Pourquoi développer un vaccin contre la COVID-19 est si difficile

La course pour trouver un vaccin sûr et efficace contre le COVID-19 (maladie à coronavirus 2019) est sans précédent dans l’histoire de la médecine moderne. Jamais depuis la pandémie du sida, dans les années 1980 et 1990, les scientifiques, les gouvernements et les entreprises ne se sont réunis dans un effort coordonné pour partager des connaissances et des ressources qui pourraient un jour conduire au développement d’un vaccin pleinement protecteur.

Comme pour la pandémie du SIDA, les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre sur le virus.

Mais il y a de l’espoir. En décembre 2020, pas moins de 233 candidats vaccins étaient en développement actif en Amérique du Nord, en Europe et en Asie,dans le but d’en commercialiser au moins un d’ici 2021.

Le 11 décembre, la Food and Drug Administration (FDA) a accordé une autorisation d’utilisation d’urgence pour un candidat vaccin contre la COVID‑19 co-développé par Pfizer et BioNTech.Cette utilisation d’urgence est approuvée pour les personnes âgées de 16 ans et plus. Un autre vaccin candidat contre la COVID-19 de Moderna a obtenu une autorisation d’utilisation d’urgence le 18 décembre.Les deux vaccins sont de nouveaux vaccins à ARN messager (ARNm) qui contiennent des instructions génétiques permettant à nos cellules immunitaires de faire partie d’une protéine qui déclenche une réponse immunitaire au COVID-19.

Pourquoi c’est important
Aussi intimidants que puissent paraître les défis, un vaccin reste le moyen le plus efficace de prévenir les confinements mondiaux et les mesures de distanciation sociale qui ont défini les débuts de la pandémie de COVID-19.

Objectifs et défis

Le calendrier lui-même pose d’énormes défis. Étant donné que le développement des vaccins prend en moyenne 10,71 ans, depuis le début de la recherche préclinique jusqu’aux approbations réglementaires finales,les scientifiques sont chargés de réduire les délais d’une manière largement inédite dans la recherche sur les vaccins.

Pour qu’un vaccin soit considéré comme viable, il doit être sûr, peu coûteux, stable, facilement fabriqué à l’échelle de production et facilement administré au plus grand nombre possible des 7,8 milliards de personnes vivant sur la planète.

Dans le même temps, si l’on veut qu’un vaccin mette fin à la pandémie, il devra avoir un niveau d’efficacité élevé, encore supérieur à celui du vaccin contre la grippe. Tout ce qui est en deçà de ce seuil peut tempérer la propagation des infections, mais pas les arrêter.

Seulement 6 % des vaccins en cours de développement passent de la recherche préclinique à la mise sur le marché.

Efficacité du vaccin

Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), pour qu’un vaccin puisse éradiquer complètement le COVID-19, il doit être efficace à au moins 70 % de la population et offrir une protection durable pendant au moins un an. À ce niveau, le virus serait moins capable de muter lorsqu’il passe d’une personne à l’autre et serait plus susceptible de générer une immunité collective (dans laquelle de larges pans de la population développent une résistance immunitaire au virus).

Ces critères sont incroyablement ambitieux, mais pas impossibles.

À une efficacité de 60 %, l’OMS affirme que des épidémies persisteraient et que l’immunité collective ne se développerait pas de manière suffisamment agressive pour mettre fin à la pandémie.

Un vaccin contre la COVID-19 avec une efficacité de 50 %, bien que bénéfique pour les personnes à haut risque, ne permettrait pas de prévenir les épidémies ni de réduire le stress sur les systèmes de santé de première ligne en cas d’épidémie.

L’efficacité du vaccin contre la grippe, par exemple, était inférieure à 45 % au cours de la saison grippale 2019-2020, selon les Centres de contrôle et de prévention des maladies (CDC). Certains composants individuels du vaccin n’étaient efficaces qu’à 37 %.

Vaccins à ARNm contre le COVID-19
Pfizer a annoncé le 18 novembre que son essai vaccinal de phase III avait démontré une efficacité de 95 % contre le COVID-19. Moderna a annoncé le 30 novembre que son essai vaccinal de phase III a montré une efficacité globale de 94 % contre le COVID-19 et également une efficacité de 100 % contre les maladies graves. L’examen par les pairs est toujours en attente pour ces essais.

Les autorités sanitaires peuvent approuver un vaccin dont l’efficacité n’est pas optimale si les avantages (en particulier pour les personnes âgées et les pauvres) l’emportent sur les risques.

Coût

Un vaccin ne peut être considéré comme viable s’il n’est pas abordable.

Contrairement au vaccin contre la grippe, qui est produit en masse en injectant le virus dans des œufs de poule, ni le COVID-19 ni aucun de ses cousins ​​coronavirus (comme le SRAS et le MERS) ne peuvent être reproduits dans les œufs. Par conséquent, une toute nouvelle technologie de production est nécessaire pour correspondre au volume de production du vaccin annuel contre la grippe, dont plus de 190 millions de doses sont fournies chaque année aux États-Unis.

De nouveaux vaccins génétiques, notamment les candidats vaccins Pfizer-BioNTech et Moderna, sont développés dans des tubes ou des réservoirs à essai. Ils n’ont pas besoin d’être cultivés dans des œufs ou des cellules, ce qui permet d’économiser du temps et des coûts de développement.Bien que ce soit la première fois qu’ils soient produits en masse, les coûts complets et de nombreuses logistiques sont encore inconnus.

Les États-Unis ont des contrats pour acheter des doses des vaccins candidats à ARNm de Pfizer-BioNTech et Moderna, mais les coûts et l’accessibilité de ces vaccins et d’autres dans de nombreux pays du monde sont encore indéterminés.

Le gouvernement américain a signé un contrat avec Pfizer et BioNTech pour une commande initiale de 100 millions de doses pour 1,95 milliard de dollars et le droit d’acquérir jusqu’à 500 millions de doses supplémentaires. Ceux qui reçoivent le vaccin le reçoivent gratuitement.Le vaccin a également reçu une autorisation d’utilisation d’urgence au Royaume-Uni, à Bahreïn, en Arabie Saoudite, au Canada et au Mexique.

Le gouvernement fédéral a un contrat de 1,5 milliard de dollars avec Moderna pour 100 millions de doses de vaccin et la possibilité d’acquérir 400 millions de doses supplémentaires (il a déjà demandé 100 millions supplémentaires). Elle a également contribué à financer son développement avec un contrat de 955 millions de dollars, portant le total initial à 2,48 milliards de dollars.S’il reçoit une autorisation d’urgence, il sera également distribué gratuitement aux personnes résidant aux États-Unis.

Distribution

Une fois les vaccins développés, le prochain défi consiste à les distribuer équitablement, en particulier si la capacité de production est limitée. Cela nécessite des recherches épidémiologiques approfondies pour déterminer quelles populations sont les plus exposées au risque de maladie et de décès.

Afin d’éviter ces préoccupations, certains experts ont recommandé que le financement soit orienté vers des modèles de vaccins éprouvés, plus susceptibles d’être évolutifs, plutôt que vers des modèles expérimentaux qui peuvent nécessiter des milliards de dollars d’investissement structurel avant même que la première tranche de vaccin ne soit produite.

Des investissements majeurs ont toutefois été réalisés dans les vaccins expérimentaux, même s’ils posent des défis pour la distribution de masse, notamment en termes de coûts potentiels et d’exigences de températures ultra-froides pour le vaccin Pfizer-BioNTech qui nécessitent des congélateurs spécialisés.

Pfizer et BioNTech prévoient une production mondiale allant jusqu’à 50 millions de doses en 2020 et jusqu’à 1,3 milliard de doses d’ici fin 2021. Moderna prévoit une production d’environ 20 millions de doses prêtes à être expédiées aux États-Unis d’ici fin 2020 et une production mondiale de 500 millions à 1 milliard de doses en 2021. 

Dilemmes éthiques

L’accélération du traitement d’un vaccin minimise certains des freins et contrepoids conçus pour assurer la sécurité des personnes. Cela ne veut pas dire que cela soit impossible. Cela exige simplement une plus grande surveillance de la part des organismes de surveillance tels que l’OMS, les National Institutes of Health (NIH), l’Agence européenne des médicaments (EMA) et la Chinese Food and Drug Administration (CFDA), entre autres, pour garantir que la recherche est menée de manière sûre et éthique.

Même avec une surveillance réglementaire renforcée, la course à la production d’un vaccin prêt à être commercialisé d’ici deux ans a suscité des inquiétudes parmi les éthiciens qui affirment qu’il est impossible de développer un vaccin rapidement et en toute sécurité.

Les « études de provocation », par exemple, impliquent le recrutement de jeunes adultes en bonne santé, auparavant non infectés, qui sont directement exposés au COVID-19 après avoir été vaccinés avec le vaccin candidat.Si un vaccin de provocation s’avère sûr et efficace dans ce groupe à faible risque, la prochaine étape consisterait à recruter des adultes à risque plus élevé dans le cadre d’un essai traditionnel en double aveugle. Bien que des défis comme celui-ci soient utilisés pour des maladies moins mortelles, comme la grippe, exposer délibérément les gens au COVID-19 est considérablement plus risqué.

Alors que la recherche sur le COVID-19 passe des études précliniques à des essais humains plus vastes, des dilemmes comme ceux-ci exerceront des pressions sur les régulateurs pour qu’ils décident quels risques dans cette nouvelle frontière sont « acceptables » et lesquels ne le sont pas.

Par où commencer

Les scientifiques ne partent pas de zéro lorsqu’ils développent leurs modèles de vaccins contre la COVID-19 (appelés plateformes). Il existe non seulement des vaccins efficaces basés sur des virus apparentés, mais aussi des vaccins expérimentaux qui ont démontré une protection partielle contre les coronavirus comme le MERS et le SRAS.

Le COVID-19 appartient à un grand groupe de virus appelés virus à ARN, qui comprennent le virus Ebola, l’hépatite C, le VIH, la grippe, la rougeole, la rage et une foule d’autres maladies infectieuses. Ceux-ci sont ensuite décomposés en :

• Virus à ARN du groupe IV: Il s’agit notamment des coronavirus, des virus de l’hépatite, des flavivirus (associés à la fièvre jaune et à la fièvre du Nil occidental), du poliovirus et des rhinovirus (l’un des nombreux virus du rhume
• Coronaviridés: Une famille de virus à ARN du groupe IV qui comprend quatre souches de coronavirus liées au rhume et trois qui provoquent des maladies respiratoires graves (MERS, SRAS et COVID-19)

Les connaissances sur ces virus, aussi limitées soient-elles, peuvent fournir aux chercheurs les preuves nécessaires pour construire et tester leurs plates-formes. Même si une plateforme échoue, elle peut orienter les chercheurs vers des plateformes plus viables.

Même parmi les nombreux virus à ARN du groupe IV, seule une poignée de vaccins (polio, rubéole, hépatite A, hépatite B) ont été développés depuis le premier vaccin contre la fièvre jaune en 1937. Jusqu’à présent, il n’existe aucun vaccin contre les coronavirus entièrement approuvé et autorisé aux États-Unis.

Modèles de développement de vaccins

La course pour trouver un vaccin efficace contre le COVID-19 est coordonnée en grande partie par l’OMS et des partenaires mondiaux comme la Coalition for Epidemic Preparedness Innovations (CEPI) récemment créée. Le rôle de ces organisations est de superviser le paysage de la recherche afin que les ressources puissent être orientées vers les candidats les plus prometteurs.

Le CEPI a décrit les différentes plateformes disponibles sur lesquelles le COVID-19 peut s’appuyer.Certains sont des modèles mis à jour basés sur les vaccins antipolio Salk et Sabin des années 1950 et 1960. D’autres sont des vaccins de nouvelle génération qui s’appuient sur le génie génétique ou sur de nouveaux systèmes d’administration (appelés vecteurs) pour cibler les cellules respiratoires.

Chacune des plateformes proposées présente des avantages et des inconvénients. Certains types de vaccins sont faciles à fabriquer à l’échelle de production, mais leur réponse est plus généralisée (et, par conséquent, moins susceptibles d’atteindre les taux d’efficacité nécessaires pour mettre fin à la pandémie). D’autres modèles plus récents pourraient susciter une réponse plus forte, mais on sait peu de choses sur le coût du vaccin ou s’il peut être produit à l’échelle mondiale.

Sur les 10 plateformes vaccinales décrites par le CEPI, cinq n’ont jamais produit de vaccin viable chez l’homme. Néanmoins, certains (comme la plateforme de vaccins à ADN) ont créé des vaccins efficaces pour les animaux.

Processus de développement de vaccins

Même si les étapes de développement des vaccins sont réduites, le processus d’approbation des vaccins contre la COVID-19 restera plus ou moins le même. Les étapes peuvent être décomposées comme suit :

• Stade préclinique
• Développement clinique
• Examen et approbation réglementaires
• Fabrication
• Contrôle de qualité

La phase préclinique est la période pendant laquelle les chercheurs compilent des données de faisabilité et de sécurité, ainsi que des preuves d’études antérieures, pour les soumettre aux régulateurs gouvernementaux pour approbation des tests. Aux États-Unis, la FDA supervise ce processus. D’autres pays ou régions ont leurs propres organismes de réglementation.

Le développement clinique est l’étape au cours de laquelle la recherche proprement dite est menée chez l’homme. Il y a quatre phases :

• Phase Ivise à trouver la meilleure dose avec le moins d’effets secondaires. Le vaccin sera testé sur un petit groupe de moins de 100 participants. Environ 70 % des vaccins dépassent cette étape initiale.
• Phase IIétend les tests à plusieurs centaines de participants en fonction de la dose considérée comme sûre. La répartition des participants correspondra à la démographie générale des personnes à risque de COVID-19. Environ un tiers des candidats à la phase II atteindront la phase III.
• Phase IIIimplique des milliers de participants répartis sur plusieurs sites qui sont sélectionnés au hasard pour recevoir soit le vrai vaccin, soit un placebo. Ces études sont généralement réalisées en double aveugle, de sorte que ni les chercheurs ni les participants ne savent quel vaccin est administré. C’est l’étape où la plupart des vaccins échouent.
• Phase IVa lieu après l’approbation du vaccin et se poursuit pendant plusieurs années pour évaluer l’efficacité et la sécurité du vaccin dans le monde réel. Cette phase est également connue sous le nom de « surveillance post-commercialisation ».

Vaccins contre la COVID-19 : restez informé des vaccins disponibles, de qui peut les recevoir et de leur sécurité.

Timing

Aussi simple que soit le processus, il existe plusieurs éléments, au-delà de l’échec du vaccin, qui peuvent ajouter des mois ou des années au processus. Parmi eux se trouve le timing. Même si un vaccin candidat devrait idéalement être testé lors d’une épidémie active, il peut être difficile de savoir où et quand celle-ci pourrait survenir.

Même dans les régions durement touchées comme New York et Wuhan, en Chine, où une nouvelle épidémie semble imminente, les responsables de la santé publique peuvent intervenir pour prévenir la maladie en exigeant par exemple que les gens s’auto-isolent à nouveau. Ceci est important pour garder les gens en bonne santé, mais peut prolonger les essais de vaccins sur une saison ou une année entière.

Candidats vaccins en préparation

En décembre 2020, 56 vaccins candidats étaient approuvés pour la recherche clinique, tandis que plus de 165 étaient au stade préclinique en attente d’une approbation réglementaire.

Parmi les plateformes approuvées pour les tests, les vaccins inactivés sont parmi les plus courants. Cela inclut les sous-unités protéiques, qui utilisent des antigènes (les composants qui stimulent le mieux le système immunitaire) au lieu du virus entier, et les vaccins inactivés à cellules entières, dont certains utilisent des agents « stimulants » comme l’aluminium pour augmenter la réponse en anticorps.

Les vaccins à ARN et à ADN sont également bien représentés, tout comme les vaccins vectoriels qui utilisent des virus du rhume désactivés pour transporter les agents vaccinaux directement dans les cellules.

Des plates-formes supplémentaires incluent des particules pseudo-virales, des vaccins vectoriels combinés à des cellules présentatrices d’antigène et un vaccin vivant atténué qui utilise une forme vivante et affaiblie du COVID-19 pour stimuler une réponse immunitaire.

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