Qu'est-ce qu’il y a de particulier avec les nouveaux vaccins COVID-19 ?
Membre du personnel médical distribuant des vaccins contre la COVID-19 (Joe_McUbed, iStockphoto)
Membre du personnel médical distribuant des vaccins contre la COVID-19 (Joe_McUbed, iStockphoto)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Tu en apprendras davantage sur les virus et les vaccins et tu découvriras pourquoi les nouveaux vaccins contre la COVID-19 sont innovants.
T’es-tu déjà demandé ce que contiennent les vaccins et comment ils aident à prévenir les infections? Savais-tu que le nouveau vaccin contre la COVID-19 était différent des vaccins habituels? Eh bien, il se trouve que les scientifiques ont de nombreuses options pour fabriquer un vaccin. Pour comprendre ces options et pourquoi le nouveau vaccin contre la COVID-19 est unique en son genre, tu dois d’abord savoir comment les virus interagissent avec les diverses cellules immunitaires de notre corps.
Qu’est-ce qu’un virus?
Les virus sont constitués d’un matériel génétique (soit de l’ADN ou de l’ARN) et de protéines. Le matériel génétique sert de « plan » pour fabriquer des protéines. Certaines protéines entourent le matériel génétique et forment la structure du virus. D’autres protéines aident le virus à survivre et à fabriquer d’autres copies de lui-même. L’une de ces protéines est une protéine réceptrice. Les virus utilisent cette protéine réceptrice, que l’on appelle une « protéine de pointe » (aussi appelée protéine de spicule), pour se fixer aux cellules de notre corps.
Une fois fixé à une cellule de notre corps, le virus insère son matériel génétique dans la cellule. Son matériel génétique prend alors le contrôle de la machinerie qui fabrique les protéines dans la cellule infectée. Il fait des copies de son propre matériel génétique et fabrique ses propres protéines. Il utilise même les cellules de notre corps pour assembler plus de virus!
Notre réponse immunitaire aux virus
Nos cellules contiennent elles aussi du matériel génétique. Et, comme les virus, nos cellules fabriquent des protéines qui remplissent différentes fonctions. Le principal rôle de notre système immunitaire est de veiller à la santé de nos cellules. Il le fait notamment en « scrutant » la surface des cellules dans le but de trouver des molécules appelées « antigènes ». Les antigènes fournissent des informations à notre système immunitaire. Ils agissent comme des étiquettes d’identification. Les cellules saines ont à leur surface des « auto-antigènes » par lesquels elles indiquent au système immunitaire qu’elles ne sont pas des intruses.
Les cellules infectées ont des fragments d’antigènes viraux à leur surface. Nos lymphocytes T cytotoxiques ou « tueurs » recherchent ces antigènes lorsqu’ils scrutent la surface de nos cellules. S’ils trouvent des antigènes viraux sur une cellule, ils savent que cette cellule est infectée. Ils attaquent la cellule infectée et la tuent pour empêcher la formation d’autres virus. C’est pour ça qu’on les appelle des « lymphocytes T tueurs ».
Un autre système de surveillance met en jeu des cellules immunitaires spécialisées appelées cellules présentatrices d'antigènes (CPA). Une fois que des cellules sont entrées en contact avec des antigènes viraux, les antigènes apparaissent à la surface de ces cellules. Ces antigènes peuvent activer un autre type de cellule T « qui monte la garde dans notre corps », appelé « lymphocyte T auxiliaire ». Lorsqu’ils sont activés, les lymphocytes T auxiliaires envoient des signaux à d’autres cellules immunitaires. Ces signaux attirent sur les lieux d’autres cellules, comme un plus grand nombre de lymphocytes T tueurs.
Une CPA peut également fixer d’autres types de protéines à sa surface qui servent à activer d’autres cellules immunitaires appelées « lymphocytes B ». Les scientifiques appellent cette opération la « présentation des protéines ». Lorsqu’un lymphocyte B détecte une protéine virale et reçoit des messages des lymphocytes T auxiliaires, il commence à fabriquer des protéines antivirales appelées « anticorps ». Les anticorps sont des protéines spécialisées qui peuvent se lier à un virus. Les anticorps qui empêchent les virus d’infecter de nouvelles cellules sont appelés « anticorps neutralisants ».
Pour nous aider à lutter contre les virus, les scientifiques développent des vaccins. Le but d’un vaccin est d’utiliser des fragments d’un virus donné pour déclencher une réponse immunitaire sans te rendre malade. Les vaccins peuvent être fabriqués de plusieurs façons différentes.
Types de vaccins
Les scientifiques peuvent fabriquer des vaccins à partir de virus entiers ou de fragments de virus. Voici les principaux types de vaccins :
1) Vaccins à virus inactivés
Pour fabriquer ces vaccins, les scientifiques tuent le virus visé avec des produits chimiques ou une lumière ultraviolette. Le virus a encore ses protéines, mais son matériel génétique ne peut plus fabriquer de virus. On dit que ce type de virus est inactivé. Le virus inactivé est injecté dans l’organisme. Les CPA se lient au virus et activent les lymphocytes B. Les cellules dendritiques sont un type de CPA qui peuvent également dévorer les virus morts. Les cellules dendritiques présentent ensuite les protéines virales digérées pour activer les lymphocytes T auxiliaires. L’utilisation de virus inactivés provoque une réponse immunitaire par anticorps qui dure longtemps. Cela signifie que si ton système immunitaire est exposé à une version active du même virus, il utilisera rapidement les anticorps neutralisants pour t’empêcher de tomber malade. Le vaccin contre la rage est un exemple de vaccin à virus inactivé.
2) Vaccins à virus atténués
Ces vaccins utilisent des virus qui sont encore vivants, mais qui ont été modifiés de façon à ne pas pouvoir te rendre très malade. On dit que ces virus ont été atténués ou affaiblis. Ces virus ont encore toutes les protéines et tous les peptides nécessaires pour stimuler ton système immunitaire. Les protéines virales stimulent les lymphocytes B et sont également présentées par les CPA. Cela a pour résultat d’assurer une puissante protection par les anticorps. Dans certains cas, nos cellules utilisent le matériel génétique du virus pour produire des peptides qui activent nos lymphocytes T tueurs. Le vaccin contre la rougeole est fabriqué à l’aide d’un virus affaibli.
3) Vaccins à sous-unités
Pour ces vaccins, les scientifiques produisent une protéine spécifique à un virus au lieu d’utiliser le virus entier. Comme il ne s’agit que d’une partie d’un virus, les scientifiques parlent d’une sous-unité. Ils utilisent souvent une protéine de surface dont le virus a besoin pour infecter les cellules. Les CPA présentent la sous-unité aux lymphocytes B et aux lymphocytes T auxiliaires. Comme les virus inactivés, les sous-unités produisent des anticorps neutralisants qui assurent une protection durable. Le vaccin contre l'hépatite B est un exemple de vaccin à sous-unités.
4) Vaccins à base de vecteurs viraux
Pour fabriquer ces vaccins, les scientifiques utilisent un fragment du matériel génétique du virus considéré. Ils découpent ce fragment et le « collent » dans un virus inoffensif, c’est-à-dire dans un virus qui ne peut pas te rendre malade. Le virus inoffensif injecte le matériel génétique dans les cellules, où il est utilisé pour produire des protéines et des peptides viraux. Ces protéines et peptides stimulent les lymphocytes T auxiliaires et les lymphocytes T tueurs, ainsi que les lymphocytes B qui fabriquent des anticorps. Les scientifiques ont développé un vaccin à base de vecteur viral pour le virus Ebola.
5) ADN
Pour fabriquer ces vaccins, les scientifiques enlèvent des séquences génétiques spécifiques de l’ADN d’un virus. Ils placent ensuite ces séquences dans un « système de livraison » appelé plasmide. Un plasmide est une petite molécule circulaire d’ADN à double brin. Les plasmides sont distincts de l’ADN chromosomique d’une cellule. L’ADN des bactéries existe sous forme de plasmides. Les cellules qui absorbent l’ADN plasmidique utilisent leur propre machinerie de production de protéines pour produire une protéine virale particulière. La protéine virale et les peptides qui lui sont associés peuvent provoquer une réponse immunitaire de la part des lymphocytes T tueurs, des lymphocytes T auxiliaires et des lymphocytes B. Il n’y a pour le moment aucun vaccin à ADN pour les humains. Cependant, les vétérinaires utilisent un vaccin à ADN pour protéger les chevaux contre le virus du Nil occidental.
6) mARN
Dans le cas de ces vaccins, de l’ARN messager (ARNm) est utilisé pour produire des protéines et des peptides viraux. Les scientifiques placent l’ARNm à l’intérieur d’un système de livraison particulier constitué de nanoparticules lipidiques (LNP). Les LNP sont des lipides qui se présentent sous la forme de sphères minuscules. Les lipides sont des molécules qui ne réagissent pas avec l’eau et qui peuvent empêcher que le vaccin à ARNm soit détruit avant d’être livré aux cellules. Quand une LNP interagit avec une cellule, elle est absorbée par la cellule. Une fois que l’ARNm est à l’intérieur de la cellule, la machinerie de production de protéines de la cellule utilise l’ARN pour fabriquer des protéines et des peptides viraux. Les protéines virales stimulent les lymphocytes B pour qu’ils produisent des anticorps neutralisants afin de prévenir l’infection virale, tandis que les peptides peuvent activer les lymphocytes T auxiliaires et les lymphocytes T tueurs. Plusieurs vaccins contre la COVID-19 utilisent l'ARNm.
Vaccins contre la COVID-19
Les nouveaux vaccins contre la COVID-19 sont les seuls vaccins à ARNm qui sont actuellement approuvés pour utilisation chez les humains. Ces vaccins sont également uniques en raison du fait que leur développement a été très rapide. Seulement 8 mois après la déclaration de la pandémie, en mars 2020, on annonçait la réussite du premier essai clinique de phase 3 d’un candidat vaccin à ARNm contre la COVID-19. Il faut normalement des années pour développer un nouveau vaccin. Le vaccin contre les oreillons est le vaccin dont le développement avait été le plus rapide jusqu’à présent. Et il avait fallu quatre ans pour le mettre au point. Les scientifiques ont pu développer des vaccins contre la COVID aussi rapidement parce que le monde entier en avait besoin. De plus, les scientifiques ne travaillaient pas seuls : la recherche de vaccins contre la COVID a été un effort mondial.
Des personnes ont exprimé leur inquiétude par rapport à la rapidité de développement de ces vaccins. Mais il est important de noter que chaque vaccin a dû passer par toutes les étapes normales de sécurité avant d’être approuvé et que beaucoup de personnes se sont portées volontaires pour participer aux essais cliniques pour tester ces vaccins.
Au Canada, les seuls vaccins autorisés en mars 2021 proviennent de trois fabricants :
- Moderna (vaccin à ARNm)
- Pfizer-BioNTech (vaccin à ARNm)
- AstraZeneca (vaccin à vecteur viral)
Quand tu entendras dire que de plus en plus de personnes reçoivent le vaccin contre la COVID-19, souviens-toi de toute la science passionnante qui a rendu ce vaccin possible!
Parlons sciences apprécie le travail et les contributions de Parlons sciences apprécie le travail et les contributions de Catherine Ewen, PhD, scientifique principale chez STEMCELL Technologies, à l'élaboration de cet article., à l'élaboration de cet article.
À propos de STEMCELL Technologies
STEMCELL Technologies est la plus grande entreprise de biotechnologie du Canada. Basée à Vancouver, STEMCELL soutient la recherche en sciences de la vie dans le monde entier avec plus de 2 500 réactifs, outils et services spécialisés. STEMCELL offre des milieux de culture cellulaire de haute qualité, des technologies de séparation cellulaire, des instruments, des produits accessoires et des ressources éducatives qui sont utilisés par les scientifiques faisant progresser les domaines des cellules souches, de l'immunologie, du cancer, de la médecine régénérative, de la microbiologie et de la thérapie cellulaire.
Pour plus d'informations, consultez le site (en anglais) www.stemcell.com
Amorces de discussion
- Est-ce que toi ou une personne de ton entourage avez obtenu un résultat positif pour la COVID-19? Si oui, quelle a été ta réaction?
- Comment te sens-tu à l’idée de recevoir un vaccin contre la COVID-19? As-tu des inquiétudes? Si oui, quelles sont-elles?
- Y a-t-il un vaccin que tu aimerais recevoir plus que les deux autres? Pourquoi ou pourquoi pas?
À ton avis, est-ce une bonne chose que les essais sur les vaccins aient été menés aussi rapidement? Aurais-tu préféré que le développement des vaccins suive un échéancier plus normal? Explique.
- Compare et différencie les lymphocytes T tueurs, les lymphocytes T auxiliaires et les lymphocytes B.
- En quoi les vaccins à ARNm sont-ils semblables aux autres types de vaccins et en quoi sont-ils différents?
- Dans quelle mesure les gens au Canada devraient-ils avoir confiance dans les vaccins contre la COVID-19 qui sont disponibles actuellement? Crois-tu que les vaccins ont été suffisamment testés? Explique.
- Le processus de développement d’un vaccin contre la COVID-19 était-il différent de celui d’autres vaccins?
- Où trouves-tu des renseignements concernant la COVID-19 et les vaccinations?
- À ton avis, quelles sont les sources d’information dignes de confiance à propos de la COVID-19 et des vaccinations?
- Cet article soutient l’enseignement et l’apprentissage de la biologie, de la biotechnologie et de la santé en rapport avec les virus, la vaccination, les protéines, le système immunitaire et la santé publique. Les concepts présentés dans cet article comprennent les cellules T cytotoxiques ou « tueuses », les cellules présentatrices d’antigènes (CPA), les vaccins à virus inactivés, les vaccins à sous-unités, les vaccins à virus atténués, les vaccins à vecteur viral et les nanoparticules lipidiques (LNP).
- Pour discuter des implications de la mise sur le marché accélérée des vaccins, les élèves pourraient participer à une stratégie d’apprentissage Réfléchir-discuter-décider. Des fiches reproductibles prêtes à l’emploi sont disponibles en formats [Document Google] et [PDF] pour cette stratégie d’apprentissage.
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Littératie médiatique
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Suggestions pour l’enseignement
- Cet article soutient l’enseignement et l’apprentissage de la biologie, de la biotechnologie et de la santé en rapport avec les virus, la vaccination, les protéines, le système immunitaire et la santé publique. Les concepts présentés dans cet article comprennent les cellules T cytotoxiques ou « tueuses », les cellules présentatrices d’antigènes (CPA), les vaccins à virus inactivés, les vaccins à sous-unités, les vaccins à virus atténués, les vaccins à vecteur viral et les nanoparticules lipidiques (LNP).
- Pour discuter des implications de la mise sur le marché accélérée des vaccins, les élèves pourraient participer à une stratégie d’apprentissage Réfléchir-discuter-décider. Des fiches reproductibles prêtes à l’emploi sont disponibles en formats [Document Google] et [PDF] pour cette stratégie d’apprentissage.
Références
Branswell, H. (2020, Dec. 2). The Covid-19 vaccines are a marvel of science. Here’s how we can make the best use of them. STAT.
Callaway, E. (2020, April 28). The race for coronavirus vaccines: a graphical guide. Nature.
Catalyst University. (2019). Basics of Antigen Presentation.
Centers for Disease Control and Prevention. (2020, Dec. 18). Understanding mRNA COVID-19 Vaccines.
Fischetti, M. (n.d.). Inside the Coronavirus: What scientists know about the inner workings of the pathogen that has infected the world. Scientific American.
Ramesh, R. (n.d.). Types of Vaccines Infographics . Covid Response Corps.