La quête controversée de fabriquer un vaccin «contagieux»

Une image thermique de chauves-souris volant le soir dans le comté de Blanco, au Texas. Photographie de Nick Hristov, Université de Chicago, PBZ

Une nouvelle technologie vise à empêcher la faune de propager Ebola, la rage et d’autres virus. Cela pourrait empêcher la prochaine pandémie en empêchant les agents pathogènes de passer des animaux aux humains.

Imaginez un remède aussi contagieux que la maladie qu’il combat : un vaccin qui pourrait se répliquer dans le corps d’un hôte et se propager à d’autres personnes à proximité, protégeant ainsi rapidement et facilement toute une population des attaques microbiennes. C’est l’objectif de plusieurs équipes à travers le monde qui relancent des recherches controversées pour développer des vaccins auto-propagatifs.

Leur espoir est de réduire la transmission des maladies infectieuses chez les animaux sauvages, réduisant ainsi le risque que des virus et des bactéries nocifs puissent passer de la faune aux humains, comme de nombreux experts pensent que cela s’est produit avec le SRAS-CoV-2, le virus qui a causé la pandémie de COVID-19.

Les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis estiment que 60 % de toutes les maladies infectieuses connues et 75 % des maladies infectieuses nouvelles ou émergentes sont zoonotiques. Les scientifiques ne peuvent pas prédire pourquoi, quand ou comment de nouvelles maladies zoonotiques apparaîtront. Mais lorsqu’elles le font, ces maladies sont souvent mortelles et coûteuses à contrôler. De plus, de nombreux chercheurs prédisent que le changement climatique, la perte de biodiversité et la croissance démographique accéléreront leur propagation.

Les vaccins sont un outil clé pour empêcher la propagation des maladies, mais les animaux sauvages sont difficiles à vacciner car chacun doit être localisé, capturé, vacciné et relâché. Les vaccins à propagation automatique offrent une solution.

Les progrès de la technologie génomique et de la virologie, ainsi qu’une meilleure compréhension de la transmission des maladies, ont accéléré les travaux qui ont commencé dans les années 1980 pour fabriquer des virus génétiquement modifiés qui se propagent d’un animal à un autre, conférant une immunité à la maladie plutôt qu’à l’infection.

Les chercheurs développent actuellement des vaccins à propagation automatique contre Ebola, la tuberculose bovine et la fièvre de Lassa, une maladie virale propagée par les rats qui provoque plus de 300 000 infections par an dans certaines parties de l’Afrique de l’Ouest. L’approche pourrait être élargie pour cibler d’autres maladies zoonotiques , notamment la rage, le virus du Nil occidental, la maladie de Lyme et la peste.

Les partisans des vaccins à propagation automatique affirment qu’ils pourraient révolutionner la santé publique en perturbant la propagation des maladies infectieuses chez les animaux avant qu’un débordement zoonotique ne se produise, empêchant potentiellement la prochaine pandémie.

Mais d’autres soutiennent que les virus utilisés dans ces vaccins pourraient eux-mêmes muter, sauter d’une espèce à l’autre ou déclencher une réaction en chaîne avec des effets dévastateurs sur des écosystèmes entiers.

“Une fois que vous avez mis quelque chose d’ingénierie et d’auto-transmissible dans la nature, vous ne savez pas ce qui lui arrive et où il ira”, explique Jonas Sandbrink , chercheur en biosécurité au Future of Humanity Institute de l’Université d’Oxford. “Même si vous commencez simplement par l’implanter dans les populations animales, une partie des éléments génétiques pourrait se retrouver chez l’homme.”

Le premier et le seul essai sur le terrain d’un vaccin à auto-propagation

En 1999, le vétérinaire José Manuel Sánchez-Vizcaíno a dirigé une équipe de chercheurs à Isla del Aire, une île au large de la côte est de l’Espagne, pour tester un vaccin à propagation automatique contre deux maladies virales : la maladie hémorragique du lapin et la myxomatose. Bien qu’aucune des deux maladies n’infecte les humains, à l’époque, elles décimaient toutes les deux les populations de lapins domestiques et sauvages en Chine et en Europe depuis plusieurs décennies.

Les vaccins traditionnels contre les deux maladies étaient utilisés chez les lapins domestiques, mais piéger et vacciner les lapins sauvages, qui se reproduisent notoirement rapidement, était une tâche insurmontable, explique Sánchez-Vizcaíno. Il a vu un énorme potentiel dans les vaccins à propagation automatique.

Dans le laboratoire, Sánchez-Vizcaíno, alors directeur du Centre de recherche en santé animale en Espagne, et son équipe ont découpé un gène du virus de la maladie hémorragique du lapin et l’ont inséré dans le génome d’une souche bénigne du virus du myxome, qui provoque la myxomatose. Le produit final était un vaccin à virus hybride qui protégeait à la fois contre la maladie hémorragique du lapin et la myxomatose. Sánchez-Vizcaíno a émis l’hypothèse que, parce que le vaccin était suffisamment similaire au virus original du myxome, il se propagerait toujours parmi les lapins sauvages.

Sur l’île, l’équipe de recherche a capturé 147 lapins, placé des micropuces dans leur cou, administré le vaccin à environ la moitié d’entre eux et les a tous relâchés dans la nature. Pendant les 32 jours suivants, les lapins vaccinés et non vaccinés ont vécu comme ils le faisaient normalement. Lorsque les chercheurs ont recapturé des lapins micropucés qui n’avaient pas été vaccinés à l’origine, ils ont découvert que 56 % d’entre eux avaient des anticorps contre les deux virus, ce qui indique que le vaccin s’était propagé avec succès des animaux vaccinés aux animaux non vaccinés.

L’expérience était le premier test de terrain de preuve de concept pour les vaccins à auto-propagation – et elle reste la seule jamais tentée.

En 2000, l’équipe de recherche a soumis ses données de laboratoire et de terrain à l’Agence européenne des médicaments, ou EMA, pour évaluation et approbation pour une utilisation dans le monde réel. L’EMA a noté des problèmes techniques avec l’évaluation de la sécurité du vaccin et a demandé à l’équipe de décoder le génome du myxome, ce qui n’avait pas été fait auparavant.

Bien que l’équipe ait eu deux ans pour se conformer, l’organisme de financement n’a pas fourni de soutien pour la poursuite des travaux, se souvient Juan Bárcena, alors doctorant. étudiant travaillant sous Sánchez-Vizcaíno. Bárcena ne préconise plus la technologie des vaccins à auto-propagation, mais il affirme que les données des essais en laboratoire et sur le terrain ont montré que le vaccin était sûr et que sa propagation restait confinée aux populations de lapins.

Pourtant, Bárcena doute que l’EMA ait jamais approuvé son vaccin étant donné l’hésitation et la controverse autour des organismes génétiquement modifiés.

Scott Nuismer , professeur à l’Université de l’Idaho qui mène aujourd’hui des études de modélisation mathématique des vaccins à propagation automatique, a noté que le vaccin de Sánchez-Vizcaíno pouvait avoir posé plus de risques que les technologies actuelles car l’équipe a utilisé un virus du myxome, qui est lui-même mortel, comme son véhicule pour le vaccin.

Après les essais sur le terrain d’Isla del Aire, la recherche sur les vaccins à propagation automatique est restée en grande partie inactive. Les sociétés pharmaceutiques n’étaient pas intéressées à investir dans la recherche et le développement d’une technologie qui, de par sa conception, réduirait ses propres marges bénéficiaires, spécule Sánchez-Vizcaíno.

Vaccins en cours

Un regain d’intérêt et de financement pour la technologie est apparu vers 2016, et aujourd’hui plusieurs groupes de recherche développent des vaccins à auto-propagation pour les animaux.

Chacun de ces nouveaux vaccins sont des virus dits recombinants. Les chercheurs identifient d’abord une protéine du microbe cible qui sert d’antigène, une substance qui déclenche des réponses immunitaires chez les personnes ou les animaux vaccinés. Ensuite, les chercheurs sélectionnent un virus pour transporter le vaccin et le répandent. Pour ce faire, les chercheurs capturent quelques animaux de leur population cible – des primates pour Ebola, des rats pour la fièvre de Lassa – et isolent un virus qui infecte naturellement ces animaux. Ensuite, ils intègrent le matériel génétique de la cible pour créer un vaccin.

Chacun de ces vaccins utilise un cytomégalovirus, ou CMV, un groupe qui appartient à la famille de l’herpès.

Les CMV aident les chercheurs à surmonter plusieurs défis techniques. D’une part, les CMV ont de grands génomes fabriqués à partir d’ADN double brin, ce qui signifie que leur code génétique est plus stable et peut accueillir des gènes supplémentaires du microbe ciblé, explique Alec Redwood , chercheur principal à l’Université d’Australie occidentale. vaccin à propagation automatique recherches au début des années 2000 et fait maintenant partie d’une équipe développant un vaccin contre la fièvre de Lassa à base de CMV.

Les CMV infectent également un hôte à vie, induisent de fortes réponses immunitaires mais ne provoquent pas souvent de maladie grave. Peut-être plus important encore, les CMV sont spécifiques à chaque espèce ; le CMV qui se propage parmi Mastomys natalensis , l’espèce de rat qui propage la fièvre de Lassa, par exemple, ne peut infecter aucun animal autre que M. natalensis .

Plusieurs petites études ont démontré que les vaccins contre l’Ebola et la tuberculose bovine à base de CMV sont efficaces lorsqu’ils sont administrés par injections traditionnelles. Au cours de deux essais impliquant environ 50 singes, le vaccin contre la tuberculose à base de CMV a réduit la maladie de 68%, ont rapporté les chercheurs. distincte étude , trois singes sur quatre vaccinés avec le vaccin Ebola ont survécu à une exposition directe à Ebola.

Des expériences similaires avec le vaccin contre le virus Lassa devraient commencer dans l’année, selon Redwood. Ce vaccin comportera également une protection génétique en instance de brevet qui permet aux chercheurs de contrôler le nombre de fois que le vaccin peut se multiplier, limitant ainsi sa durée de vie, explique Redwood.

Jusqu’à présent, personne n’a mené d’études sur le terrain ou en laboratoire évaluant l’impact et la sécurité de ces vaccins administrés via le mécanisme d’auto-propagation. de modélisation mathématique étude indiqué que si cela fonctionnait comme prévu, la libération du vaccin contre la fièvre de Lassa pourrait réduire la transmission de la maladie chez les rongeurs de 95 % en moins d’un an.

“Vous pouvez vraiment voir à quel point l’idée pourrait être puissante”, déclare Nuismer, qui était l’auteur principal de l’étude de modélisation.

Risques de vaccins auto-propagés

Malgré les avantages potentiels, de nombreux experts avertissent que l’on sait trop peu de choses sur la transmission des maladies zoonotiques et l’évolution virale pour prédire avec précision ce qui pourrait arriver si un vaccin à propagation automatique était libéré dans la nature.

“Notre compréhension de la dynamique des maladies infectieuses chez la faune reste pour la plupart trop simple pour prédire de manière significative le résultat d’une telle intervention”, déclare Andrew Peters, professeur agrégé de santé et de pathologie de la faune à l’Université Charles Sturt en Australie et président du Association des maladies de la faune .

Le point de vue de Bárcena sur les maladies auto-propagatives a changé après avoir vu comment les stratégies précédentes de contrôle des animaux impliquant la libération intentionnelle de virus avaient des conséquences imprévues.

Par exemple, le virus du myxome qui était devenu un défi si dévastateur en Europe est né parce qu’un homme en France a intentionnellement libéré le virus en 1952 pour éloigner les lapins de son jardin. En 2018 , des chercheurs espagnols ont commencé à remarquer qu’un virus du myxome tuait des lièvres sauvages, une espèce similaire aux lapins. Les scientifiques ont séquencé son génome et ont conclu que le virus du myxome s’était mélangé à un poxvirus, lui permettant de sauter d’une espèce à l’autre.

“Je ne sais pas si un modèle mathématique aurait dit que 70 ans plus tard, quelque chose comme ça peut arriver”, déclare Bárcena qui est maintenant chercheur principal au Centre de recherche en santé animale en Espagne.

Filippa Lentzos , experte en sciences et en sécurité internationale au King’s College de Londres, souligne que les virus sont génétiquement instables et sujets à de fréquentes mutations ; par conséquent, un virus vaccinal à propagation automatique pourrait évoluer pour sauter d’une espèce à l’autre ou avoir d’autres conséquences inconnues chez les populations d’animaux sauvages et domestiques et, peut-être même chez l’homme.

Nuismer et Redwood disent tous deux qu’il est hautement improbable qu’un vaccin à base de CMV puisse jamais sauter d’espèce étant donné la biologie du virus. Bien que les facteurs évolutifs sous-jacents à la spécificité d’espèce du CMV ne soient pas entièrement connus, il n’y a jamais eu de cas documenté dans la nature ou en laboratoire d’une infection réussie par le CMV entre espèces.

Un autre risque potentiel des vaccins auto-disséminés est que le fait de débarrasser les animaux sauvages des maladies infectieuses pourrait perturber le contrôle naturel de la population. Les rongeurs qui propagent le virus Lassa sont des ravageurs qui détruisent les cultures et les maisons, contaminent les aliments stockés et l’eau potable et créent des conditions de vie insalubres. Si le virus ne les affecte plus, leur nombre pourrait monter en flèche.

“Disons qu’on guérit ces rongeurs du virus Lassa et c’est bien, c’est super pour l’humanité. Sauf que si ce virus contrôlait la taille de leur population ou quelque chose comme ça ? Et puis nous obtenons une expansion sauvage des rongeurs du réservoir », explique Nuismer. “Je vois cela comme un endroit beaucoup plus crédible où nous pourrions nous tromper … parce que nous pourrions faire basculer l’écologie d’une manière qui serait vraiment malheureuse”, dit-il.

De plus, il y a une compréhension émergente que les virus et les bactéries existent dans des écosystèmes microbiens complexes, contrôlant peut-être les populations les unes des autres. L’impact d’un vaccin à propagation automatique qui élimine un virus spécifique pourrait avoir des conséquences inconnues.

“Déplacer radicalement l’équilibre en tentant d’éradiquer ou de réduire un virus endémique dans la nature pourrait risquer l’émergence d’autres agents pathogènes qui affectent à la fois les espèces sauvages elles-mêmes, ainsi que les personnes et nos animaux domestiques”, déclare Peters.

Pour atténuer ces risques, Nuismer et Redwood envisagent une progression des configurations de test qui passe lentement des essais contrôlés en laboratoire aux enceintes à grande échelle, peut-être sur une île comme Sánchez-Vizcaíno et son équipe l’ont fait il y a plus de 20 ans.

Le long chemin à parcourir

La plupart des chercheurs conviennent que les vaccins à propagation automatique ne pourraient jamais être appliqués aux populations humaines, car le consentement éclairé universel ne serait jamais atteint.

«Nous ne pouvons même pas amener les gens à se faire vacciner dans une pandémie mondiale. L’idée que vous seriez capable de vacciner subrepticement la population avec un virus sans provoquer d’émeutes est juste, vous savez, c’est de la fantaisie. Il ne sera jamais utilisé chez l’homme », déclare Redwood.

Mais même l’utilisation d’un vaccin à auto-propagation chez les animaux se heurte à des obstacles réglementaires et sociaux.

« Quelles sont les implications politiques de telles interventions, qui ne reconnaissent pas et ne peuvent pas être contenues par les frontières étatiques ou nationales ? demande Peters.

Sandbrink souligne également que la recherche sur les vaccins à propagation automatique constitue une menace pour la biosécurité. Les développer et prévenir certaines de leurs conséquences potentielles implique d’affiner la transmissibilité et de modifier la stabilité génétique, des techniques qui « font progresser de manière unique certaines capacités applicables à la création de virus pour les pandémies et comme armes biologiques », dit-il.

Les communautés scientifiques et mondiales de la santé et les organismes de financement devraient envisager des solutions alternatives qui offrent le même avantage avec moins de risques, insiste Sandbrink. Par exemple, éduquer les gens sur la façon d’interagir en toute sécurité avec la faune peut réduire le risque de propagation virale. L’amélioration de la surveillance des maladies dans les zones à haut risque et l’intensification de la recherche et du développement de vaccins et de traitements traditionnels pour les humains et le bétail sont également des stratégies clés.

Compte tenu de la nature extrêmement risquée et internationale de ce travail, et parce que les conséquences sont «potentiellement irréversibles», Lentzos dit que les parties prenantes doivent engager un dialogue sur la façon dont cette recherche est réglementée, et Nuismer et Redwood conviennent qu’il reste encore un long chemin à parcourir. va.

« Vous n’avez pas besoin d’être un boursier Rhodes pour comprendre que les gens seront nerveux à propos d’un vecteur viral qui se propage. C’est un concept qui va effrayer les gens », dit Redwood. «La façon dont j’aime y penser, c’est qu’il ne sera peut-être jamais utilisé, mais il vaut mieux avoir quelque chose dans le placard qui peut être utilisé et qui est mature si nous en avons besoin. Et dire : « Ne faisons pas cette recherche parce que c’est trop dangereux », pour moi, cela n’a aucun sens. »

Source : https://www.nationalgeographic.com/science/article/the-controversial-quest-to-make-a-contagious-vaccine?rid=69D3C7C1303EDD394A86862AA62D68D3