peut être formulé avec des nanoparticules lipidiques (LNP). Le vaccin ARNm-LNP protégera l’ARNm d’une dégradation prématurée et facilitera l’administration cytoplasmique aux cellules présentatrices d’antigène (72). Les lipides sont des agents parfaits pour délivrer l’ARNm au site cytosolique, car leur fusion est compatible avec les membranes cellulaires lipidiques ; conduisant à la libération ciblée et efficace de l’ARNm. Les LNP sont des particules nanométriques d'un diamètre inférieur à un micron qui contiennent au moins deux lipides dans des proportions variables. Les LNP diffèrent des liposomes en raison de la présence de composants lipidiques dans le noyau sous forme de mélange discontinu. Les LNP ayant subi une formulation ont une structure vésiculaire multilamellaire, une coque centrale homogène et un noyau nanostructuré (73). Il y a la présence d’eau à l’intérieur du noyau des LNP, ce qui expose l’ARNm à une interaction avec un milieu aqueux. Comme le montre la figure 8, l'ARNm est situé à l'intérieur des LNP, ce qui le protège de l'environnement externe. La composition la plus courante qui compose les systèmes ARNm LNP est un lipide cationique/ionisable, un phospholipide (« lipide auxiliaire »), du cholestérol et un polyéthylène-glycol (PEG). Les caractéristiques physicochimiques à l'intérieur du système d'administration du LNP, telles que l'efficacité de l'encapsulation, la charge de la surface externe, la taille des particules et la forme, peuvent être facilement modifiées en ajustant la composition lipidique. Les ratios de composants sont ajustés en fonction du tissu cible souhaité [74].

Figure 8. Structure des nanoparticules lipidiques utilisées pour une délivrance efficace d’ARNm. (Créé avec BioRender. com consulté le 1er janvier 2023)

5.4.1. Les lipides cationiques

Avec un groupe amine qui confère une charge positive nette, une chaîne hydrophobe et un groupe de liaison qui permet la fixation du fragment hydrophile à la chaîne hydrophobe, les lipides cationiques présentent la propriété amphiphile. Ils ont une charge positive permanente au niveau de leur tête polaire, ce qui facilite l'interaction avec les acides nucléiques chargés négativement, améliorant ainsi l'efficacité du piégeage. L'échappement endosomal du système LNP et l'absorption cellulaire sont également augmentés en raison de la charge positive nette. Pour l'administration d'ARNm, les lipides cationiques, les lipides ionisables et d'autres types de lipides ont été étudiés. Comparés aux lipides cationiques non ionisables, les lipides ionisables, qui sont chargés positivement à faible pH et qui restent neutres à pH physiologique, sont comparativement moins toxiques en raison des variations de pH. À l’intérieur de la membrane cellulaire, ils sont chargés positivement et dans la circulation sanguine, ils possèdent des propriétés non chargées. Le vaccin BNT162b2 comprend le lipide cationique ALC-0315 tandis que l'ARNm-1273 comprend le SM-102 ; à faible pH, les deux lipides sont protonés, ce qui formera facilement un complexe avec l'ARNm. Un flux d’ARNm dans l’eau est combiné à un mélange lipidique dans l’éthanol à l’aide d’un dispositif microfluidique. Afin de piéger l'ARNm chargé négativement, les composants de ces deux flux se combinent rapidement pour générer des nanoparticules (75). Pour le vaccin BNT162b2, les rapports molaires lipide cationique : PEG-lipide : cholestérol : DSPC sont (46,3 : 1,6 : 42,7 : 9,4) et pour l'ARNm -1273, il est (50 : 1,5 : 38,5 : 10). Les nanoparticules ont un diamètre de 80 à 100 nm et environ 100 molécules d'ARNm sont présentes pour une nanoparticule lipidique (73).

5.4.2. Les lipides du polyéthylène glycol (PEG)

Pour la stabilité des colloïdes et la prévention de la liaison des protéines aux nanoparticules, des lipides de polyéthylène glycol sont utilisés. Ils confèrent une circulation systémique plus longue en minimisant la clairance des nanoparticules. Les LNP peuvent provoquer une agrégation physique dans la solution, ce qui peut augmenter la taille des particules des LNP, et les lipides PEG peuvent même résoudre le problème d'une libération prématurée de l'ARNm encapsulé. De plus, la stabilité de stockage des LNP sera également améliorée [76].

5.4.3. Cholestérol

Pour la transfection des cellules et pour stabiliser les LNP, le cholestérol joue un rôle essentiel. Une température de transition plus basse est obtenue lorsque la teneur en cholestérol augmente dans les LNP, cela aidera à libérer l'ARNm du LNP et à sa translocation à travers la membrane endosomale (77). Dans une étude menée par Zhang et al., des liposomes modifiés ont été formulés en utilisant le peptide cationique modifié par le cholestérol DP7 ainsi que le propane dioléoyl-3- triméthylammonium (DOTAP) comme support pour l'administration d'ARNm. Les liposomes ont été préparés par technique d'hydratation de film puis évalués pour leur efficacité de transfection. In vitro, les études de transfection ont révélé une augmentation de l'efficacité de la transfection avec une augmentation de la concentration du peptide DP7. De plus, in vivo, des études antitumorales ont montré que le complexe avait une meilleure efficacité contre la tumeur [78].

5.4.4. Autres excipients

Les vaccins à ARNm sont composés de stabilisants, par exemple. Trométhamine, qui tamponne pour maintenir un pH de 7 à 8, Sels : Aide à équilibrer l'acidité de votre corps, Sucre qui aide les molécules à conserver leur forme pendant la congélation agissant comme un cryoprotecteur et maintient la stabilité à long terme de la formulation de nanoparticules lipidiques-ARNm [73]. Un résumé des principaux ingrédients utilisés dans les vaccins à base d’ARNm est fourni dans les tableaux 2 et 3.

Tableau 2. Principaux ingrédients utilisés dans les vaccins à base d'ARNm.

Tableau 3. Ingrédients de formulation des vaccins à ARNm Pfizer et Moderna.

5.5. Autre système de distribution pour l'ARNm

5.5.1. Nanoparticules polymères

Les nanoparticules polymères peuvent être synthétisées à partir de polymères synthétiques ou naturels tels que le PLGA [poly (acide lactique-co-glycolique)], le chitosane, le PLA (acide polylactique), la polycaprolactone, la gélatine et les poly-alkyl-cyanoacrylates. Ces nanoparticules polymères peuvent encapsuler des composés et des protéines hydrophobes et hydrophiles, avec une longue durée de conservation ; et peut modifier la délivrance de composés thérapeutiques. L'ARN peut être encapsulé dans des polymères cationiques auto-assemblés avec modification hydrophobe [80,81].

5.5.2. Nano-émulsions cationiques

Les nano-émulsions cationiques se sont avérées être un véhicule d'administration efficace pour l'administration d'acides nucléiques. Les lipides cationiques présents dans les nano-émulsions sont importants pour les complexes avec l'acide nucléique via des interactions électrostatiques et améliorent l'efficacité de la transfection de l'acide nucléique et sa stabilité. Des études révèlent que le système d'administration des nano-émulsions cationiques d'ARNm améliore la réponse immunitaire en recrutant des cellules immunitaires et en provoquant des réponses cellulaires aux anticorps et aux primates T à des doses relativement faibles (80, 82).

5.5.3. Nanoparticules de silice

Les nanoparticules de silice mésoporeuse sont constituées d'une matrice de silice amorphe avec une porosité bien disposée dans la plage mésoporeuse. Ces nanoparticules ont de grandes surfaces avec de grands volumes de pores et leur surface peut être facilement modifiée par certains fragments chargés positivement pour transporter efficacement l'ARN chargé négativement. De plus, une délivrance ciblée d’ARN peut être possible en attachant des ligands spécifiques à la surface (81). Selon une étude menée par Adam et al., un vaccin nasal à base de microparticules de silicium poreuses modifiées (mPSM) a été formulé pour le COVID-19. La formulation a entraîné une augmentation des lymphocytes T auxiliaires (Th1) et des réponses immunitaires, et le mPSM a provoqué l'absorption d'antigènes par la voie nasale. La charge virale s’est avérée significativement réduite [83].

5.5.4. Nanomatériaux de carbone et d'or

Les nanotubes de carbone, les nanoparticules d'or, l'oxyde de nanographène et les points quantiques sont des nanostructures synthétisées qui ont également le potentiel de délivrer de l'ARN au site ciblé et de le protéger de la dégradation (81).

6. Défis liés au stockage des vaccins

La stabilité et les exigences de stockage constituent la principale préoccupation des vaccins à ARNm. La stabilité dépend de facteurs tels que les excipients, le pH et la température. Le vaccin COVID-19 de BioNTech/Pfizer doit être conservé à −80 ° C et a une durée de conservation allant jusqu'à 6 mois, tandis que le vaccin COVID-19 de Moderna doit être conservé à −20 °C. ◦C et a la même durée de conservation. Le vaccin BioNTech/Pfizer nécessite un emballage avec de la neige carbonique pendant le transport. La distribution des deux vaccins dans les pays pauvres du monde est un défi, car les vaccins à ARNm doivent être conservés à des températures ultra-froides. Ces exigences sont coûteuses et dans les régions du monde aux ressources limitées, les arrangements sont difficiles. Le développement d’un vaccin à ARNm thermostable, cliniquement efficace et pouvant être conservé plus longtemps sans encourir de coûts de stockage importants, constitue l’un des problèmes. Selon les recommandations de stockage de l'EMA, les vaccins à ARNm fabriqués par Moderna et BioNTech sont stables lorsqu'ils sont congelés jusqu'à 6 mois à −25 ◦C, jusqu'à 30 jours à température du réfrigérateur (4 ◦C) et jusqu'à 6 h à température ambiante. 84].

7. Sécurité et efficacité des vaccins à ARNm

7.1. Sécurité des vaccins à base d'ARNm

Une évaluation des résultats liés à la sécurité a été réalisée pour les vaccins à ARNm. Des essais ouverts de phase 1 avec augmentation de dose sur l'ARNm -1273 ont été menés sur des participants âgés de 18 à 70 ans ou plus (85). L'étude a été réalisée dans deux groupes dans lesquels les participants âgés de 18 à 55 ans ont reçu la dose de vaccin de 250 µg et les sujets plus âgés ont reçu 25 µg ou 100 µg de la dose. Des événements indésirables locaux et systémiques sollicités, des événements indésirables non sollicités, des événements indésirables graves et le développement de nouvelles conditions médicales chroniques ont été observés après la vaccination. Les résultats n’ont montré aucun développement d’événements indésirables graves. Les effets indésirables les plus fréquemment rapportés étaient des maux de tête, de la lassitude, des myalgies, des frissons et des douleurs au site d'injection. Il a été démontré que les niveaux d'anticorps neutralisants sont en corrélation avec la défense contre une variété de virus chez l'homme et avec la défense contre le SRAS-CoV-2 chez les animaux. Le vaccin à ARNm-1273 chez les personnes âgées a produit des niveaux élevés d'anticorps de liaison et neutralisants, et les tendances dépendantes du temps et de la dose étaient similaires aux réponses chez les adultes plus jeunes. Les réponses suite à la deuxième vaccination étaient comparables à celles observées chez les patients qui s'étaient rétablis du COVID-19 et avaient donné du sérum de convalescence, y compris certains qui étaient gravement malades. Les patients plus âgés recevant une dose de 100 µg ont montré des réponses en anticorps et en lymphocytes T plus élevées que celles ayant reçu 25 µg et la réponse était identique à la réaction des participants âgés de 18 à 55 ans ayant reçu la dose de 100 µg. Les patients âgés de plus de 56 ans doivent recevoir une deuxième dose du vaccin pour obtenir des anticorps neutralisants. Lors de la réception d’une dose de rappel, les titres d’anticorps augmentent rapidement. Les principaux résultats en matière de sécurité des vaccins Moderna et Pfizer observés au cours de divers essais cliniques ont été répertoriés dans le tableau 4.

Tableau 4. Études d'innocuité et d'efficacité des vaccins à ARNm dans le cadre d'essais cliniques

Tableau 4. Suite

Après la deuxième dose du vaccin, les événements de réactogénicité locaux et systémiques ont augmenté en fréquence et étaient principalement de gravité modérée. L'incidence de l'érythème a été constatée chez trois participants et a duré de 5 à 7 jours. Les événements indésirables systémiques sollicités, tels que la fièvre et la fatigue, se sont produits de manière importante dans le sous-groupe plus âgé. Tous ces résultats suggèrent que les événements indésirables sollicités ou non étaient légers à modérément graves. Ainsi, l'ARNm-1273 a été testé davantage pour des essais de phase 2/3 afin d'évaluer la sécurité et l'efficacité dans des populations plus larges (95). L'essai clinique de phase 3 était une étude randomisée, stratifiée, en aveugle et contrôlée par placebo, impliquant 3 0 420 volontaires âgés de 18 ans ou plus, assignés au hasard pour recevoir un vaccin (0,5 mL avec 100 µg de dose) ou un placebo. Les réactions locales pendant 7 jours après la vaccination, les événements indésirables systémiques, les effets indésirables imprévus après 28 jours d'administration de la dose et tout événement indésirable important ont été suivis pour l'évaluation de l'innocuité. Les effets indésirables sollicités étaient prédominants dans le groupe ARNm- 1273 par rapport au groupe placebo (84,2 % contre 19,8 %). Certains des événements les plus observés étaient des douleurs au site d'injection après la vaccination, un érythème, une sensibilité et une induration. Ces événements ont disparu dans les 4 à 5 jours suivant la vaccination. Après la deuxième dose, le groupe ARNm-1273 a sollicité des événements systémiques qui sont devenus plus graves. La présence de réactions d’hypersensibilité était présente chez 1,5 % et 1,1 % des participants des groupes vaccin et placebo, respectivement. Hormis ces plaintes, aucun problème de sécurité n’a été soulevé après l’administration du vaccin [106].

Une troisième dose de vaccin était nécessaire en raison de la diminution de la protection suite à deux injections d'ARNm du SRAS CoV-2 et de l'introduction de variations. Après avoir administré une troisième dose du vaccin à ARNm aux personnes ayant déjà reçu la série primaire d'ARNm-1273 dans l'étude de phase 1, leur sécurité et leur immunogénicité précoces ont été évaluées. Une étude transversale réalisée à Naples (Italie) a évalué l'état de préparation à recevoir le rappel du vaccin COVID-19. Dans ce groupe, l'acceptation de la dose de rappel était de près de 86 %. En outre, les personnes âgées en meilleure santé après la principale série de vaccins, celles vivant avec des amis ou des membres de leur famille testés positifs au COVID-19 et celles qui avaient reçu des informations sur la maladie de la part des institutions publiques officielles étaient disposées à obtenir le rappel. dose [107].

La vaccination bivalente contenait 25 mcg de chaque ARNm-1273 et ARNm-1273.351, tandis que les formulations de vaccin de rappel contenaient 100 mcg d'ARNm-1273 et 50 mcg d'ARNm-1273. .351, qui code pour la protéine de pointe variante Beta. Une troisième dose du vaccin à ARNm a montré une réactogénicité et une sécurité adéquates. Lorsqu'on les compare aux réponses maximales après la deuxième dose, les augmentations induites par la vaccination des titres d'anticorps de liaison et neutralisants contre les variantes D614G, Beta et Delta étaient similaires ou plus importantes. Il a été remarqué que les anticorps neutralisants et liants étaient constamment réduits. Cependant, la détection des anticorps était effective 10 à 11 mois (avant la troisième dose) chez les participants, quel que soit l'âge et la dose initiale de la série primaire (par exemple, 25, 50, 100 et 250 µg). La douleur au site d'injection, la lassitude, la myalgie et les frissons étaient les effets indésirables les plus souvent signalés après la troisième dose du vaccin à ARNm, et la fréquence de ces événements était comparable entre les trois schémas vaccinaux de rappel (prototype monovalent, variante monovalente et groupes bivalents). ). Avec l’utilisation des vaccins monovalents ou bivalents à variante bêta, aucun avantage ou inconvénient spécifique n’a été observé dans les réponses cellulaires aux épitopes contenus dans les peptides bêta mutés. Tous ces résultats soutiennent la suggestion actuelle selon laquelle un prototype monovalent d'ARNm -1273 devrait être utilisé pour fournir une protection croisée immunologique étendue entre les variantes (95). Selon une enquête, l'administration hétérologue de BNT162b2 (BNT) chez les participants vaccinés avec ChAdOx1 (ChAd) (ChAd/BNT) a démontré une immunogénicité non inférieure à l'administration de BNT homologue (l'administration initiale et le rappel étaient des vaccins BNT, BNT/BNT), avec une réactogénicité tolérable. et de plus grandes réponses des lymphocytes T. Par rapport à la vaccination ChA dOX1 homologue (ChAd/ChAd), la vaccination hétérologue ChAd/BNT a suscité une immunogénicité plus forte (ChAd/BNT vs. ChAd/ChAd, rapport des titres d'anticorps : 9,2) [108].

Un essai de phase 1 pour le BNT162b2 a été mené auprès de 76 participants ; ils ont été randomisés pour recevoir des doses de vaccin de 10 µg, 30 µg et 100 µg, et l'autre groupe a reçu le placebo. 58,3 % des sujets recevant 10 µg et 100 % de 30 µg et 100 µg ont ressenti une réaction douloureuse locale sollicitée au site d'injection après la première dose. La gravité de toutes les réactions locales était légère à modérée. La fatigue et les maux de tête chez BNT162b2 étaient des événements systémiques courants. De plus, des frissons, des douleurs musculaires et des douleurs articulaires ont également été observés. Aux doses croissantes, les événements systémiques ont été rapportés davantage après l'administration de la deuxième dose. Au total, 50,0 pour cent des participants ayant reçu 10 ou 30 g de BNT162b1, 58,3 pour cent des personnes ayant reçu 100 g de BNT162b1 et 11,1 pour cent des receveurs du placebo ont déclaré avoir subi des événements indésirables. Aucun événement indésirable grave n’a été signalé [109].

Dans un essai clinique du vaccin Pfizer/BioNTech (BNT162b2), qui était un essai d'efficacité multinational, contrôlé par placebo, en aveugle, randomisé et pivot, 43 548 participants âgés de 16 ans ou plus ont été répartis au hasard. Au total, 21 720 volontaires ont reçu 30 µg par dose de BNT162b2 et 21 728 ont reçu un placebo. Pour déterminer le profil de sécurité du BNT162b2, des caractéristiques telles que la douleur au site d'injection, qui est de courte durée, légère à modérée en cas de gravité, la fatigue et les maux de tête ont été évaluées. Deux injections de BNT162b2 ou d'un placebo ont été administrées à tous les participants, selon une randomisation à 21 jours d'intervalle, dans le muscle deltoïde [98]. Les réactions locales chez ceux qui ont reçu le vaccin BNT162b2 ont été davantage signalées que dans le groupe placebo. Une douleur légère à modérée au site d'injection était la plainte la plus courante enregistrée parmi les receveurs de BNT162b2 en une semaine. Des douleurs intenses ont été signalées chez moins de 1 % de la population. La douleur a été moins observée chez les participants plus âgés que chez les plus jeunes. Des rougeurs ou des gonflements ont été moins observés. Après l'administration de la deuxième dose, les réactions locales ont été moins rapportées [110].

Les participants plus jeunes qui ont reçu le vaccin ont rencontré plus d’événements systémiques que les receveurs plus âgés. La fatigue et les maux de tête (59 % et 52 %) ​​étaient les événements les plus fréquemment signalés, et les sujets vaccinés étaient très peu nombreux (<2%) experienced any severe systemic events. After the second dose of the vaccine, 16% of younger groups and 11% of older age reported fever (temperature ≥ 38 ◦C), which increased the use of antipyretic or painkillers. However, post-delivery of the first dose cases of fever were reported very less [110]. Lymphadenopathy was noticed as an adverse event in BNT162b2 receivers in comparison to the placebo group. A shoulder injury related to the vaccination, right axillary lymphadenopathy, paroxysmal ventricular arrhythmia, and right leg paresthesia were among the unfavorable events recorded among BNT162b2 recipients [98]. Rare adverse effects observed are Bell's palsy, acute myocardial infarction, cerebral venous sinus thrombosis, pulmonary embolism, Guillain–Barré syndrome, lymphadenopathy, herpes zoster reactivation, stroke, neurological complications, and thrombosis with thrombocytopenia syndrome, and autoimmunity (e.g., autoimmune peripheral neuropathies and autoimmune hepatitis). Among these certain adverse effects such as anaphylaxis, myocarditis, and appendicitis were common in younger people while Guillain–Barré syndrome and myocardial infarction increased with age. These vaccine-associated adverse effects are less frequent than the additional serious adverse effects that occur after severe COVID-19. A recent study reveals the risk of neurological complications in COVID-19 vaccine receivers. The molecular foundation of these adverse effects is unknown. We hypothesize that, since most of these are also apparent in severe COVID-19, it may be associated with acute inflammation produced by both the vaccine and the virus, as well as in the common SARS-CoV-2 S protein. In the BNT162b2 and mRNA-1273 vaccines encoded antigen (S protein) is stabilized it is therefore probable that, if entering the circulation and systemically distributed throughout the body, it can contribute to these adverse effects in susceptible individuals [111].

7.2. Efficacité des vaccins à ARNm

Pour l'évaluation de l'efficacité de l'ARNm-1273, les principaux critères d'évaluation du vaccin étaient l'efficacité à prévenir l'infection symptomatique au COVID-19 après 14 jours après la deuxième dose de vaccin. Comme critère d'évaluation secondaire, la prévention de l'infection grave au COVID-19 avec des symptômes persistants a été utilisée. Les résultats après vaccination montrent que 11 cas de COVID-19 étaient présents dans le groupe vacciné et 185 cas dans le groupe placebo, indiquant une efficacité de 94,1 % du vaccin à ARNm-1273 pour traiter le COVID symptomatique-19 . Pour les critères d'évaluation secondaires d'efficacité, une évaluation de la prévention du COVID grave-19 a été réalisée. Les résultats ont indiqué une efficacité de 100 % du vaccin puisque 30 participants atteints d’une infection virale appartenaient au groupe placebo. Une étude menée au Qatar a montré l'efficacité du vaccin (VE) à ARNm-1273 95,7 % contre une infection grave, critique ou mortelle au COVID-19. Après 14 jours ou plus de la première dose, l'efficacité était de 88,1 % contre la variante B.1.1.7 (alpha) et de 100 % après la deuxième dose. 61,3 % et 96,4 % d’EV ont été rapportés après la première et la deuxième doses d’immunisation contre la souche B.1.351 (bêta). Par conséquent, le vaccin est assez efficace à la fois contre la souche, qu’elle soit symptomatique ou asymptomatique, et contre toute hospitalisation et décès liés au COVID-19, même après une seule dose [112].

L'efficacité (VE) du vaccin BNT162b2 contre le COVID confirmé-19 apparaissant au moins 7 jours après la deuxième dose chez les individus qui étaient exempts de signes virologiques ou sérologiques d'infection par le SRAS-CoV-2 était la première primaire point final. Le deuxième critère d'évaluation principal mesurait l'efficacité chez les participants avec et sans preuve d'infection antérieure et la prévention d'une infection grave au COVID-19. Dans une recherche portant sur un total de 36 523 personnes, 8 cas de COVID-19 commençant 7 jours après la deuxième dose se sont produits dans le groupe vacciné, contre 162 cas dans le groupe placebo. Cela montre 95 % de l’efficacité du vaccin. Cependant, l’EV observée contre la maladie virale était de 52 % entre la première et la deuxième dose, et elle était de 91 % dans les 7 premiers jours suivant la dose 2, atteignant une efficacité complète contre la maladie avec un début au moins 7 jours après la dose 2. Seulement 1 des 10 cas graves de COVID-19 observés après la première dose se sont produits dans le groupe qui a reçu la vaccination. Cette observation est conforme à l’excellente efficacité globale contre tous les patients COVID-19. Deux cas d'infection ont été constatés chez les vaccinés parmi les patients hypertendus et 44 cas dans le groupe placebo. Ce cas rapporte 94,6 % d’efficacité du vaccin chez les patients hypertendus. Ainsi, le vaccin BNT162b2 répond aux critères d’efficacité primaires et secondaires chez les participants vaccinés (113). Hormis l'infection par le SRAS-CoV-2, avec une dose unique du vaccin BNT162b2, l'efficacité vaccinale prévue contre la maladie symptomatique avec la variante delta (B.1.617.2) était d'environ 36 %. Après deux doses, l’EV était d’environ 88 pour cent [114].

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8. Défis réglementaires

La science réglementaire est le fondement sur lequel les décisions réglementaires sont prises. Son objectif principal est de développer de nouvelles méthodes, outils et normes pour évaluer la sécurité, l'efficacité, la qualité et la performance des produits réglementés à toutes les étapes de leur cycle de vie [115]. Les vaccins à ARNm sont confrontés aux mêmes types d'obstacles réglementaires que tout autre type de vaccin, notamment la nécessité de prouver leur sécurité et leur efficacité dans les études précliniques, les essais cliniques et la surveillance post-commercialisation, ainsi que de maintenir des normes élevées pour la matières premières utilisées dans la production et cohérence de la fabrication. Les tests de vaccins reposent en grande partie sur la fiabilité et la reproductibilité des enzymes, des nucléotides et des modèles d'ADN linéaire (116). Les composants bruts, tels que les lipides, doivent être strictement réglementés et leur pureté doit être prouvée. Les bonnes pratiques de fabrication actuelles (cGMP) doivent être suivies lors de la création du modèle d'ADN linéaire. Pour garantir que la substance médicamenteuse est de la plus haute qualité, il est essentiel de surveiller le pourcentage d’ARNm coiffé et polyadénylé, le nombre de transcrits courts et la présence d’ARN double brin. La polyadénylation et le coiffage de l'extrémité 50 de l'ARNm assurent la stabilité et une traduction efficace [21]. L'efficacité de la traduction est étroitement liée à la queue poly (A) [114]. Quantifier la quantité d’ARNm encapsulée dans la particule et déterminer la distribution granulométrique des particules est essentiel pour le produit médicamenteux, car cela permet au fabricant de garantir l’uniformité de la fabrication. La surveillance est généralement effectuée sur un certain nombre de caractéristiques, notamment celles relatives à la stabilité, à l'identité et à la stérilité. L’un des problèmes pour les développeurs de vaccins, les régulateurs et les utilisateurs est la stabilité thermique des vaccins à ARNm [115]. Les vaccins conventionnels sont soumis à des tests de résistance, notamment une exposition prolongée à des températures élevées, afin de déterminer leur stabilité dans diverses circonstances de stockage. Cela doit également être réalisé pour les vaccins à ARNm, où il est nécessaire d’évaluer non seulement la stabilité de la molécule d’ARNm mais également la préservation de la structure de la particule vaccinale elle-même. Les protocoles de test d’intégrité des composants individuels de l’ARNm dans les vaccins à ARNm multi-composants doivent encore être développés. L'identification d'un vaccin à base d'acide nucléique est déterminée par sa séquence. En général, la séquence du premier plasmide d’ADN utilisé comme matrice est suffisante pour les vaccinations par ARNm. En effet, l’ADN est instantanément traduit en ARN. On ne sait pas que le séquençage de l’ARNm, soit directement, soit en le convertissant en ADNc puis en séquençant cet ADN, fournit des informations supplémentaires. Même si les taux d'erreur des ARN polymérases sont nettement supérieurs à ceux des ADN polymérases, les taux d'erreur indiqués de 1 erreur tous les 104 à 105 nucléotides seraient difficiles à détecter dans l'ARN en raison de la nature aléatoire des erreurs. D’après les recherches actuelles suggérant que les vaccins à ARNm confèrent une immunité protectrice dans les modèles animaux, ce taux d’erreur ne semble pas altérer la formation d’un antigène immunogène. La quantification des lipides peut être réalisée par LC-MS/MS [116]. Si la protéine est traduite trop rapidement, elle risque de ne pas se replier correctement en un antigène fonctionnel, ce qui peut avoir pour conséquence involontaire de diminuer l’efficacité du vaccin.

9. Discussion

En 2021, les vaccins à ARNm ont attiré l'attention en raison de leur position critique dans la réaction de l'industrie pharmaceutique face au COVID-19. Contrairement aux vaccins viraux traditionnels, qui utilisent des copies affaiblies et non réplicatives de virus pour afficher des antigènes et provoquer une réponse immunitaire, la stratégie d'ARNm utilise des molécules d'ARNm simple brin optimisées qui peuvent fournir une induction biologique. Une fois que vous avez reçu le vaccin, les cellules l’absorberont, « liront » la séquence d’ARNm et produiront la protéine de pointe. Puisque votre corps manque de protéines qui ressemblent à ce pic, votre système immunitaire l’interprète comme nocif et lance une attaque contre lui. De plus, si vous êtes infecté ultérieurement par le coronavirus, le système immunitaire se souvient de la protéine Spike et la reconnaît même. Le rythme remarquable auquel les deux premiers vaccins COVID-19 ont été développés et rendus publics aux États-Unis conforte l'idée selon laquelle les vaccins à ARNm de Pfizer et Moderna ont reçu une autorisation d'utilisation d'urgence de la FDA en décembre 2020-moins de un an après que des scientifiques chinois ont annoncé la composition génétique du coronavirus. Le principal avantage des technologies vaccinales basées sur l'ARNm est leur potentiel à être rapidement modifié pour diverses maladies puisque le traitement de l'antigène cible est « externalisé » vers les cellules hôtes, ce qui signifie que seul le code génétique de l'antigène est utilisé pour concevoir un vaccin. candidat. Le temps entre le gouvernement chinois échangeant sa structure génétique du SRAS-CoV-2 et le transport par Moderna de son candidat vaccin aux National Institutes of Health (NIH) aux États-Unis pour des études de phase un n'a été que de 44 jours. Historiquement, les vaccins à ARNm n'ont pas obtenu l'autorisation réglementaire pour une utilisation chez l'humanité en raison d'un manque perçu d'essais cliniques pour cette méthode, ainsi que de défis techniques liés à la stabilité et à la distribution du produit. Avec une telle augmentation du nombre de vaccins à ARNm sur le marché, des conseils plus précis pour aider au développement et à l’évaluation de nouveaux vaccins à ARNm sont possibles. Le contrôle est un autre domaine dans lequel la science des vaccins à ARNm en est à ses balbutiements. Il n’existe actuellement aucune directive officielle de la Food and Drug Administration des États-Unis ou de l’Agence européenne des médicaments concernant les vaccins à ARNm, même si les médicaments sont suffisamment sûrs pour des essais cliniques majeurs.

10. Remarques finales et perspectives d’avenir

Avant 2020, l’ARNm n’était pas un terme scientifique bien connu dans le monde des vaccins. Plus d’un an après le début de la catastrophique pandémie mondiale de COVID-19, les programmes cliniques basés sur l’ARNm ont connu une augmentation substantielle du soutien, tant de la part du grand public que des grandes sociétés pharmaceutiques. Plus de 80 millions d'Américains ont été vaccinés contre le SRAS CoV-2-le virus responsable du COVID-19, grâce aux possibilités révolutionnaires de la technologie de l'ARNm. "Le domaine des vaccins a été transformé et avancé à jamais grâce au COVID-19", déclare Dan Barouch, MD, Ph.D., directeur du Centre de virologie et de recherche sur les vaccins à la Harvard Medical School. Surtout dans le cas du vaccin COVID-19, le brin d'ARNm est conçu pour produire la « protéine de pointe » unique du coronavirus, qui produit une réponse immunitaire qui pourrait protéger contre l'infection par le virus lui-même. Les vaccins développés par Moderna et Pfizer/BioNTech ont été les seuls vaccins à base d'ARNm à obtenir l'approbation d'urgence des principaux régulateurs, et des preuves concrètes du lancement mondial du COVID-19 seraient essentielles pour justifier leur efficacité à long terme. et des dispositifs de sécurité contre le coronavirus et certains autres agents viraux. La délivrance d’ARNm basée sur les exosomes sera également l’avenir des thérapies basées sur l’ARNm (117,118). Principalement à mesure que les implications de la technologie basée sur l'ARNm deviennent évidentes à mesure que ces vaccins de première génération commencent à être déployés à l'échelle mondiale, on assiste actuellement à un boom de la recherche clinique sur l'ARNm pour les maladies infectieuses, et les chercheurs de l'industrie anticipent un intérêt croissant pour les plateformes d'ARNm pour d'autres domaines thérapeutiques. , en particulier l'oncologie, mais même des maladies auto-immunes et des gènes neurodés rares.

Les références

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