Vaccins à ADN vs. ARNm : similitudes et différences

Vaccins à ADN vs. ARNm : similitudes et différences

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Les vaccins à ADN et à ARN utilisent du matériel génétique pour fournir des informations aux cellules humaines et déclencher une réponse immunitaire. Les vaccins à ADN sont sûrs, faciles, abordables à produire et, contrairement aux vaccins à ARN, ils sont stables à température ambiante. Ces attributs les rendent plus prometteurs pour immuniser rapidement les populations, en particulier dans les milieux à ressources limitées.

Les vaccins à ADN utilisent de petites molécules d’ADN circulaires, appelées plasmides, pour introduire un gène provenant d’une bactérie ou d’un virus afin de déclencher une réponse immunitaire.

Par exemple, ZyCoV-D, le vaccin à ADN COVID-19 récemment développé et autorisé en Inde, consiste en un plasmide qui porte un gène qui code pour la protéine de pointe SARS-CoV-2.

Après avoir pénétré dans une cellule humaine, le plasmide doit traverser le cytoplasme, traverser la membrane du noyau et pénétrer dans le noyau de la cellule.

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Les enzymes du noyau convertissent le gène viral ou bactérien que le plasmide porte en ARN messager (ARNm). L’ARNm doit ensuite voyager jusqu’au cytoplasme, où les enzymes se transforment en une protéine bactérienne ou virale.

Le système immunitaire identifie la protéine bactérienne ou virale comme un corps étranger et déclenche une réponse immunitaire.

La réponse a tendance à être graduelle parce que le système immunitaire n’a pas déjà rencontré la protéine bactérienne ou virale.

La vaccination provoque la formation de cellules immunitaires à mémoire. Lorsqu’une infection survient, ces cellules reconnaissent rapidement la bactérie ou le virus et préviennent une maladie grave.

L’ADN plasmidique se dégrade en quelques semaines, mais ces cellules immunitaires à mémoire assurent une immunité continue contre l’agent pathogène.

Vaccins à ADN vs. ARNm : en quoi ils diffèrent

Semblables aux vaccins à ADN, les vaccins à ARNm fournissent du matériel génétique aux cellules humaines pour le synthétiser en une ou plusieurs protéines virales ou bactériennes.

Bien que les vaccins à ADN et à ARNm présentent plusieurs similitudes, il existe des différences notables entre ces vaccins génétiques.

Pour que les vaccins à ADN soient efficaces, l’ADN plasmidique doit traverser la membrane cellulaire, pénétrer dans le cytoplasme, puis atteindre le noyau cellulaire en traversant la membrane du noyau.

En revanche, un vaccin à ARN n’a besoin que de traverser la membrane cellulaire pour entrer dans le cytoplasme. Le cytoplasme contient des enzymes qui utilisent l’information génétique des molécules d’ARNm pour synthétiser les protéines bactériennes ou virales.

Parce que les vaccins à ADN doivent passer par l’étape supplémentaire d’entrer dans le noyau cellulaire, ils produisent une réponse immunitaire beaucoup plus faible que les vaccins à ARNm.

Cependant, un seul ADN plasmidique peut produire de nombreuses copies d’ARNm. Une fois qu’un ADN plasmidique pénètre dans le noyau, il peut produire plus de protéines bactériennes ou virales qu’une seule molécule d’un vaccin à ARNm.

S’adressant à Medical News Today, le Dr Margaret Liu, présidente du conseil d’administration de l’International Society for Vaccines, a noté que les vaccins à ADN ne sont « intrinsèquement pas aussi immunostimulants que l’ARNm. [vaccines], mais [it is] pas clair [that] c’est un inconvénient, car l’inflammation des vaccins à ARNm peut limiter leurs applications.

Alors que les gens peuvent tolérer l’inflammation des muscles et d’autres effets secondaires que les vaccins à ARN provoquent dans le contexte de la pandémie de COVID-19, ces effets secondaires peuvent limiter leur utilisation contre les maladies non pandémiques, a expliqué le Dr Liu.

Les vaccins à ARNm sont fragiles et nécessitent un stockage et un transport à des températures froides ou ultra-froides. En revanche, les vaccins à ADN ont une plus grande stabilité et sont plus faciles à stocker et à transporter que les vaccins à ARNm.

Le Dr Liu a noté que la logistique du stockage et du transport des vaccins à ARNm avait entravé la distribution des vaccins aux pays à faible revenu. Les vaccins à ADN thermostables offrent une alternative viable.

Par exemple, le vaccin à ADN COVID-19 ZyCoV-D reste stable à température ambiante pendant au moins 3 mois et même plus longtemps à 2-8°C (35,6-46,4°F), ce qui le rend inestimable pour les environnements aux ressources limitées.

Cependant, il existe certaines inquiétudes concernant la sécurité des vaccins à ADN. Le Dr Jeremy Kamil, professeur agrégé à la Louisiana State University Health Shreveport : a noté :

« Il y a des inquiétudes réglementaires que l’ADN étranger se recombine ou s’intègre avec notre propre ADN. En fin de compte, la technologie actuelle des vaccins à ARNm a une voie beaucoup plus simple vers le succès car elle peut être directement traduite en protéine et n’a pas besoin d’atteindre le noyau pour que cela se produise.

Avantages par rapport aux vaccins conventionnels

Les vaccins à ADN et à ARNm sont des vaccins génétiques qui présentent de nombreux avantages par rapport aux autres vaccins conventionnels.

Certains vaccins conventionnels utilisent des virus ou des bactéries affaiblis ou inactivés pour stimuler le système immunitaire. L’utilisation d’agents pathogènes inactivés ou tués peut entraîner une réponse immunitaire plus faible que souhaitée.

Les vaccins à sous-unités recombinantes utilisent des protéines virales ou bactériennes synthétisées par des levures ou des bactéries. Les vaccins sous-unitaires ne produisent pas une forte réponse immunitaire et nécessitent souvent plusieurs injections de rappel. De plus, la conception et la production de vaccins sous-unitaires peuvent être longues et difficiles.

Contrairement aux vaccins utilisant des agents pathogènes affaiblis, les vaccins à ADN et à ARN ne contiennent que les informations nécessaires à la production d’une ou plusieurs protéines bactériennes ou virales et ne peuvent pas générer l’intégralité de l’agent pathogène. De plus, les vaccins génétiques activent tous les composants du système immunitaire pour offrir une meilleure protection que les agents pathogènes inactivés et les vaccins sous-unitaires.

De plus, le processus de fabrication des vaccins à ADN et à ARN est peu coûteux et plus simple que celui des vaccins sous-unitaires et autres vaccins conventionnels. De plus, il est possible de fabriquer des vaccins à ADN et à ARN à grande échelle.

Les vaccins à ADN et à ARN utilisent des brins d’ADN ou d’ARN qui portent des informations sur la protéine bactérienne ou virale souhaitée. Les fabricants peuvent les synthétiser à partir de zéro à l’aide d’un processus chimique, ce qui signifie qu’ils peuvent adapter rapidement le processus de fabrication de vaccins à ADN et à ARN pour répondre à l’émergence d’une nouvelle variante ou d’un nouveau virus.

Vaccins à ADN : perspectives

Les scientifiques ont mené des recherches considérables au cours des 3 dernières décennies pour répondre aux préoccupations concernant la réponse immunitaire limitée évoquée par les vaccins à ADN. Ces approches comprennent l’amélioration de la stabilité du plasmide pour ralentir sa dégradation, la modification de la séquence d’ADN pour augmenter les niveaux d’expression des protéines et l’utilisation d’adjuvants pour améliorer la réponse immunitaire produite par le vaccin.

De nombreuses recherches se sont également concentrées sur l’amélioration des méthodes d’administration des vaccins à ADN afin de produire une réponse immunitaire plus puissante. Alors que les approches conventionnelles consistent à injecter le vaccin à ADN sous la peau ou dans le muscle, les chercheurs étudient certaines méthodes sans injection.

Jusqu’à récemment, les vaccins à ADN n’étaient approuvés que pour un usage vétérinaire en raison de la réponse immunitaire limitée générée chez l’homme. Le vaccin à ADN COVID-19 développé par Zydus Cadila est le premier vaccin à ADN à recevoir l’approbation pour une utilisation chez l’homme et représente une avancée significative pour les vaccins à ADN.

Notamment, l’administration du vaccin ZyCoV-D implique l’utilisation d’un dispositif simple et sans aiguille qui utilise une pression élevée pour aider le vaccin à pénétrer à travers la surface de la peau.

Plusieurs essais humains sont actuellement en cours pour évaluer le potentiel de candidats vaccins à ADN contre diverses maladies infectieuses. Il s’agit notamment des vaccins contre les maladies infectieuses causées par le VIH, le virus Ebola, le virus Zika, la grippe, le virus de l’herpès et le virus du papillome humain.

Les chercheurs étudient également des vaccins à ADN contre divers types de cancer, notamment le cancer du pancréas, du sein et du col de l’utérus. Les cellules tumorales expriment des protéines différentes de celles des cellules saines, et les vaccins à ADN peuvent apprendre au système immunitaire à reconnaître et à éliminer les cellules tumorales.

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