Article #3 du dossier Pop’Sciences « De la variole à la Covid, les vaccins…« 

En pointe dans la recherche contre les maladies infectieuses respiratoires, VirPath, le laboratoire de virologie et de pathologie humaine de Lyon, rattaché au Centre International de Recherche en Infectiologie, est un laboratoire qui innove. Il est à l’origine de la création de Vaxxel, une start-up qui s’est lancée en 2019 dans la course aux vaccins contre les pathogènes responsables de la bronchiolite du nourrisson et de pneumopathies sévères chez les séniors.
Comment développer un candidat vaccin du laboratoire jusqu’au premier essai clinique ? L’exemple de la jeune pousse lyonnaise.

Un article de Caroline Depecker, journaliste scientifique
pour Pop’Sciences – 2 juin 2021

Métapneumovirus (hMPV) vu en microcopie électronique @ E. Errazuriz-Cerda /UCBL ; J.Dubois/Vaxxel ; M. Rosa-Calatrava/VirPath

Le métapneumovirus humain (hMPV) et le virus respiratoires synclinal humain (hVRS) sont deux virus respiratoires cousins qui provoquent chaque année, respectivement 17 et 33 millions de cas d’infections aigues des voies respiratoires, surtout chez les jeunes enfants et les personnes âgées. Aujourd’hui, aucun traitement thérapeutique efficace, ni vaccin, n’existe sur le marché pour lutter contre ces infections virales qui sont à l’origine de la bronchiolite du nourrisson et représentent la première cause de mortalité infantile à l’échelle mondiale. Mais des résultats expérimentaux, obtenus en 2018 par le laboratoire VirPath^(a), pourraient changer la donne : immunisées à l’aide d’un virus hMPV vivant atténué, des souris ne développent aucun symptôme de maladie si on
leur inocule ensuite le virus sauvage, c’est-à-dire le virus présent naturellement dans l’environnement. Vérification avait été faite auparavant, par les chercheurs, que les souris vaccinées à l’aide de ce virus atténué ne développaient aucune pathologie et produisaient bien des anticorps neutralisants vis-à-vis de ce dernier. Avec cette dernière expérience, les scientifiques tenaient leur preuve de concept préclinique : ils avaient entre les mains un candidat vaccin contre la bronchiolite. Restait maintenant à le développer.

L’aboutissement de 10 années de recherche et d’innovations

« L’origine du candidat vaccin remonte aux années 2010, se souvient Manuel Rosa Calatrava, directeur de recherche Inserm et co-directeur du laboratoire VirPath. Nous avions initié alors un travail sur le hMPV en collaboration avec Guy Boivin, directeur d’un laboratoire de recherche similaire au nôtre au CHU de Québec (Canada). Ce scientifique avait isolé, chez un patient, une souche virale dont les capacités à se répliquer et à infecter les cellules étaient particulièrement efficaces, ce qui avait attiré son attention ».

Epithélium respiratoire humain reconstitué d’origine nasal vu en microscopie électronique @ E. Errazuriz-Cerda/UCBL ; M. Rosa-Calatrava/VirPath

Au cours de leurs travaux communs, les équipes des deux laboratoires enchaînent les étapes : après avoir décrit la souche clinique virale, qui répond au « doux nom » de C-85473, ils en manipulent le génome de sorte à pouvoir la modeler à façon. Puis ils éliminent deux de ses gènes, activés lorsque le virus se réplique. Suite à cette opération, la virulence du virus hMPV génétiquement modifié diminue considérablement : il ne se multiplie que très peu dans les organismes vivants. Parallèlement aux expériences conduites sur les souris, les scientifiques observent aussi que le virus atténué stimule bien toujours la production de molécules médiatrices de l’immunité, mais non celles témoignant d’un processus inflammatoire, lorsqu’on le soumet à des tests impliquant des tissus respiratoires humains reconstitués [vidéo ci-dessous ].

Le métapneumovirus isolé et génétiquement modifié dans sa version non pathogène constitue la base virale nécessaire à la fabrication d’un vaccin : ce qu’on appelle une plateforme vaccinale. Baptisée « Metavac® », elle a fait l’objet de plusieurs dépôts de brevet, propriétés des différentes tutelles de VirPath et du laboratoire québécois, et a impulsé la création de Vaxxel en 2019. « Au sein du laboratoire, nous privilégions une stratégie partenariale, non seulement avec le monde académique, mais également avec de nombreux acteurs socio-économiques, explique Manuel Rosa-Calatrava. Cette politique de valorisation de la recherche et de transfert technologique vers la clinique et l’industrie constitue « l’ADN de VirPath » [voir encadré]. C’est grâce à elle qu’est née Vaxxel ».
L’année de sa création, la start-up porteuse du projet de vaccin contre les pneumovirus a été lauréate du concours i-Lab^(b) visant à soutenir les meilleures initiatives issues de la recherche scientifique publique en matière d’innovation. Un label Deep Tech qui a procuré à la jeune pousse visibilité et début de financement (270 000 € via Bpifrance) pour aborder la course d’endurance dans laquelle elle venait de se laner.

Produire des virus de qualité pharmaceutique

« Nous avons réalisé, en 2021, une première levée de fonds de 700 000 €, commente Denis Cavert, directeur général de Vaxxel. Ce qui nous permet de démarrer le développement du candidat vaccin ».  Pour ce spécialiste des vaccins, qui cumule quinze ans d’expérience chez Sanofi et Baxter, la première étape importante consiste « à préparer la banque de cellules maîtresse à partir de laquelle seront préparés les différents lots de virus, à chaque fois à l’identique. Début 2022, nous devrions avoir obtenu auprès des autorités réglementaires la certification que notre banque cellulaire est de qualité et de sécurité suffisantes ». En effet, en tant que médicament, un vaccin se doit d’être fabriqué selon les normes très strictes de l’industrie pharmaceutique. On estime ainsi à 70% le temps consacré aux centaines de contrôles qualité obligatoires lors du processus de fabrication d’un vaccin.
En 2020, Vaxxel a acquis la propriété de la lignée cellulaire DuckCelt®-T17 auprès de Transgène, une entreprise de biotechnologie connue pour ses innovations en matière de vaccins thérapeutiques. Intérêt de cette lignée de cellules de canard qui se cultive en suspension et sans sérum : elle permet la multiplication des métapneumovirus en fermenteur* et son mode de production peut aisément être transposé du stade pilote à l’échelle industrielle.

Une laborantine prélève des virus de leur milieu de culture (fermenteur) @ Visée.A

L’ambition de Vaxxel : accompagner le développement de Metavac® jusqu’à la fin de l‘essai clinique de phase 1, au cours duquel des tests seront réalisés sur un petit groupe de personnes pour vérifier la bonne tolérance au médicament et récolter quelques éléments sur sa capacité à stimuler le système immunitaire (pour les vaccins pédiatriques, le premier essai clinique est d’abord réalisé sur des adultes). Ces tests pourraient commencer dès la fin 2023, pour une période de six mois environ. Pour mener à bien son programme, Vaxxel bénéficie des espaces, des équipements, du savoir-faire du laboratoire VirPath et de l’accompagnement de la société Transgène.

Des essais cliniques d’ici 3 ans ? L’enjeu d’un marché à 5 milliards d’€

Avant d’atteindre son objectif final, deux étapes clés sont prévues à court terme pour la start-up :
– qualifier le grade pharmaceutique de la production virale issue de la lignée DuckCelt®-T17
– vérifier la bivalence de la plateforme virale, c’est-à-dire montrer qu’elle est susceptible de prévenir aussi les infections dues à un deuxième virus respiratoire : le hVRS.

En effet, si la souche C-85473 de métapneumovirus a subi des opérations d’ingénierie génétique qui ont permis d’en atténuer la virulence, elle s’est vue dotée de nouveaux gènes la conduisant à exprimer un antigène *^(c) du virus synclinal humain (hVRS), le second virus responsable de la bronchiolite du nourrisson, lorsqu’elle se réplique*. La startup doit ainsi vérifier sur modèle animal que Metavac® apporte une protection face au hVRS. Si c’est bien le cas, la preuve de concept de la bivalence du vaccin sera apportée : le vaccin pourrait prévenir les infections causées par les deux virus respiratoires.

virus VRS vu sous microscope (taille réelle 200 nm) @ US CDC

Il existe une dizaine de projets de vaccin contre le VRS actuellement, tous au stade de phase 1. Si l’impact du hMPV sur la santé, auprès des tout petits notamment, est moindre par rapport à celui du hVRS, la concurrence y est moins rude. On compte un seul autre projet de vaccin en cours de développement contre le métapneumovirus humain (essai clinique de phase 1).  « La bivalence pourra constituer un argument de poids face aux industriels du vaccin lorsqu’il s’agira de les convaincre de prendre le relais pour le développer », commente Denis Cavert, si les résultats sont, comme attendus, au rendez-vous de 2024. S’ensuivraient alors les essais de phase 2 (tests permettant de définir les doses) et phase 3 (définition de l’efficacité du vaccin), puis, la phase d’industrialisation et de commercialisation du médicament.

Que représente le coût global du développement du candidat vaccin tel que celui de la start up lyonnaise ? « 9 millions d’€… environ », répond Denis Cavert. Une somme que le directeur général compte trouver grâce à des financements publiques nationaux et européens, et auprès d’institutions comme la fondation Melinda Gates. Un jeu qui en vaudrait la chandelle : l’estimation qu’il fait du marché auquel s’adresse son vaccin est de 5,7 milliards d’€ par an. L’équivalent d’un médicament « blockbuster » dans le jargon de l’industrie pharmaceutique.

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_{Notes :
(a) VirPath est un laboratoire sous tutelles de l’Institut national de recherche médicale (Inserm), de l’Université Claude Bernard Lyon 1, du Centre national de recherche scientifique (CNRS) et de l’Ecole nationale supérieur de Lyon (ENS Lyon)
(b) I-Lab est un concours organisé par le ministère de l’Enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation en partenariat avec Bpi France
(c) L’antigène produit par le vaccin vivant atténué est la protéine F qui permet au hVRS de fusionner avec les cellules qu’il infecte}

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         Encart

         Valoriser, innover, créer de la valeur : l’ADN de VirPath

Les scientifiques de VirPath, reclus dans leur laboratoire et la tête dans les étoiles ? Cette image naïve du chercheur n’a pas lieu d’être au sein des locaux du laboratoire lyonnais. Au cœur de la stratégie portée par son co-directeur, Manuel Rosa-Calatrava : mener une recherche intégrée avec des partenaires issus du monde académique et des milieux socio-économiques, y compris à l’international avec, pour objectif, la valorisation des travaux de recherche académique et leur transfert technologique vers la clinique et l’industrie pharmaceutique. Ainsi, depuis sa création, VirPath a constitué un portefeuille de 20 familles de brevets dont plusieurs ont déjà été licenciés.

Manuel Rosa Calatrava et Julia Dubois, fondateurs de Vaxxel @ Visée.A

L’émergence de Vaxxel, est un bel exemple illustrant la politique volontariste du laboratoire lyonnais : trois de ses quatre fondateurs sont les chercheurs à l’origine du vaccin innovant soit, Manuel Rosa-Calatrava, Guy Boivin et Julia Dubois, la jeune virologue dont les travaux de doctorat (menés en co-tutelle entre l’université de Lyon 1 et l’université Laval de Québec) sont à l’origine de la plateforme vaccinale Metavac®.

Trois start-up et une plateforme de recherche

« C’est dans cette démarche de création de valeurs et grâce à plusieurs financements, comme ceux de l’Agence nationale de la recherche (ANR) et de la région Auvergne-Rhône-Alpes, ainsi qu’au soutien appuyé des filiales de l’Université Claude Bernard Lyon 1 (Lyon Ingénierie Projet et EZUS) et de Pulsalys, l’incubateur et accélérateur Deep Tech de la région, que nous avons fondé trois start-up : Signia Therapeutics qui repositionne des médicaments pour de nouvelles indications thérapeutiques anti-infectieuses (notamment contre le SARS-CoV-2), VirHealth, spécialisée dans la désinfection microbiologique, et enfin Vaxxel ».

Parmi les outils créés par le laboratoire : VirNext, une plateforme de recherche technologique et contractuelle répondant aux besoins des industriels de la santé. Depuis janvier 2020, VirNext a permis d’évaluer plus de 200 molécules et anticorps dans différents modèles précliniques y compris animaux, et d’optimiser des vaccins viraux candidats. C’est avec cette plateforme qu’a été menée la première étude européenne d’évaluation d’épurateurs d’air en atmosphère contaminée par le SARS-CoV-2. Créatrice de valeurs scientifiques, technologiques et économiques, VirNext a rendu possible la pérennisation de plus de 20 emplois directs ces cinq dernières années.

PPour aller plus loin

• Mise au point d’un patch vaccinal contre la bronchiolite (visant le virus VRS), Le Figaro, 18/01/2013
• Développement d’un vaccin contre le virus VRS : un essai clinique à Paris, Pourquoi docteur ?, 14/11/2016
• Premières images du virus SARS-CoV-2 issues du laboratoire VirPath, Le Figaro, 26/04/2020
• Covid-19 : le laboratoire VirPath étudie le repositionnement de médicaments pour accélérer la mise à disposition de traitements, INSERM, 24/03/2020
• Le repositionnement de médicaments, un «recyclage» prometteur contre le Covid-19, Le Figaro, 26/06/2020

Article #1 du dossier Pop’Sciences « De la variole à la Covid, les vaccins…« 

Deux millions. Ce chiffre représente, d’après l’Organisation mondiale de la santé, le nombre de vies sauvées chaque année grâce la vaccination dans le monde. En protégeant chaque personne vaccinée contre une infection, l’administration d’un vaccin est bénéfique sur le plan individuel. Elle l’est aussi sur le plan collectif en réduisant le nombre de personnes susceptibles de disséminer la maladie.
Mais comment un vaccin agit-il sur notre corps ? Et comment le conçoit-on ?

Hélène Dutartre, chercheuse au Centre International de Recherche en Infectiologie (CIRI) et Nathalie Davoust-Nataf, chercheuse au Laboratoire de Biologie et de Modélisation de la Cellule (LMBC) nous apportent leur éclairage. Toutes deux animent le groupe « Microbes, Immunité & Vaccination » associant scientifiques et enseignants lyonnais.

Un article de Caroline Depecker, journaliste scientifique
pour Pop’Sciences – 2 juin 2021

Une maladie infectieuse est provoquée par l’invasion dans notre organisme d’un microbe pathogène* (la plupart du temps un virus*, une bactérie* ou un parasite*) qui se multiplie et entraîne une réaction forte de nos cellules. Celles-ci peuvent être gravement endommagées, détruites, ou libérer des substances toxiques.

Le principe du vaccin : entraîner notre corps à faire face à un pathogène invasif

Pour éviter l’infection, la vaccination dite « préventive » consiste à mettre l’organisme en bonne santé en contact avec une version inactivée ou atténuée du pathogène, ou encore avec l’un de ses composants : on apprend ainsi au système immunitaire* à reconnaître l’intrus et à élaborer un système défensif, spécifique de celui-ci. Le bénéfice d’un vaccin repose sur le fait que l’on immunise la personne sans l’infecter avec le microbe responsable de la maladie ciblée, qui peut être dangereuse. Une fois entraîné, l’organisme gardera « la mémoire » des défenses qu’il a mobilisées face au vaccin : celles-ci seront sollicitées rapidement et neutraliseront efficacement le pathogène, en cas de confrontation réelle ultérieure. En Europe, ce recours aux vaccins pour leur action prophylactique* a été démocratisé avec les travaux d’Edward Jenner sur la variole* à la fin du 18^e siècle.

En dehors de cette action préventive dans le cadre des maladies infectieuses, un vaccin peut être utilisé en immunothérapie : il n’est pas conçu cette fois-ci pour protéger un individu contre une infection future, mais pour l’aider à lutter contre une maladie déjà présente, en stimulant le système immunitaire que la maladie a ralenti. Cette approche d’immunothérapie* est développée depuis les années 1980-90 dans le cadre d’essais cliniques, en cancérologie et dans la lutte contre le virus du Sida (le VIH).

Le système immunitaire : une batterie d’armes défensives prête à s’activer

Face à un pathogène, reconnu comme agresseur par notre organisme, le système immunitaire* réagit en déclenchant une multitude de réactions. La première réponse est immédiate et non spécifique au microbe : elle met en jeu des moyens de défense qui se situent au niveau de la peau, de la sueur, des larmes, de la salive et provoque, outre une inflammation locale, la libération d’agents bactéricides et virucides. C’est ce que l’on appelle l’immunité innée.

Deuxième système de défense, plus lent à se mettre en œuvre : l’immunité adaptative. Les soldats qui en font partie appartiennent à trois régiments :
– les lymphocytes* B qui produisent les anticorps* empêchant le pathogène d’entrer dans les cellules
– les lymphocytes T tueurs, des cellules spécialisées dont le rôle est de détruire les cellules infectées,
– enfin, les lymphocytes T auxiliaires. Sorte de chefs-d’orchestres, ces globules blancs organisent la réponse immunitaire et commandent l’action des deux bataillons de lymphocytes précédents.

Si un virus ne peut plus entrer dans la cellule, il ne peut plus alors se répliquer*. Si la cellule dans laquelle il se trouve est détruite, il ne peut plus alors en infecter d’autres.

La vaccination : comment cela marche ? Infographie explicative @ INSERM

Que penser de la réaction vaccinale et des effets secondaires ?
Parole donnée à Nathalie Davoust-Nataf, vaccin (1/5) : la réaction au vaccin est un bon signe

 Concevoir un vaccin : une démarche ancienne, avant tout empirique

On doit donc à Edward Jenner, un médecin anglais du 18^e siècle, la première expérience scientifique de la vaccination. A cette époque, la variole, avec ses pustules hautement contagieuses, faisait des ravages partout en Europe, notamment chez les jeunes enfants. En 1796, le médecin remarque que les fermiers ayant contracté la vaccine, une forme de variole affectant les vaches mais bénigne pour l’Homme, sont protégés de la variole. Il a alors l’idée d’inoculer chez James Phipps, le jeune fils de son jardinier, du pus prélevé sur une fermière infectée par la vaccine après avoir trait une vache. Quelques jours plus tard, il lui transmet une version affaiblie de la variole pour s’assurer si l’enfant est bien protégé : celui-ci résiste à la maladie.

Edward Jenner vaccinant un enfant, peinture sur huile de E. Hillemacher, 1884 @ Wikimedia Commons

« Connaître l’efficacité d’une méthode vaccinale repose beaucoup sur l’observation et l’expérimentation, c’est une démarche avant tout empirique, commente Nathalie Davoust-Nataf. Lorsque la vaccination a été utilisée pour la première fois, les scientifiques n’avaient pas nos moyens modernes d’analyse pour connaître le pathogène et la maladie qu’il induit : pas de séquençage génétique, ni de biologie moléculaire ou de microscopie électronique… La notion de pathogène n’avait même pas été arrêtée. Et c’est dans cette définition, ancienne, que se trouvent encore aujourd’hui les grands principes nécessaires à la fabrication d’un vaccin ».

Cette définition est émise en 1890 sous la plume de Robert Koch, médecin allemand, célèbre pour avoir découvert huit ans plus tôt la bactérie à l’origine de la tuberculose*. Il émet quatre postulats permettant d’identifier un agent infectieux. Deux d’entre eux stipulent que « le micro-organisme doit pouvoir être isolé et croître en milieu de culture pur (c’est-à-dire en ne contenant que ce seul microbe) et qu’il induit la maladie lorsqu’il est réintroduit chez un animal sensible ».

Cellules Vero, utilisées comme lignée de culture virale @ 2021 William Parker

« Les deux étapes clés et délicates, dans la mise au point d’un vaccin, sont l’isolement du pathogène au laboratoire et sa multiplication en milieu de culture (étape d’amplification), illustre Hélène Dutartre. Une fois franchies, deux solutions :

– on peut tout d’abord utiliser le pathogène de façon industrielle tel que. Après inactivation par une méthode, thermique ou chimique, on obtient un vaccin qu’il faut ensuite tester en conditions réelles ». Cette stratégie, la plus ancienne, a fait ses preuves : c’est d’ailleurs celle qu’a adoptée la Chine pour produire ses vaccins Sinovac ou Sinopharm contre la Covid-19.

– « ou alors, on extrait le génome du pathogène amplifié, qu’on séquence ensuite pour construire des vaccins plus élaborés, comme les vaccins à vecteur viral, les vaccins à protéines recombinantes ou à ARN », complète l’infectiologue de Lyon.

…….La suite : Recourir au vaccin -Partie 2- Des différentes techniques vaccinales à l’évaluation de leur efficacité

PPour aller plus loin

• Vaccination Info Service
• Dossier vaccins et vaccination de l’INSERM
• Médiation scolaire, scénario pédagogique visant à développer la notion de mémoire immunitaire au lycée, ressource ACCESS, juillet 2018
• Médiation scolaire, jeu « Info-intox » sur la vaccination, ressource ACCESS, octobre 2018
• L’histoire de la vaccination en sept dates, Futura-Sciences, 03/01/2018
• Combattre le cancer par immunothérapie, lettre de l’Institut Pasteur, mai 2015
• Cancer de la prostate : un vaccin sur mesure, La Recherche, juillet 2010