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X. Vaccin à ARN : de l’idée à la production 

Understanding the nanotechnology in COVID-19 vaccines (on cas.org) by Dr. Rumiana Tenchov.  Copyright 2021 American Chemical Society.  All rights reserved.

Structure d’une nanocapsule

Lipide PEG : empêche les nanocaspsules de fusionner entre elles.
Lipide cationique : il est chargé positivement et fixe l’ARN qui qui a une charge négative. Une fois dans la cellule, ce lipide libère l’ARN.
Lipide DSPC : permet à la nanocapsule de conserver sa forme. 
Cholestérol : assure la mobilité des composants entre eux.
ARN : contient le programme génétique de la spicule S.

L’idée date de 1990. Trente ans – et une pandémie – plus tard, des vaccins à ARN sont produits en quantité contre la Covid-19. Des usines tournent à plein et toute une chaîne de fournisseurs hyperspécialisés est mobilisée.  
La fabrication industrielle du vaccin à ARN s’échelonne en quatre étapes. La première est la multiplication de brins… d’ADN ! Car pour obtenir l’ARN, l’industrie reproduit le procédé naturel de fabrication de cette molécule. Et les cellules synthétisent l’ARN en suivant les instructions des molécules d’ADN.

Le premier pas est donc l’obtention de molécules d’ADN en grande quantité. Chaque brin d’ADN modèle est introduit dans des bactéries Escherichia coli. Placées dans un fermenteur, les bactéries se multiplient pendant quatre jours. Puis elles sont détruites et des milliards de brins d’ADN modèles sont récupérés. 

L’étape suivante est la transcription de l’ADN en ARN, c’est-à-dire la copie de l’ADN en ARN. Ce processus biologique, qui se déroule dans une cuve métallique de quelques dizaines de litres, prend deux heures. Chaque molécule d’ADN est transcrite des dizaines de fois et peut engendrer jusqu’à 500 brins d’ARN. Puis les molécules d’ADN sont dégradées. Et finalement, les molécules d’ARN désirées sont séparées notamment grâce à leurs particularités électriques : elles ont une charge négative. 

L’ARN doit être ensuite enveloppé dans une capsule de lipides. C’est le moment le plus délicat, mais il est indispensable puisqu’il limite la dégradation de la molécule d’ARN et lui permet de passer à travers la membrane des cellules humaines quand le vaccin est injecté (voir question U). Quatre lipides différents entrent dans la composition des capsules. Deux leur confèrent une composition analogue à celle d’une membrane cellulaire. Le troisième est un lipide chargé positivement. Le quatrième stabilise l’ensemble. Quand les graisses sont projetées sous forme de microgouttelettes en direction de microquantités d’ARN, elles s’assemblent à celles-ci en une nanoseconde grâce à l’attraction entre les charges électriques opposées. On obtient ainsi des nanocapsules d’ARN entourées de lipides (voir figure).

La dernière étape est le remplissage des flacons. Les nanocapsules sont diluées dans un milieu liquide, dont la composition garantit un pH neutre et stable, auquel on ajoute du saccharose. Le saccharose évite la formation de cristaux de glace. Car une fois remplis, les flacons sont rapidement congelés.

Un flacon de vaccin nécessite deux mois de fabrication. Les tests de qualité occupent une grande partie de ce temps. Il contient presque 300 composants différents. Certains sont courants, comme le saccharose. Mais la plupart sont la spécialité d’une poignée de sociétés dans le monde. Avant la pandémie, ils étaient produits en quantité confidentielle. Le lipide chargé positivement est l’un d’entre eux. Sa synthèse, uniquement maitrisée par quatre sociétés, demande plusieurs semaines. 
À ce jour, des dizaines d’entreprises sont impliquées dans la fabrication des vaccins à ARN. Cette production, complexe à mettre en place mobilise des industries aux USA, au Canada, en Suisse, en Allemagne, en Belgique, en France, en Chine. Des milliards de doses sont, en effet, attendues.

Logos Cité des sciences et de l’industrie et Palais de la découverte

informations mises à jour le 16/07/2021