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Comment développe-t-on un vaccin ?
Un vaccin sert à entraîner le système immunitaire à lutter contre un microbe qui peut provoquer une maladie grave ou mortelle. Le microbe peut être un virus, une bactérie ou même un parasite (dans le cas de la malaria, par exemple). Quelques heures après l’injection d’une dose de vaccin, les globules blancs spécialisés du système immunitaire – lymphocytes B et lymphocytes T – sont déjà activés. Et après environ 15 jours, les lymphocytes B libèrent dans le sang des anticorps capables de se fixer sur le microbe ciblé par le vaccin. Certains de ces anticorps neutralisent le microbe pour l’empêcher d’entrer dans les cellules humaines. D’autre part, des lymphocytes T (dits «tueurs») entrent en scène pour éliminer les microbes, afin qu’ils ne puissent pas provoquer de maladie ou de complications.
Pour que le système immunitaire puisse produire des lymphocytes B et T efficaces contre un microbe donné, il doit apprendre à reconnaître certains éléments caractéristiques de ce microbe: ce sont souvent des protéines spécifiques disposées sur la surface du microbe. Un vaccin contient toujours au moins ces éléments caractéristiques du microbe ciblé, qui peuvent être présentés au système immunitaire de plusieurs manières.
- Vaccins contenant le microbe en entier, sous forme atténuée. On parle de forme «atténuée» lorsqu’on manipule le microbe pour le rendre moins agressif, par exemple en réduisant sa capacité à se multiplier. C'est la méthode la plus efficace, mais aussi celle qui demande le plus de précautions. Les vaccins vivants atténués miment l’immunité naturelle, et déclenchent une réponse immunitaire plus forte et prolongée: après 1 ou 2 doses, ils ne nécessitent pas de vaccination de rappel. Leur inconvénient principal est de ne pas pouvoir être administré (sauf exceptions) aux personnes dont le système immunitaire est affaibli par certaines maladies ou traitements médicaux.
Les vaccins vivants atténués (ROR : Rougeole-Oreillons-Rubéole, varicelle, zona, fièvre jaune, rotavirus).
- Vaccins contenant le microbe en entier, sous forme inactivée. Le microbe est tué; il est totalement incapable de se multiplier et donc de provoquer une maladie. Les vaccins entiers inactivés sont généralement moins efficaces que les vaccins vivants atténués; ils nécessitent souvent plusieurs doses ou des rappels. Leur principal avantage est d’induire très peu d’effets secondaires, et de pouvoir être administré même aux personnes dont le système immunitaire est affaibli.
Les vaccins entiers inactivés (polio, hépatite A, méningo-encéphalite à tiques)
- Vaccins purifiés ne contenant qu’un ou plusieurs fragments du microbe. Ces vaccins contiennent uniquement les éléments du microbe qui sont nécessaires à sa reconnaissance par le système immunitaire pour une bonne protection. Ces vaccins ont l’avantage de stimuler le système immunitaire de manière très ciblée. Leur tolérance est donc excellente, mais des rappels sont souvent nécessaires.
Les vaccins purifiés (diphtérie, tétanos, coqueluche, hépatite B, HPV, grippe, etc.)
- Vaccins conjugués contenant uniquement les sucres complexes (polysaccharides) de la capsule du microbe, fixés à une protéine de transport pour être mieux reconnus par le système immunitaire. Plusieurs injections sont parfois nécessaires à obtenir l’immunité, qui ne dure parfois que quelques années.
Les vaccins conjugués (Hib, pneumococoques, méningocoques)
- Vaccins «par vecteur» : un morceau important du microbe est inséré dans un virus ou dans une bactérie ne provoquant pas de maladie chez l’humain. Ces «vecteurs» sont choisis pour que leur multiplication soit limitée dans le corps humain afin de ne pas provoquer d’infection, mais pas trop limitée pour stimuler quand même une réponse immunitaire. Il s’agit d’une technique récente qui a déjà fait ses preuves pour la vaccination contre la maladie d’Ebola et contre certains cancers; elle est actuellement testée contre COVID-19.
- De nouvelles techniques de conception de vaccins, encore inédites chez l’être humain, sont actuellement testées, notamment pour obtenir un vaccin contre le SARS-CoV-2 qui provoque COVID-19. Par exemple, par injection direct d’un fragment du matériel génétique du microbe (ARN ou ADN), englobé dans une goutte d’huile (liposome).
Sauf pour les vaccins vivants atténués, presque tous les vaccins sont complétés par des adjuvants qui améliorent et prolongent leur efficacité.
Par quelles étapes doivent passer les candidats-vaccins avant de pouvoir être utilisés ?
Une fois un candidat-vaccin développé (voir ci-dessus), il doit passer par plusieurs phases de développement.
Les essais précliniques (sur des animaux) sont généralement réalisés sur des rongeurs, puis sur des singes. C’est une étape indispensable pour sélectionner les meilleurs candidats et éviter d’administrer à des humains des vaccins inefficaces ou qui seraient trop inflammatoires. Ces essais peuvent souvent donner d'excellents résultats chez l’animal, mais pas forcément ensuite chez l’être humain.
Les essais cliniques (chez l’humain) se déroulent en quatre phases:
- Les essais de Phase I ont lieu généralement sur quelques dizaines de volontaires. Ils ont pour but d’observer les éventuels effets secondaires très fréquents (en comparant avec un placebo ou un vaccin connu). Ils permettent aussi de déterminer la meilleure dose de vaccin expérimental, en mesurant les anticorps produits par les volontaires.
- Les essais de Phase II élargissent les connaissances, en incluant plusieurs centaines ou milliers de volontaires, dans plusieurs centres cliniques différents. Les volontaires sont suivis pendant plusieurs mois, notamment pour observer l’évolution dans le sang de leurs taux d’anticorps ou de lymphocytes B et T. Cette étape permet d’étudier les détails de la réponse immunitaire, de préciser les schémas d’administration (nombre de doses, etc.), et d’identifier les effets secondaires fréquents.
- Les essais de Phase III incluent plusieurs dizaines voire centaines de milliers de volontaires. Ils ont pour but de savoir si le vaccin protège contre la maladie. Il s’agit donc d’observer dans quelle mesure les personnes vaccinées qui sont exposées au microbe résistent à la maladie dans les semaines/mois après la vaccination. Ces essais à large échelle sont les seuls capables de détecter les effets secondaires rares, ainsi que de définir dans quelles classes d’âge ou groupes de population le candidat-vaccin est efficace - ou non.
- Les essais de Phase IV sont réalisés après la commercialisation d’un vaccin pour préciser son utilisation auprès de populations qui n’avaient pas été inclues dans les essais de phase II et III. Il s’agit aussi de vérifier si des effets indésirables très rares, mais graves, surviennent chez les millions de personnes vaccinées.
Qui décide si un vaccin peut être mis sur le marché ?
Pour sa mise sur le marché, un vaccin doit obtenir une homologation par les autorités de régulation responsables de la sécurité des produits pharmaceutiques. Le fabricant doit présenter un dossier complet aux autorités de régulation (Swissmedic en Suisse, l’EMA en Europe, la FDA aux USA… et l’OMS pour le monde entier). Le fabricant doit aussi montrer qu’il est capable de produirele vaccin en toute sécurité et à grande échelle.
Pour qu’un vaccin puisse être produit en masse, les laboratoires qui développent des vaccins doivent souvent s’associer à une ou plusieurs grandes entreprises pharmaceutiques spécialisées qui disposent des moyens techniques nécessaires.
Avant qu’un lot du vaccin soit mis sur le marché, le fabricant doit le soumettre pour approbation à l’autorité de régulation qui contrôle sa qualité, sa sécurité et son action sur le système immunitaire. Ainsi les autorités de régulation sont non seulement responsables d’analyser la sécurité des vaccins, mais aussi d’autoriser leur mise sur le marché.
Qui décide si un vaccin devrait être recommandé, à qui et comment ?
Cette étape est du ressort des autorités de santé chargées des recommandations vaccinales (en Suisse, la Commission fédérale pour les vaccinations et l’OFSP - Office fédéral de la santé publique).
La vaccination contre une maladie est recommandée uniquement si son bénéfice dépasse très largement le risque d'effets indésirables. La décision repose sur un cadre analytique. Contre une même maladie, il est possible d’utiliser plusieurs vaccins qui ont été approuvés par Swissmedic. La Commission fédérale pour les vaccinations peut alors recommander l’utilisation d’un vaccin plutôt qu’un autre, en fonction des caractéristiques de la population. C’est elle qui détermine à qui (âge, facteurs de risques) le vaccin est recommandé, en combien de doses et à quelles fréquences il faut l’administrer, quand il faut un rappel en fonction des risques de maladies dans le pays, etc.
Les autorités de santé (OFSP) sont aussi chargées de négocier les coûts du vaccin avec les producteurs.
Toutes les phases du développement jusqu'à la commercialisation d’un vaccin durent, en moyenne, de 10 à 20 ans – et parfois même plus.
Mais lorsqu’il y a urgence, il est possible de raccourcir ces délais, comme cela a été fait dans le développement de vaccins contre la maladie d’Ebola. Pour qu’un candidat-vaccin passe par toutes les phases décrites ci-dessus sans «brûler les étapes», il faut au minimum 12 à 18 mois.