Document initial complet
1 - Principe d’utilisation thérapeutique de l’ARN messager
Les documents ci-dessous ont pour objectif d’identifier les principes du mode d’action de ce vaccin contre le Sars-Cov-2. Pour cela, ils proposent une comparaison entre la structure et la biologie du virus et celles d’une nanoparticule du vaccin à ARNm.
Données et questionnements
Comparaison de la structure et du génome du virus Sars-Cov-2 et d’une nanoparticule d’un vaccin anti covid19
1a -Vue externe et structure du virus
Source : Structure du Sars-CoV-2. Image extraite de l'article : Potential Therapeutic Targets and Promising Drugs for Combating SARS-CoV-2. Zhou, Hong et al. May 6, 2020
Le virion sars-Cov-2 a un diamètre de 100 nanomètres environ.
1b - Structure du génome du Sars-Cov-2
Source : Development of Sars-Cov-2 vaccine : challenges and prospects. Tooba Mahboob et al ; Diseases 2023
1c - Séquence du génome de Sars-Cov-2
- La séquence de référence du virus SARS-CoV-2 présente l’intérêt de fournir les limites des différents gènes et de bien visualiser que ce génome viral est formé par une succession de gènes sans séquences non codantes entre eux. Description de la séquence en ADN dans GENBANK - NCBI.
- Description de la séquence en ARN et visualisations 3D dans l'article du NYT.
1d - Aspect et structure d’une nanoparticule d’un vaccin à ARN messager anti covid-19
Les vaccins à ARNm contiennent un grand nombre de nanoparticules lipidiques dont le diamètre est de 100 nanomètres environ. La légende indique les noms des lipides constituant l’enveloppe de la nanoparticule et celui du lipide associé à la séquence nucléique. Celle-ci est en rouge ; il peut y avoir un petit nombre de séquences nucléiques à l’intérieur de la nanoparticule. La séquence nucléique est en somme le génome de la nanoparticule.
Source : M. D. Bushmann et al 2021 Nanomaterial Delivery systems for mRNA Vaccines
1e - Structure du « génome » d’une nanoparticule à ARN messager
UTR désigne des régions de la séquence qui ne sont pas traduites. Poly (A) tail est une séquence non traduite mais qui augmente la stabilité du génome. ORF (Open Reading Frame) désigne la séquence traduite. Whole mRNA molecule désigne la séquence d’intérêt de la nanoparticule.
- Lien vers 5' UTR dans la description GENBANK de la séquence de référence du Sars-Cov-2 (Position 1 à 265). La séquence codante démarre en 266. et se termine en 29674.
- Lien vers 3' UTR et Poly (A) dans la description GENBANK de la séquence de référence du Sars-Cov-2 (Position 29675 à 29894)
1f -Séquences SARS-COV-2 : Séquence complète - Séquence codante - Spike.
Commentaire de JCH :
Dans les vaccins Pfizer et Moderna, la protéine Spike a été un peu modifiée par l’incorporation de nucléosides eux-mêmes modifiés :
Pages 17 et 18 de l'article du NYT :
" The gene for the spike protein in SARS-CoV-2 has an insertion of 12 genetic letters : ccucggcgggca. This mutation may help the spikes bind tightly to human cells - a crucial step in its evolution from a virus that infected bats and other species. A number of scientific teams are now designing vaccines that could prevent the spikes from attaching to human cells."
On pourrait fournir les séquences des 4 protéines structurales du virus c qui montre que la nanoparticule ne code que pour la protéine spike ??? Je ne comprends pas.
Questionnements
- Comparer (caractères communs et différents) les structures du virus (virion) et d’une nanoparticule du vaccin.
- Indiquer les caractéristiques des séquences du génome du virus et de la nanoparticule qui confirment que ces génomes sont en ARN et non en ADN.
- Indiquer la ou les séquences codantes du virus qui se retrouve(nt) ou pas dans le génome de la nanoparticule.
2 - Production de nouveaux virions et de nouvelles nanoparticules vaccinales
2a - Production de nouveaux virions au cours d’une infection naturelle
Repérer le virion initial et envisager globalement ce qui se passe dans la cellule infectée.
2b - production de nouvelles nano particules vaccinales
L’image illustre de la gauche vers la droite, des étapes de la formation de nanoparticules. Pour les obtenir, les entreprises pharmaceutiques utilisent plusieurs types de lipides avec l’ARN messager. Celui-ci est obtenu in vitro donc en dehors de toute cellule par transcription d’une molécule d’ADN codant pour la protéine « spike » du virus et grâce à une enzyme, l’ARN polymérase. C’est donc un ARN messager synthétique qui peut être fabriqué de manière industrielle.
Questionnements
- Indiquer les lieux où est élaborée la production de nouveaux virions Sars-Cov-2 et celle de nanoparticules à ARN messager ;
- Indiquer la nature de la protéine codée par l’ADN utilisé pour la synthèse de l’ARN messager d’une nanoparticule (cela si on fournit la séquence de l’ADN) ;
- Pour synthétiser la molécule d’ADN utilisée dans la production de nanoparticule, quelle connaissance a été préalablement acquise ?
- Indiquer les deux technologie complémentaires ayant permis la production de nanoparticules vaccinales anti-covid.
3 - Comparaison de l’action du virus Sars-Cov-2 et d’une nanoparticule anti-covid dans des cellules de l’organisme
3a - Entrée du virus Sars-Cov-2 dans ses cellules cibles
Spicule désigne la protéine « spike » du virus.
D’après : Le coronavirus en 7 points.
Toutes les cellules de l’organisme ne possèdent pas le récepteur ACE2 membranaire. La densité des récepteurs ACE2 est importante dans les cellules de l’appareil respiratoire
3b - Vue globale des évènements de l’action du virus dans les cellules qu’il infecte
Source : Zilong Mao et al New Insights from Chemical Biology: Molecular Basis of Transmission, Diagnosis, and Therapy of SARS-CoV-2.
Celle-là me semble suffisamment informative à condition de supprimer toutes les références aux médicaments qui pourraient agir pour interrompre le cycle viral, c’est à dure toutes celles qui sont dans un rectangle en rouge avec le nom (en bleu). Il ne faut garder que les évènements biologiques. ON supprime Macrophage. La figure du haut commence donc par le virus qui va pénétrer dans la cellule en se fixant par sa protéine spike au récepteur ACE2 d’une cellule cible. A faire.
3c - Entrée d’une nanoparticule anti-Covid 19 dans une cellule humaine
Gomez—Aguado et al Nanomedicines to Deliver mRNA: State of the Art and Future Perspectives. Nanomaterials janvier 2020, revu février 2020
Il faut supprimer le mot « receptor « et ses 3 figures ; il faut aussi supprimer le mot polypeptide. C’est une figure qui a une valeur générale et qui n’est pas spécifique au Sars-Cov-2. A faire
3d - De la production in vitro d’ARNm anti-covid à celle de protéine vaccinale par des cellules de l’organisme
Gomez—Aguado et al Nanomedicines to Deliver mRNA: State of the Art and Future Perspectives. Nanomaterials janvier 2020, revu février 2020
Il faut supprimer ce qui se trouve en bas à gauche :immunotherapy, protein replacement , regenerative medicine, gene editing. Par contre indiquer ; libération de la protéine spike sous la flèche du bas. A faire
Questionnements
- Indiquer les premières étapes communes au Sars-Cov-2 virus et à une nanoparticule vaccinale anti-covid-19 ; en préciser aussi les différences.
- Indiquer les données qui montrent que dans les deux cas, des organites cellulaires contribuent à l’action du virus et de la nanoparticule.
- Indiquer quel est le bilan de l’action des nanoparticules et donc cellui de l’ARN messager qu’elles possèdent par rapport à celui des virus Sars-Cov-2.
- Donner un argument en faveur de l’affirmation que les nanoparticules vaccinales ne peuvent modifier le génome des cellules dans lesquelles elles ont pénétré.
4 - La production d’anticorps, un aspect de la réaction immunitaire à l’infection par le Sars-Cov-2
4a - Tests diagnostics
Pour diagnostiquer si une personne a été infectée par le virus Sars-Cov-2, deux grands types de tests existent : les tests PCR et les tests sérologiques. Les tests PCR permettent de détecter la présence ou l’absence du virus dans l’organisme, plus précisément de l’ARN de son génome. Les tests sérologiques visent à détecter les anticorps produits en réaction à des constituants du virus.
L’image ci-dessous schématise la structure d’un anticorps, lequel est une protéine.
D’après : Malcane Dercoo thèse ???
La molécule d’anticorps possède deux sites de reconnaissance et de liaison à un antigène perçu comme substance étrangère. L’organisme humain produit essentiellement deux types d’anticorps contre le Sars-Cov-2 : les anticorps contre la protéine « spike » (anticorps S) et les anticorps anti nucléocapside (anticorps N).
Chaque anticorps est spécifique de l’antigène avec lequel il se lie car les séquences d’acides aminés de leurs régions variables diffèrent d’un anticorps à l’autre.
On pourrait fournir si elles existent les séquences constante et variables de ces deux types d’anticorps mais ce n’est pas absilument nécessaire car l’objectif ne porte pas sur l’immunologie.
4b - Evolution du taux d’anticorps anti-S suite à une infection par le Sars-Cov-2
Source : D’après BIO-RAD Anti-SARS-CoV-2 S IgG Quant Assay.
IgM et IgG sont deux classes d’immunoglobulines. Les IgM ont une structure différente de celle des IgG mais possèdent les mêmes sites de reconnaissance de l’antigène spike.
Images alternatives :
4b bis
4b ter
4c - Evolution du taux d’anticorps anti-spike suite à une vaccination par un ARN messager
Source : D’après BIO-RAD Anti-SARS-CoV-2 S IgG Quant Assay.
Bau/ml (binding antibody unitls par ml) est une unité de mesure standard de l’organisation mondiale de la santé (OMS) pour mesurer la concentration d’anticorps anti-spike dans le sang (plasma ou sérum) d’une personne.
4d - Variabilité de la production d’anticorps par les personnes suite à une vaccination par un vaccin à ARN messager
Source : D’après BIO-RAD Anti-SARS-CoV-2 S IgG Quant Assay.
L’image renseigne sur la concentration d’anticorps anti-spike chez 10 personnes suite à une vaccination par un vaccin à ARN messager
4e - Evaluation de la protection vis-à-vis de la Covid-19 en fonction de la concentration en anticorps anti-Spike
En septembre 2021, des chercheurs du laboratoire de virologie du CHU de Toulouse ont publié dans le « Journal of intction » les résultats d’une recherche ayant pour objectif de préciser la relation entre le taux d’anticorps anti-Sars-Cov-2 et la protection vis-à-vis de la covid-19. Pour cela, ils ont effectué régulièrement des prélèvements sanguins de juin 2020 à juin 2021 chez une cohorte de 8758 de personnels hospitaliers des hôpitaux de Toulouse. 54,9% des personnes de la cohorte ont reçu une ou deux doses de vaccin à ARNm. Au cours de chaque examen, les chercheurs évaluaient la concentration d’anticorps anti-Sars-Cov-2 mais pratiquaient aussi un test PCR permettant de savoir si la personne avait été infectée récemment par le Sars-Cov-2. Un traitement statistique des données obtenues les a conduit aux conclusions illustrées par la figure ci-dessous.
Chloé Dimeglio et al. Antibody titers and protection against a Sars-Cov-2 infection Journal of infection September 2021
Une publication plus récente indique un seuil minimum de protection de 260 Bau/ml.
Il faut supprimer le A et son graphique. A faire
4f - Explication de l’action préventive d’un vaccin àARN messager vis-à-vis de l’infection par le Sars-Cov-2
4fa - Comportement des anticorps anti-spike vis-à-vis du virus
4fb - Schématisation de l’action préventive des anticorps anti-spike
Source : Bio-Rad Mechanisme of action anti-spike neutralizing antibodies
Questionnements
5. Schématisations
Enoncé du principe d’action d’un ARN messager.
Les figures ci-dessous résument, l'une de façon simplifiée, l’autre plus complète les différentes étapes de l’ARN messager comme médicament contre l’infection par le Sars-Cov-2 depuis sa production in vitro jusqu’à son action préventive contre le virus
5a - Une représentation simplifiée de la thérapie à vaccin ARN messager contre le virus Sars-Cov-2
Source : mRNA vaccine schematic illustration. Coronavirus RNA vaccine mechanism of action.
5b - Une représentation plus complète de la thérapie à vaccin ARN messager contre l’infection par le Sars Cov-2.
Source : mRNA Covid-19 vaccines: Facts vs Fiction.
Questionnements
- Donner un titre aux principales étapes de la thérapie ARN messager illustrées par la figure 5a afin de prévenir l’infection par le virus Sars-Cov-2
- Indiquer sur cette figure 5a une erreur dans la représentation de l’action des anticorps anti-spike
- Indiquer les informations complémentaires fournies par la figure 5b
- En vous basant sur l’exemple de la vaccination à ARN m contre le Sars-Cov-2, établir un principe général d’une thérapie à ARN messager pour la prévention d’autres maladies infectieuses virales. Vous pouvez utiliser une ou plusieurs des expressions suivantes : protéine du virus fortement impliquée dans son action pathogène ; antigène fortement immunogène ; production in vitro de l’ARN messager thérapeutique ; vecteur lipidique de l’ARNmessager thérapeutique. Cellule de l’organisme expression de l’ARNm thérapeutique réaction immunitaire productrice d’anticorps spécifiques contre le virus.