Des médias variés ont fait état des résultats encourageants des essais cliniques d’un nouveau vaccin expérimental mis au point par la société de biotechnologie Moderna pour traiter le mélanome, un type agressif de cancer la peau .

Bien qu’il s’agisse potentiellement d’une très bonne nouvelle, il m’est apparu que les titres pouvaient être involontairement trompeurs. Les vaccins que la plupart des gens connaissent préviennent la maladie, alors que ce nouveau vaccin expérimental contre le cancer de la peau traite uniquement les patients déjà malades. Pourquoi l’appelle-t-on un vaccin s’il ne prévient pas le cancer ?

Je suis biochimiste et biologiste moléculaire et j’étudie les rôles que jouent les microbes dans la santé et les maladies. J’enseigne également la génétique du cancer aux étudiants en médecine et je m’intéresse à la manière dont le public comprend la science. Bien que les vaccins préventifs et thérapeutiques soient administrés dans un but différent, ils entraînent tous deux le système immunitaire à reconnaître et à combattre un agent pathogène spécifique à l’origine de la maladie.

Comment fonctionnent les vaccins préventifs ?

La plupart des vaccins sont administrés à des personnes en bonne santé avant qu’elles ne tombent malades afin de prévenir les maladies causées par des virus ou des bactéries. Il s’agit notamment des vaccins qui préviennent la polio, la rougeole, le COVID-19 et de nombreuses autres maladies. Les chercheurs ont également développé des vaccins pour prévenir certains types de cancers causés par des virus tels que les papillomavirus humains et le virus d’Epstein-Barr.

Le système immunitaire reconnaît des entités tels que certains microbes et allergènes qui n’ont pas leur place dans votre organisme et déclenche une série d’événements cellulaires pour les attaquer et les détruire. Ainsi, un virus ou une bactérie qui pénètre dans l’organisme est reconnu comme un élément étranger et déclenche une réponse immunitaire pour combattre l’envahisseur microbien. Il en résulte une mémoire cellulaire qui suscitera une réponse immunitaire encore plus rapide lors de la prochaine intrusion du même microbe.

Le problème est que, parfois, l’infection initiale provoque une maladie grave avant que le système immunitaire ne puisse organiser une réponse contre elle. Même si on est mieux protégé contre une deuxième infection, on a subi les conséquences potentiellement dommageables de la première.

C’est là qu’interviennent les vaccins préventifs. En présentant une version inoffensive ou une partie du microbe au système immunitaire, l’organisme peut apprendre à organiser une réponse efficace contre lui sans provoquer la maladie.

Par exemple, le vaccin Gardasil protège contre le virus du papillome humain, ou VPH, qui provoque le cancer du col de l’utérus. Il contient des composants protéiques présents dans le virus qui ne peuvent pas causer de maladie mais qui provoquent une réponse immunitaire qui protège contre une future infection par le VPH, prévenant ainsi le cancer du col de l’utérus.

Comment fonctionne le vaccin contre le cancer de Moderna ?

Contrairement au cancer du col de l’utérus, le mélanome de la peau n’est pas causé par une infection virale, selon les dernières données disponibles. Le vaccin expérimental de Moderna ne prévient pas non plus le cancer comme le fait le vaccin Gardasil-9.

Le vaccin Moderna entraîne le système immunitaire à combattre un envahisseur de la même manière que les vaccins préventifs que la plupart des personnes connaissent. Toutefois, dans ce cas, l’envahisseur est une tumeur, une version aberrante de cellules normales qui abrite des protéines anormales que le système immunitaire peut reconnaître comme étrangères et attaquer.

Quelles sont ces protéines anormales et d’où viennent-elles ?

Toutes les cellules sont constituées de protéines et d’autres molécules biologiques telles que les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Le cancer est causé par des mutations dans les régions du matériel génétique, ou ADN, qui codent les instructions sur les protéines à fabriquer. Les gènes mutés produisent des protéines anormales, appelées néoantigènes, que l’organisme reconnaît comme étrangères. Cela peut déclencher une réponse immunitaire pour combattre une tumeur naissante. Cependant, il arrive que la réponse immunitaire ne parvienne pas à maîtriser les cellules cancéreuses, soit parce que le système immunitaire est incapable d’organiser une réponse suffisamment forte, soit parce que les cellules cancéreuses ont trouvé un moyen de contourner les défenses du système immunitaire.

Le vaccin expérimental de Moderna contre le mélanome contient des informations génétiques qui codent pour des parties des néoantigènes de la tumeur. Cette information génétique se présente sous forme d’ARNm, la même forme que celle utilisée dans les vaccins contre le Covid-19 de Moderna et Pfizer-BioNtech. Il est important de noter que le vaccin ne peut pas provoquer de cancer, car il ne code que pour de petites parties non fonctionnelles de la protéine. Lorsque les informations génétiques sont traduites en ces morceaux de protéines dans l’organisme, elles déclenchent une attaque du système immunitaire contre la tumeur. Idéalement, cette réponse immunitaire entraînera le rétrécissement et la disparition de la tumeur.

De façon remarquable, le vaccin Moderna contre le mélanome est conçu sur mesure pour chaque patient. Chaque tumeur est unique, et le vaccin doit donc l’être aussi. Pour personnaliser les vaccins, les chercheurs effectuent d’abord une biopsie de la tumeur du patient afin de déterminer les néoantigènes présents. Le fabricant du vaccin conçoit ensuite des molécules d’ARNm spécifiques qui codent pour ces néoantigènes. Lorsque ce vaccin ARNm personnalisé est administré, l’organisme traduit le matériel génétique en protéines spécifiques de la tumeur du patient, ce qui entraîne une réponse immunitaire contre la tumeur.

Combiner la vaccination et l’immunothérapie

Les vaccins sont une forme d’immunothérapie, car ils traitent les maladies en exploitant le système immunitaire. Cependant, d’autres médicaments anticancéreux d’immunothérapie ne sont pas des vaccins, car s’ils stimulent également le système immunitaire, ils ne ciblent pas de néoantigènes spécifiques.

En fait, le vaccin de Moderna est administré conjointement avec le médicament d’immunothérapie pembrolizumab, commercialisé sous le nom de Keytruda. Pourquoi deux médicaments sont-ils nécessaires ?

Certaines cellules immunitaires appelées lymphocytes T possèdent des composants moléculaires d’accélération et de freinage qui servent de points de contrôle pour s’assurer qu’elles ne sont activées qu’en présence d’un envahisseur étranger tel qu’une tumeur. Cependant, il arrive que les cellules tumorales trouvent le moyen de maintenir l’action de freinage des lymphocytes T et de supprimer la réponse immunitaire. Dans ces cas, le vaccin de Moderna identifie correctement la tumeur, mais les lymphocytes T ne peuvent pas y répondre.

Le pembrolizumab, en revanche, peut se lier directement à un composant du frein sur le lymphocyte T, désactivant le système de freinage et permettant aux cellules immunitaires d’attaquer la tumeur.

Ce n’est pas un vaccin préventif contre le cancer

Alors pourquoi le vaccin Moderna ne peut-il pas être administré à des personnes en bonne santé pour prévenir le mélanome avant qu’il ne se déclare ?

Les cancers sont très variables d’une personne à l’autre. Chaque mélanome présente un profil néoantigène différent qui ne peut être prédit à l’avance. Par conséquent, il est impossible de mettre au point un vaccin avant l’apparition de la maladie.

Le vaccin à ARNm expérimental contre le mélanome, qui en est encore aux premiers stades des essais cliniques, est un exemple de la nouvelle frontière de la médecine personnalisée. En comprenant la base moléculaire des maladies, les chercheurs peuvent explorer comment leurs causes sous-jacentes varient d’une personne à l’autre et proposer des options thérapeutiques personnalisées contre ces maladies.

Pour aller plus loin

Texte paru initialement en anglais dans The Conversation, traduit par la Rédaction. La traduction étant protégée par les droits d’auteur, ce article traduit n’est pas libre de droits. Nous autorisons la reproduction avec les crédits appropriés : « Citizen4Science/Science infuse » pour la version française avec un lien vers la présente page.

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Stocker les données sur des molécules d’ADN n’est pas techniquement le plus difficile. Le problèmes est surtout de pouvoir retrouver et manipuler les données encodées dans l’ADN.

Des chercheurs du CNRS, de l’Université de Tokyo et de l’ESPCI Paris-PSL ont mis en application une méthode à base d’enzymes, publiée dans la revue Nature le 20 octobre dernier.

 Des enzymes et des modèles de réseaux neuronaux

Une donnée numérique binaire est codée sur la base de 0 ou 1. L’idée est de lui faire correspondre une lettre correspondant aux 4 acides aminées de base : A, T, C, G constituant l’ADN (acide désoxyribonucléïque). Le défi, c’est de pouvoir utiliser les données stockées dans l’ADN sans repasser pour ce faire à un format électronique (binaire).

Les chercheurs ont eu l’idée de s’inspirer des neurones et des modèles de réseaux neuronaux artificiels. En utilisant des enzymes, il sont parvenus à maîtriser les réactions chimiques de trois enzymes pour reproduire le mode de traitement de l’information en réseaux par les neurones, créant ainsi des « neurones chimiques » artificiels qui simulent la capacité d ce type de cellules à effectuer des calculs complexes. Comme résultat, les neurones chimiques font les calculs souhaités directement sur les brins d’ADN.

Mais comment récupère-t-on les résultats des calculs ? grâce à des signaux fluorescents émis par l’ADN.

L’ADN : une molécule très stable si conservée à l’abri

Sans contact avec l’eau, l’air ou la lumière, l’ADN est un support quasiment inerte, qui ne consomme pas d’énergie, pour des centaines de milliers d’années. Dans une capsule de quelques centimètres d’ADN, on peut stocker 500 téraoctets de données, explique le CNRS. Cela fait rêver comparé aux supports de stockage actuels de grande taille, énergivores et également fragiles.

Cette piste objet des travaux scientifiques publiés est le fruit d’une collaboration de dix années, s’inscrivant désormais dans un programme appelé PEPR Molecularxiv lancée par le CNRS il y a 6 mois.

Image d’en-tête : représentation d’une molécule d’ADN – Source : Wikipedia

Pour aller plus loin…

Image d’en-tête : vesses-de-loup perlées – 23/10/2023 Paris 16e

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Le monkeypox ne mute peut-être pas aussi rapidement que les coronavirus, mais cela ne signifie pas qu’il ne peut pas s’adapter à ses nouveaux hôtes

Le monkeypox ne mute peut-être pas aussi rapidement que les coronavirus, mais cela ne signifie pas qu’il ne peut pas s’adapter à ses nouveaux hôtes

La récente épidémie de virus de la variole du singe a remis en question la capacité de ces virus à ADN de grande taille à évoluer, à s’adapter et modifier leur biologie.

Si on le compare aux virus à ARN de petite taille tels que le coronavirus, on considère que le virus monkeypox et les autres virus à grand ADN évoluent lentement. Pourtant, il existe des preuves évidentes que cela n’est pas un obstacle pour ces virus. En fait, ils peuvent s’adapter à de nouveaux environnements comme nous.

Bien que la plupart des infections restent bénignes, le monkeypox peut être une maladie grave, potentiellement mortelle, entraînant une septicémie, une encéphalite (inflammation du cerveau) et la cécité. Les symptômes les plus courants sont des éruptions et des lésions cutanées, ainsi que des symptômes pseudo-grippaux et un gonflement des ganglions lymphatiques.

Nombre cumulé de cas de monkeypox dans l’épidémie actuelle

Cas confirmés cumulés, par date de confirmation

Le virus monkeypox infecte naturellement les rongeurs sauvages tels que les écureuils et les rats, en Afrique occidentale et centrale, mais il peut se transmettre à l’homme et à d’autres animaux. Cependant, une fois qu’il est passé chez l’homme, il ne peut maintenir la transmission et les épidémies finissent par s’éteindre. Cela est probablement dû au fait que le monkeypox ne s’est pas adaptée à son nouvel environnement, l’homme, car il est peu probable que les rongeurs sauvages soient contaminés par des humains infectés.

Le monkeypox est étroitement liée aux virus qui ont causé la variole (virus de la variole) et au virus que nous utilisons pour vacciner et éradiquer la variole (virus de la vaccine). Ce groupe de virus, appelé poxvirus, est une sorte de grand virus à ADN, ce qui signifie que leur génome est composé d’une molécule appelé ADN, comme notre génome. (Le coronavirus et les virus apparentés utilisent une molécule cousine appelée ARN).

Les autres virus à ADN sont les grands virus à ADN que sont les adénovirus et les herpèsvirus, mais aussi de petits virus comme les papillomavirus et les parvovirus. Les génomes viraux, composés d’ADN ou d’ARN, contiennent essentiellement les instructions nécessaires pour fabriquer de nouveaux virus, nous infecter et provoquer des maladies. Toute modification de ces instructions peut changer la biologie du virus.

Comme nous l’avons vu avec le SARS-CoV-2 et ses variants, les virus peuvent modifier leur comportement en termes de propagation, de sévérité de la maladie et de sensibilité aux vaccins. Cela est dû aux changements qui s’accumulent dans le génome du virus. La réplication d’un virus génère une diversité dans son génome, sur laquelle peuvent agir des forces évolutives telles que la sélection naturelle, pour augmenter la fréquence et peut-être même supplanter les anciennes versions.

Des changements évolutifs peuvent se produire lorsque le virus rencontre un nouvel environnement auquel il n’est pas totalement adapté. Bien que tous les virus puissent évoluer rapidement en raison de la taille de leur population et de la rapidité de leur génération, les virus à ARN sont considérés comme les maîtres de l’évolution, car ils présentent des taux de mutation élevés en raison de leur petite taille et sont souvent dépourvus de capacité de correction des erreurs, ce qui signifie que davantage de mutations se produisent à chaque réplication.

Les poxvirus présentent certaines caractéristiques qui les rendent plus généralistes, notamment des particules infectieuses stables, ce qui leur donne plus de chances d’infecter. Ils utilisent des molécules très communes sur vos cellules pour entrer et infecter, contrairement au SARS-CoV-2 qui a besoin de la protéine spécifique ACE2 pour entrer dans nos cellules.

Les grands virus à ADN tels que le monkeypox contiennent également de nombreux gènes qui ciblent et manipulent différentes parties du système immunitaire.

Marge de progression

Cependant, il est évident que des améliorations peuvent être apportées, car, chez l’homme, la transmission du monkeypox est relativement inefficace, avec de longues périodes d’incubation.

En général, les grands virus à ADN comme celui du monkeypox ne sont pas différents des autres virus, et leur capacité à muter est à la base de notre capacité à suivre et à retracer les épidémies de monkeypox. Ils font des erreurs et les erreurs s’accumulent, ce qui peut servir de carburant pour l’évolution et les changements biologiques. La récente épidémie de monkeypox a même montré que la cellule hôte modifie directement le génome du virus.

Des études portant sur des poxvirus apparentés, comme le virus de la vaccine, ont même permis de découvrir de nouvelles astuces à leur disposition, notamment l’amplification rapide du nombre de gènes qu’ils utilisent pour attaquer notre système immunitaire. Ils pourraient même emprunter certains de nos propres gènes pour les aider à nous infecter.

Nous ne pouvons pas prédire la trajectoire que prendra l’évolution du monkeypox nous devons donc prendre au sérieux la menace que représente l’adaptation de ce virus à ses nouveaux hôtes (les humains). Et nous devons utiliser tous les outils de santé publique à notre disposition pour stopper l’épidémie actuelle dans tous les pays – y compris ceux où elle est endémique.

ndlr : l’OMS ne fait plus la distinction entre les pays endémiques et kes autres dans l’épidémie actuelle

Texte traduit par la Rédaction – paru initialement en anglais dans The Conversation

Photo en-tête : Parapoxvirus (souce Wikipédia)

Pour aller plus loin :

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