Fin 2020, la plupart des vaccins contre la COVID-19 injectés à des millions de bras à travers le monde reposaient sur une technologie encore jamais utilisée à une telle échelle dans l'histoire de la médecine : l'ARNm. La science qui la sous-tend est en réalité le fruit d'une ligne de recherche entamée des décennies plus tôt, sans cesse rejetée et presque abandonnée en chemin. L'histoire qui a valu à Katalin Karikó et Drew Weissman le prix Nobel de médecine 2023 prouve que la science réalise parfois ses plus grandes avancées là où elle rencontre le plus de résistance.
En quoi diffèrent-ils des vaccins traditionnels ?
Les vaccins traditionnels reposent généralement sur l'une de deux approches : administrer une version atténuée ou inactivée du virus, ou injecter directement une protéine présente à sa surface. Ces deux méthodes sont lentes et complexes à produire, car elles nécessitent soit de cultiver le virus en laboratoire, soit de produire la protéine dans de grands bioréacteurs.
Les vaccins à ARNm fonctionnent selon un principe entièrement différent. Plutôt que de fournir le virus lui-même ou sa protéine, ils envoient à nos cellules une molécule génétique porteuse de l'instruction : « fabrique toi-même cette protéine ». L'ARNm (acide ribonucléique messager) est une molécule déjà naturellement présente dans nos cellules, chargée de transporter l'information de l'ADN vers la machinerie de fabrication des protéines (les ribosomes). Le vaccin contient un fragment d'ARNm synthétique porteur des instructions pour la protéine de surface du virus — par exemple, la protéine spike du SARS-CoV-2.
Que se passe-t-il dans l'organisme ?
Une fois injectée, la molécule d'ARNm pénètre dans les cellules musculaires et utilise la machinerie cellulaire de fabrication des protéines pour produire brièvement la protéine virale. Le système immunitaire reconnaît cette protéine étrangère, produit des anticorps contre elle et constitue une mémoire immunitaire spécifique. En quelques jours, la molécule d'ARNm est naturellement dégradée et éliminée par la cellule — elle ne s'intègre jamais à l'ADN de la cellule et ne modifie en aucune façon le patrimoine génétique.
Des décennies de rejets
Dans les années 1990, Katalin Karikó était presque la seule chercheuse de l'université de Pennsylvanie à croire au potentiel thérapeutique de l'ARNm. Le problème était de taille : l'ARNm synthétisé en laboratoire déclenchait une violente réaction inflammatoire dans l'organisme et se dégradait rapidement. Les demandes de subventions de Karikó furent rejetées les unes après les autres, elle ne put obtenir de promotion à l'université, et fut même rétrogradée à un moment donné.
Sa rencontre avec l'immunologiste Drew Weissman en 1997 marqua un tournant. Lorsque le duo remplaça l'une des bases nucléosidiques de la molécule d'ARNm (l'uridine) par une version chimiquement modifiée (la pseudouridine), ils découvrirent que le système immunitaire ne percevait plus la molécule comme une menace — la réaction inflammatoire disparaissait presque entièrement. Publiée en 2005, cette découverte allait plus tard s'avérer un tournant majeur pour le domaine, bien qu'elle ait d'abord été rejetée par les grandes revues scientifiques et n'ait reçu que peu de citations pendant des années.
Le rôle des nanoparticules lipidiques
Pour que la découverte devienne exploitable en clinique, un second problème technique restait à résoudre : acheminer la fragile molécule d'ARNm jusqu'aux cellules cibles sans qu'elle ne se dégrade dans l'organisme. Ce problème fut résolu grâce aux travaux d'un autre groupe de chercheurs, qui apprirent à envelopper l'ARNm dans des nanoparticules lipidiques — de minuscules capsules à base de graisses. Ces nanoparticules protégeaient à la fois l'ARNm de la dégradation et facilitaient son passage à travers la membrane cellulaire. La combinaison de la modification par la pseudouridine et du transport par nanoparticules lipidiques a constitué le socle technique des vaccins contre la COVID-19, développés à une vitesse record en 2020.
Le prix Nobel et au-delà
En 2023, Karikó et Weissman ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine « pour leurs découvertes concernant les modifications des bases nucléosidiques qui ont permis le développement de vaccins à ARNm efficaces contre la COVID-19 ». Le comité Nobel a souligné que les travaux du duo avaient « répondu à l'un des besoins les plus critiques de l'humanité à l'époque moderne, lors de l'une des crises sanitaires à la propagation la plus rapide » de l'histoire récente.
Aujourd'hui, le potentiel de la technologie de l'ARNm dépasse largement le seul champ des vaccins. Des chercheurs utilisent la même plateforme pour développer des vaccins contre d'autres maladies infectieuses, comme la grippe, le VRS ou le Zika. Plus ambitieux encore : la mise au point de vaccins anticancéreux personnalisés — des molécules d'ARNm conçues selon le profil mutationnel spécifique d'une tumeur, dans le but d'entraîner le système immunitaire à reconnaître et détruire les cellules cancéreuses propres à chaque patient. Des essais cliniques de phase précoce sur certains types de mélanomes et de cancers du pancréas montrent déjà des résultats prometteurs.
Conclusion
L'histoire de la technologie des vaccins à ARNm rappelle que le progrès scientifique avance rarement en ligne droite. Les décennies de travail de Karikó, longtemps négligées, sont devenues la solution d'une crise sanitaire mondiale une fois rencontré le bon partenaire au bon moment. Les vaccins anticancéreux et les vaccins de nouvelle génération contre d'autres maladies infectieuses aujourd'hui développés en laboratoire montrent que l'impact de cette technologie ne fait que commencer.