Un vaccin par les plantes contre la poliomyélite

Des plantes ont été utilisées pour produire un nouveau vaccin contre le poliovirus. Cela pourrait être une étape majeure vers l’éradication mondiale de la maladie.


A - Les particules pseudo-virales dans de la glace vitreuse B - La reconstruction du poliovirus (PV3) C - Une coupe centrale d'une particule pseudo-virale pour montrer la surface interne vide D - La résolution du poliovirus 3 face à la protéine VP1 E - Une résolution de PV3 Crédit : John Innes Centre
A - Les particules pseudo-virales dans de la glace vitreuse B - La reconstruction du poliovirus (PV3) C - Une coupe centrale d'une particule pseudo-virale pour montrer la surface interne vide D - La résolution du poliovirus 3 face à la protéine VP1 E - Une résolution de PV3 Crédit : John Innes Centre

Une équipe interdisciplinaire de scientifiques incluant la Dre Johanna Marsian travaillant dans le laboratoire du Professeur George Lomonossoff au Centre John Innes de Norwich a produit le nouveau vaccin avec une méthode utilisant des particules pseudo-virales (PPV). Les particules pseudo-virales sont des mimétiques non pathogènes du qui sont cultivés dans les plantes.

Les gènes, qui contiennent des informations pour produire des PPV, sont infiltrés dans les tissus végétaux. La plante hôte reproduit ensuite en de grandes quantités en utilisant ses propres mécanismes d’expression protéique. Le professeur Lomonossoff du Centre John Innes a déclaré: Il s’agit d’une grande collaboration impliquant la science végétale, la virologie animale et la biologie structurale. Désormais, on doit déterminer comment l’étendre parce que nous ne voulons pas que cela reste une technique de laboratoire.

Les particules pseudo-virales

Les PPV ressemblent à des , mais ils ne sont pas infectieux. Ils sont biologiquement conçus de sorte qu’ils ne contiennent pas l’acide nucléique qui permet aux de se reproduire. Cela signifie qu’ils imitent le comportement du en stimulant le système immunitaire sans provoquer une infection de la . Les tests de laboratoire ont démontré que les imitateurs du poliovirus ont fourni une immunité aux animaux contre la maladie ouvrant la voie à la production de vaccins humains à grande échelle par des plantes avec la contribution des collaborateurs de l’industrie pharmaceutique.

La découverte a été faite par un consortium financé par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) qui cherche à éradiquer la poliomyélite depuis des décennies. L’OMS cherche des vaccins alternatifs qui évitent l’utilisation du virus vivant dans le cadre d’une campagne internationale visant à éradiquer complètement le virus dans le monde entier.

Un fléau mondial jusqu’à la moitié du siècle dernier, le poliovirus a été réduit de 99 % depuis 1988 en raison de l’Initiative mondiale pour l’éradication de la poliomyélite menée par l’OMS. Cependant, les vaccins antipoliomyélitiques actuels nécessitent la production d’énormes quantités de virus. L’utilisation du virus vivant représente non seulement un risque de fuite du virus, mais l’utilisation du virus atténué (affaibli) maintient toujours la polio dans la population mondiale.

Les particules pseudo-virales ont été exprimées en utilisant un système d’expression transitoire connu comme l’Hypertrans® du Centre John Innes. Cet outil n’est pas seulement intéressant pour la production de vaccins contre la poliomyélite, mais il pourrait devenir une ressource de diagnostic dans la production de vaccins contre d’autres poussées virales.

La beauté de ce système de multiplication des mimétiques de virus non pathogènes dans les plantes est qu’il stimule notre capacité à étendre la production de vaccins candidats pour lutter contre les menaces émergentes pour la santé humaine selon le professeur Lomonossoff. Au cours des 20 dernières années, les plantes sont devenues des concurrents sérieux des bactéries, des cellules d’insectes, des champignons ou de mammifères comme des systèmes de production de produits pharmaceutiques. Ils sont rentables en nécessitant des nutriments simples, de l’eau, du dioxyde de carbone et de la lumière du soleil pour une croissance efficace et on peut adapter rapidement le système d’expression transitoire avec de faibles coûts.

A - Les particules pseudo-virales dans de la glace vitreuse B - La reconstruction du poliovirus (PV3) C - Une coupe centrale d'une particule pseudo-virale pour montrer la surface interne vide D - La résolutioin du poliovirus 3 face à la protéine VP1 E - Une résolution de PV3 Crédit : John Innes Centre

A – Les particules pseudo-virales dans de la glace vitreuse
B – La reconstruction du poliovirus (PV3)
C – Une coupe centrale d’une pour montrer la surface interne vide
D – La résolution du poliovirus 3 face à la protéine VP1
E – Une résolution de PV3
Crédit : John Innes Centre

Malgré les succès de l’expression végétale pour produire des particules pseudo-virales des virus du papillome et de l’hépatite B, les PPV de poliovirus se sont révélées trop instables pour fabriquer des vaccins pratiques en utilisant cette technique. Un problème est que le matériel génétique, qui provoque la réplication du virus et qui est donc absent des PPV, a également un rôle à jouer dans le maintien des particules.

Mais les équipes de The National Institute for Biological Standards and Control et l’Université de Leeds ont identifié des mutations dans des couches de protéines qui ont permis la production de PPV suffisamment stable pour le vaccin. Les expériences menées à l’Université d’Oxford montrent que ces anticorps sont identiques à ceux du poliovirus natif qui conservent leur forme lorsqu’ils sont réchauffés et qui sont efficaces pour protéger les animaux contre le poliovirus.

L’équipe a utilisé la microscopie cryo-électronique au Centre Electron Bio-Imaging Center (eBIC) de Diamond Light Source pour avoir une vision détaillée sur la structure des PPV. Ils ont confirmé la structure et ils ont montré que les caractéristiques externes des particules étaient identiques à celles du poliovirus.

Dave Stuart, directeur des sciences de la vie chez Diamond et professeur de biologie structurale à l’Université d’Oxford, a déclaré : Nous avons été inspirés par le vaccin synthétique pour la fièvre aphteuse qui est également étudiée à Diamond dans le cadre de la collaboration de recherche au Royaume-Uni. Avec les capacités de visualisation de Diamond et l’expertise de l’Université d’Oxford dans l’analyse structurale et la simulation par ordinateur, nous avons pu obtenir une résolution qui est un milliard de fois plus petit qu’une tête d’épingle et nous avons amélioré notre conception atome par atome dans des coquilles vides. Grâce à l’information obtenue chez Diamond, nous avons également vérifié que ces derniers ont essentiellement la même structure que le virus natif pour assurer une réponse immunitaire appropriée. Cette collaboration signifie qu’on ouvre la voie pour la fabrication des particules stabilisées à grande échelle dans les plantes. Les résultats sont décrits dans la revue Nature communications.

Le poliovirus, un fléau qui hante l’humanité depuis des siècles

Une gravure égyptienne datant de 3 500 ans montrant un prêtre atteint de la polio - Crédit : Getty Images

Une gravure égyptienne datant de 3 500 ans montrant un prêtre atteint de la polio – Crédit : Getty Images

Une ancienne gravure égyptienne suggère que le poliovirus est un fléau qui perturbe nos vies depuis l’antiquité. La gravure de 3 500 ans montre une victime de la polio qui est un prêtre avec une jambe droite desséchée. À partir de cette période, le virus s’est répandu jusqu’à la moitié du siècle dernier quand les premiers vaccins sont apparus. La polio est maintenant réduite à quelques centaines de cas par an dans le monde, mais on n’arrive pas à l’éradiquer complètement, car le virus est maintenu dans l’environnement par l’utilisation du vaccin vivant atténué.

Le poliomyélite  est une maladie dévastatrice et c’était un véritable fléau jusque dans les années 1950 selon le professeur George Lomonossoff du Centre John Innes. On la connait comme la peste de l’été dans certaines régions et à Norwich, la principale source de contamination était la baignade dans la rivière Yare près du parc Earlham. La plupart des gens avaient des symptômes modérés, mais certains ont eu une polio paralytique et dans le pire des cas, ils ne pouvaient pas respirer correctement et ces personnes devaient utiliser un poumon de fer.

Le poliovirus est l’agent causal de la poliomyélite qui détruit les neurones moteurs dans le système nerveux central provoquant une paralysie ou même la mort. La transmission est principalement provoquée par l’ingestion d’eau infectée. L’Initiative mondiale pour l’éradication de la poliomyélite menée par l’Organisation mondiale de la santé a provoqué une baisse de 99 % des cas au cours des 30 dernières années en utilisant deux vaccins très efficaces. Le premier est le vaccin vivant atténué développé par Albert Sabin et le second est le virus inactivé par le formaldéhyde développé par Jonas Salk.

La production de ces deux vaccins, développée dans les années 1950, nécessite la propagation de grandes quantités de poliovirus vivant augmentant le risque de réintroduction accidentelle. En raison de ce risque, l’OMS a intensifié sa recherche d’alternatives peu coûteuses et viables et cette découverte, utilisant les particules pseudo-virales, présente une nouvelle option intéressante. Les vaccins sans virus permettront d’éradiquer la poliomyélite et ils éviteront les récidives sans les risques associés à l’utilisation des vaccins de virus vivant.

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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