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Il n'y a pas encore de vaccin disponible contre le nouveau coronavirus SARS-CoV-2 qui provoque la maladie COVID-19. Mais plus de 120 candidats vaccins sont actuellement évalués en laboratoire, d'abord sur des animaux et, pour certains, sur des êtres humains volontaires. Ces tests doivent permettre de préciser la sécurité des candidats-vaccins et leur capacité à déclencher une réponse immunitaire en fonction de la dose injectée.
Les principales étapes nécessaires à élaborer et tester un vaccin sont décrites sur la page > Développement d'un vaccin
Anticorps se fixant sur les spicules d'un coronavirus.
Image: modifié d'après HFCM Communicatie, Licence Creative Commons
Pourquoi est-il compliqué de développer un vaccin contre le COVID‑19 ?
Le développement d’un vaccin qui soit démontré sûr et efficace avant son administration à des millions ou des milliards de personnes est toujours complexe – et donc lent. Mais des défis particuliers sont liés au COVID-19 :
1. Les particularités des coronavirus
Certains vaccins sont particulièrement difficiles à développer, et c’est le cas pour les vaccins contre les coronavirus. Quatre souches de coronavirus circulent de manière endémique chez l’humain, provoquant des infections respiratoires bénignes. Deux autres souches se sont montrées beaucoup plus virulentes, provoquant des pneumonies et des insuffisances respiratoires sévères, voire mortelles : le SARS-CoV-1 en 2002-2004, et le MERS-CoV en 2012. Le nouveau virus responsable du COVID-19 (le SARS-CoV-2) appartient à ce deuxième groupe.
Il n’existe pas encore de vaccin commercialisé contre un coronavirus.
Une des particularités des coronavirus est d’infecter en premier lieu les muqueuses du nez et de la gorge. Parfois, les défenses immunitaires innées permettent de les stopper à ce niveau. C’est ainsi que la plupart des malades du COVID-19 n’ont que des symptômes ORL plus ou moins marqués. Mais si les coronavirus ne sont pas stoppés dans la sphère ORL, ils peuvent passer dans les poumons, puis dans le sang. Ils peuvent alors diffuser vers d’autres organes dont les cellules expriment les récepteurs aux virus (le cœur, les reins et les vaisseaux sanguins du corps entier, y compris du cerveau). C’est malheureusement le cas du virus responsable du COVID-19.
Pour se protéger contre toutes les formes de COVID-19, et donc aussi contre le risque de transmission, il faudrait disposer de vaccins capables d’induire et de maintenir des réponses immunitaires assez fortes et permanentes au niveau des muqueuses du nez et de la gorge. Or, l'induction d'une immunité totale (dite «stérilisante») n’a encore jamais été obtenue par un vaccin.
Peut-être faudra-t-il se contenter de vaccins capables de protéger uniquement contre les complications du COVID-19, c’est-à-dire de freiner la multiplication et la dissémination du virus aux autres organes. C’est bien sûr très important. Mais un tel vaccin serait a priori inutile pour les 8 personnes sur 10 qui ne développent pas de complications. De plus, un tel vaccin exigerait une excellente sécurité vaccinale, sans garantir un arrêt de la contagion, puisque les virus auraient toujours la possibilité de se multiplier dans le nez et la gorge.
2. Le choix des antigènes à inclure dans les vaccins
Sur leur surface, les coronavirus arborent des spicules (protéine S ou Spike) avec lesquelles ils s’attachent aux récepteurs des cellules humaines – les clefs qui leur ouvrent la porte d'entrée. Heureusement, ces protéines S sont bien reconnues par le système immunitaire humain – qui y réagit en induisant des lymphocytes B producteurs d’anticorps et des lymphocytes T capables de détruire les cellules infectées. Ceci est vrai pour toutes les souches de coronavirus, y compris le SARS-CoV-1, le MERS-CoV, et le SARS-CoV-2 responsable du COVID-19.
Ces spicules (antigènes vaccinaux) vont donc se trouver, d’une façon ou d’une autre, dans tous les candidats-vaccins (vivants atténués, inactivés, portés par des vecteurs viraux, ou codés par leur ARN).
3. Le choix des défenses immunitaires à induire
Les modèles animaux ont montré que, suite à une vaccination contre le SARS-CoV-1, la protection corrélait au mieux avec le taux d’anticorps neutralisants (= capables de neutraliser l’entrée des virus dans les cellules) dirigés contre la protéine S – même si des anticorps contre d’autres antigènes peuvent aussi y parvenir. Ainsi, induire des taux élevés d’anticorps neutralisants semble être une bonne stratégie – et c'est la stratégie utilisée par de nombreux candidats-vaccins.
Malheureusement, il est difficile (impossible?) d’induire seulement des anticorps neutralisants. Or, les anticorps se fixant aux virus sans pour autant les neutraliser peuvent être dangereux (voir ci-dessous). Le rapport entre les anticorps neutralisants/non neutralisants pourrait donc être essentiel.
Certaines études chez l’animal ont montré que la protection contre le SARS-CoV-1 (ou le COVID-19) pouvait aussi être atteinte par des vaccins induisant essentiellement des lymphocytes T contre les protéines internes du virus. Il est probable que ces vaccins agissent essentiellement contre les complications. Ainsi, certains candidats-vaccins visent essentiellement la production de réponses lymphocytaires T, même si, à ce jour, aucun des vaccins utilisés contre des virus ne protège essentiellement grâce à ce type de réponse cellulaire.
4. La difficulté d’induire de bonnes réponses vaccinales chez les personnes vulnérables
Induire des réponses vaccinales protectrices chez de jeunes volontaires en bonne santé est déjà un défi. Mais il est encore plus difficile d'induire ces réponses chez des personnes fragilisées par le grand âge, l’obésité, la maladie ou les traitements médicaux qui freinent les défenses immunitaires – le vaccin contre la grippe nous le rappelle chaque année. Des vaccins avec des adjuvants particulièrement efficaces sont souvent nécessaires pour protéger ces populations vulnérables.
5. Le risque d’un vaccin qui augmenterait la sévérité du COVID-19
Le COVID-19 est encore mal connu, mais sa sévérité provient clairement de réponses immunitaires inappropriées, excessives et/ou inadéquates. Ainsi, de nombreux traitements visent actuellement à freiner plutôt qu’à stimuler les réponses immunitaires/inflammatoires.
Il y a un risque d’induire des anticorps capables de se fixer sur les coronavirus, mais pas à l’endroit qui bloque leur capacité à infecter des cellules (anticorps non neutralisants). Ces anticorps non neutralisants peuvent faciliter l’entrée du virus dans les cellules, au lieu de la bloquer (antibody-dependent enhancement). Ce phénomène a été observé avec le SARS-CoV-1 et le MERS-CoV. Et on suspecte malheureusement qu’il pourrait survenir avec le COVID-19, obligeant à beaucoup de prudence.
Or, les modèles animaux permettant d'évaluer ce risque sont complexes à mettre en oeuvre. Et les études de vaccination classique – qui consistent à vérifier que les vaccins soient bien tolérés en suivant des volontaires pendant quelques semaines ou mois – ne pourront pas répondre à cette question : il faudra soit attendre que ces volontaires vaccinés aient été exposés au SARS-CoV-2, soit les y exposer volontairement, ce qui n’est pas envisageable en l’absence de traitement efficace.
6. La nécessité d’une production de masse, rapide… et à prix abordable pour le monde entier
La production de vaccins à large échelle nécessite une technologie complexe; il faut même souvent construire des usines. C’est la raison pour laquelle l’urgence du COVID-19 pousse les sociétés à commencer la production de masse de leur candidat-vaccin avant même de savoir s’il sera efficace et bien toléré.
Quand peut-on espérer disposer d’un vaccin contre le COVID-19 ?
À moins de renoncer aux études ayant pour but de démontrer la sécurité et l’efficacité d’un vaccin sur un nombre suffisants de personnes, le délai souvent mentionné de 12-18 mois (soit en 2021) semble un minimum pour mettre au point un vaccin selon la clause d’urgence – soit avant son approbation officielle par les autorités réglementaires.
Rappelons qu’habituellement cette durée atteint au moins 10 ans, si ce n’est plus…
Les candidats-vaccins suivants sont actuellement testés chez l'humain (source: clinicaltrials.gov) :
Vaccins vivants atténués :
Aucun encore
Vaccins inactivés :
Sponsor: Sinovac Research and Development
Catégorie du vaccin: virus inactivé
Description du vaccin: virus SARS-CoV-2 inactivé, avec des sels d’aluminium
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 144 (phase Ⅰ) et 600 (phase Ⅱ)
Résultats: http://www.sinovacbio.com/
Sponsor: Henan Provincial Center for Disease Control and Prevention
Catégorie du vaccin: virus inactivé
Description du vaccin: virus SARS-CoV-2 inactivé
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 216 (phase Ⅰ) et 876 (phase Ⅱ)
Résultats: http://www.chinacdc.cn/en/
Vaccins sous unitaires/purifiés :
Sponsor: Novavax
Catégorie du vaccin: protéines recombinantes
Description du vaccin: nanoparticules contenant des protéines (avec ou sans adjuvant Matrix-M)
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 131
Résultats: http://ir.novavax.com/press-releases
Vaccins à vecteur :
Sponsor: CanSino Biologics
Catégorie du vaccin: vecteur vaccinal
Description du vaccin: adénovirus humain de type 5 inactivé, exprimant la protéine Spike du SARS-CoV-2
Type d'essai: phase I et phase II
Nombre de personnes prévues: 108 (phase I) et 375 (phase II)
Sponsor: University of Oxford (Astra Zeneca)
Catégorie du vaccin: vecteur vaccinal
Description du vaccin: adénovirus du chimpanzé exprimant la protéine Spike du SARS-CoV-2
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 1090
Sponsor: Shenzhen Geno-Immune Medical Institute
Catégorie du vaccin: cellules recombinantes
Description du vaccin: modification des cellules dendritiques par un vecteur (lentivirus) exprimant un minigène synthétique basé sur des extraits de protéines virales du SARS-CoV-2; ce vaccin est aussi administré avec des lymphocytes T recombinants spécifiques aux antigènes du SARS-CoV-2
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 100
Résultats: http://szgimi.org/en/news.php
Sponsor: Shenzhen Geno-Immune Medical Institute
Catégorie du vaccin: cellules recombinantes
Description du vaccin: cellules présentatrices d'antigènes artificielles, préparées en utilisant un lentivirus qui comprend des gènes immunomodulateurs et des minigènes de SARS-CoV-2
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 100
Résultats: http://szgimi.org/en/news.php
Sponsor: Symvivo Corporation
Catégorie du vaccin: bactéries modifiées génétiquement
Description du vaccin: transfection des cellules épithéliales du côlon avec une solution orale contenant entre 1 et 10 milliards de Bifidobacterium longum (une bactérie commune dans l’intestin humain), dans laquelle a été inséré un plasmide d’ADN qui contient la séquence ADN de la protéine Spike du SARS-CoV-2
Type d'essai: phase I
Nombre de personnes prévues: 63
Résultats: https://www.symvivo.com/
Vaccins génétiques (ADN, ARN) :
Sponsor: Inovio Pharmaceuticals
Catégorie du vaccin: ADN du SARS-CoV-2
Description du vaccin: Plasmide d'ADN codant pour la protéine Spike, délivré par électroporation
Type d'essai: phase I
Nombre de personnes prévues: 40 participants
Sponsor: National Institute of Allergy and Infectious Diseases (Moderna)
Catégorie du vaccin: ARN messager du SARS-CoV-2
Description du vaccin: ARNm codant pour la protéine Spike du SARS-CoV-2, encapsulé dans une nanoparticule lipidique
Type d'essai: phase I
Nombre de personnes prévues: 105
Sponsor: BioNTech RNA Pharmaceuticals
Catégorie du vaccin: ARN messager du SARS-CoV-2
Description du vaccin: ARNm codant pour la protéine Spike du SARS-CoV-2, encapsulé dans une nanoparticule lipidique
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 196
Résultats: https://investors.biontech.de/press-releases
Vaccinations passives (transfert d’anticorps) :
Sponsor: Immunitor
Catégorie du vaccin: anticorps
Description du vaccin: plasma sanguin de personnes convalescentes
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 20
Résultats: http://www.immunitor.com/news.php
Autres approches :
Sponsor: Aivita Biomedical
Catégorie du vaccin: cellules dendritiques porteuses d'antigènes du SARS-CoV-2
Description du vaccin: Les monocytes contenus dans le sang des volontaires sont isolés puis différenciés en cellules dendritiques; ces dernières sont ensuite incubées pendant 18-24 heures avec des antigènes du SARS-CoV-2, puis injectées comme vaccin.
Type d'essai: phase I/II
Nombre de personnes prévues: 180
Résultats: https://aivitabiomedical.com/pressmedia/