La technologie de l’ARNm a changé le développement du vaccin contre le coronavirus. Juste deux jours; c’est le temps qu’il a fallu aux équipes de Moderna pour concevoir leur vaccin contre le coronavirus, et depuis que le chiffre a été révélé dans un rapport du New York Times, il n’a cessé de surprendre. Pas étonnant: nous parlons de l’un des développements technologiques les plus importants de la décennie, une étape clé pour ce qui pourrait être l’un des grands jalons de l’histoire de la science et cela a été fait en seulement 48 heures. Comment l’ont-ils fait?
Bienvenue dans le monde de la technologie ARNm
Ces vaccins sont basés sur l’ARN messager. L’ARNm est un morceau d’acide ribonucléique qui transporte des informations sur la séquence d’acides aminés d’une protéine particulière de l’ADN, où toutes ces informations sont stockées, au ribosome, l’endroit dans la cellule où les différentes protéines sont synthétisées. Pour faire un parallèle: l’ARNm serait la «clé USB» utilisée par les cellules pour transférer les informations de l’ordinateur (ADN) vers l’imprimante (ribosome).
Au fur et à mesure que notre capacité à produire de l’ARN synthétique s’améliorait, les scientifiques se sont demandé si nous pouvions «changer» la cellule avec une clé USB fabriquée par nous. C’est si nous pouvions «infiltrer» une chaîne d’acide ribonucléique et inciter les ribosomes à produire les protéines que nous voulions. Cela a été réalisé pour la première fois chez des souris dans les laboratoires de l’Université du Wisconsin en 1990.
Cela a ouvert la porte à l’utilisation de notre propre corps pour fabriquer «des anticorps pour vacciner contre les infections, des enzymes pour inverser les maladies rares ou des agents de croissance pour réparer les tissus cardiaques endommagés. Cependant, mettre l’idée en pratique était beaucoup plus difficile qu’il n’y paraissait. Après tout, nous ne pouvons pas aller cellule par cellule dans le corps en injectant l’ARN synthétique pour fabriquer ce que nous voulons, et verser de grandes quantités de cet ARN dans la circulation sanguine pourrait déclencher une réponse immunitaire massive et très dangereuse.
En 2005, Katalin Karikó et Drew Weissman ont découvert un moyen de «masquer» l’ARN du système immunitaire. Ainsi, les instructions synthétiques pourraient voyager à travers le corps et dans les cellules sans produire de réactions immunitaires. Deux des vaccins les plus efficaces contre le coronavirus travaillent sur ce brevet: Moderna et Pfizer.
Comment programmer facilement un vaccin?
Lorsque Moderna est apparu, les chercheurs cherchaient simplement un moyen rapide de reprogrammer les cellules adultes et de les transformer en cellules souches. Mais ils se sont vite rendu compte qu’ils disposaient d’un outil beaucoup plus puissant. Le problème maintenant est qu’ils avaient trop de possibilités. Du coup, ils avaient le pouvoir de programmer la machinerie moléculaire des cellules; cependant, il y avait tout à faire.
Et cela, dans une industrie comme la biotechnologie, qui a une très longue histoire, était un énorme problème. Ce ne serait pas la première fois qu’une entreprise commençait à développer une technologie performante et ferait faillite avant de pouvoir la voir devenir une réalité. Ainsi, quand ils se sont mis au travail, ils ont fait ce que tout informaticien ferait face à un nouveau langage de programmation: une bibliothèque.
Autrement dit, ils ont créé un ensemble d ‘«implémentations fonctionnelles codées» qui leur permettraient d’écrire et de concevoir de petits programmes génomiques (l’ARNm synthétique) rapidement et facilement. Cela exigeait de savoir comment les ribosomes lisent et synthétisent les protéines; apprendre le «langage machine» de l’ARNm et trouver un moyen d’écrire les instructions que nous voulons et de les «compiler» en ARN synthétique.
Ils l’ont fait, et le meilleur exemple est leur vaccin contre le coronavirus. Le 10 janvier 2020, le premier séquençage du génome du SRAS-CoV-2 a été rendu public et la description de la protéine de pointe était déjà là. En raison de ses caractéristiques particulières, cette protéine serait la cible du vaccin: si elles pouvaient amener les cellules à la produire, le système immunitaire pourrait l’identifier et générer une immunité.
Moderna «seul» devait se mettre au travail. Et, comme je l’ai dit dans l’introduction, il a fallu deux jours pour concevoir l’instruction ARN qui permettrait aux cellules de produire la protéine de pointe du coronavirus. La partie la plus difficile est restée, celle qui les a occupés pendant le reste de l’année: vérifier que ce petit programme d’ARNm «masqué» pouvait être administré de manière sûre et efficace. Et précisément à cause de cela, cela va bien au-delà du coronavirus. S’ils réussissent, ils mettront à l’épreuve la puissance d’un système qui peut changer la médecine telle que nous la connaissons.
