VACCINS À ADN ET ARNm

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Construction des molécules vaccinales d’ADN ou d’ARN

Physiologiquement, l’information génétique est codée par des molécules d’ADN présentes au niveau des chromosomes contenus dans le noyau des cellules. Chaque gène est un morceau d’ADN. L’ADN d’un gène est transcrit (copié) sur les chromosomes, en molécules d’ARN messager (ARNm), proche chimiquement de l’ADN, moins stable mais contenant la même information. Les ARNm quittent le noyau au travers des pores nucléaires et rejoignent le cytoplasme de la cellule pour y être traduits en protéines. Les molécules d’ARNm représentent donc un intermédiaire indispensable entre le gène de la protéine situé au niveau de l’ADN et la protéine issue de son décodage.

Les molécules d’ADN et d’ARNm vaccinales sont construites par ingénierie moléculaire destinée à optimiser la production de protéine antigénique dans les cellules.

Vaccins à ADN et à ARNm

Dessin : Vaccins à ADN et à ARNm

Dans ces deux types de vaccins, la protéine vaccinale est produite par le décodage de son gène. Dans les vaccins à ADN (à gauche), le gène est situé sur un minichromosome circulaire, un plasmide, et précédé par une séquence régulatrice (promoteur) qui permet son expression dans la... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Dans le cas des vaccins à ADN, la séquence d’ADN du gène codant l’antigène est insérée dans un plasmide, qui est un minichromosome naturel d’origine bactérienne servant à conférer aux bactéries des propriétés comme la résistance à certains antibiotiques. Le plasmide est une molécule d’ADN double brin, circulaire, fermée. Le gène codant pour la protéine antigénique d’intérêt y est inséré au voisinage d’un promoteur fort, actif dans les cellules humaines, qui permet la copie d’un grand nombre de molécules d’ARNm et par conséquent une forte production de l’antigène.

Les molécules d’ARNm utilisées dans les vaccins sont, elles, des molécules linéaires construites en associant cinq séquences de fonctions différentes. Une extrémité 5’, appelée aussi « coiffe », est une base nucléique, la guanosine, modifiée, protectrice et recrutant les ribosomes nécessaires à la traduction de l’ARNm en protéine. Suit une région 5’ non traduite (5’UTR), située entre la coiffe et le codon d’initiation de la traduction qui peut contenir entre trois et des centaines de nucléotides. En général, dans la construction de l’ARNm vaccin, on utilise la région 5’ d’un ARNm très stable comme celui codant la protéine globine. Après la région 5’ non traduite se trouve la séquence qui code la protéine antigénique telle qu’elle est présente dans le virus sauvage, cette séquence pouvant être optimisée pour l’adapter à la cellule qui va la synthétiser en protéine. Après la séquence codante, se trouve la région 3’ non traduite (3’UTR). Elle doit aussi être choisie avec soin car elle peut affecter la stabilité de la molécule d’ARNm. Comme au niveau du 5’UTR, les séquences présentes au niveau des 3’UTR sont généralement celles d’ARNm très stables. Puis l’ARNm se termine par une queue polyadénylée, pour, là aussi, augmenter la stabilité de la molécule.

Les molécules d’ADN plasmidiques sont produites par des bactéries Escherichia coli dans des usines, en fermenteur, puis purifiées et caractérisées. Les molécules d’ARN messager sont produites par un procédé dénommé « transcription in vitro » à partir de molécules d’ADN plasmidique linéarisées qui servent de matrice pour synthétiser l’ARNm en grandes quantités, en présence de l’enzyme ARN polymérase et des réactifs nécessaires. Les molécules d’ARNm sont ensuite purifiées.

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Voies de pénétration dans la cellule des vaccins à ADN et ARN

Voies de pénétration dans la cellule des vaccins à ADN et ARN
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Vaccins à ADN et à ARNm

Vaccins à ADN et à ARNm
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Schéma des voies d’activation de l’immunité innée par les acides nucléiques

Schéma des voies d’activation de l’immunité innée par les acides nucléiques
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Vaccination de masse contre la Covid-19

Vaccination de masse contre la Covid-19
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  • : directeur de recherche CNRS habilité à diriger des recherches

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Pour citer l’article

Bruno PITARD, « VACCINS À ADN ET ARNm », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/vaccins-a-adn-et-arnm/