Recherche de médicaments et de vaccins pour lutter contre le Covid-19
À ce jour, il n'existe toujours pas de traitement fiable pour le SARS-CoV-2. Cependant, des scientifiques de toute la Suisse et du monde entier sont engagé·es dans une recherche intensive d'un agent efficace contre le pathogène responsable de la pandémie de Covid-19. Des groupes de recherche de l'ETH Zurich se joignent également à ces efforts. Malgré le confinement, la direction de l'ETH Zurich leur a donné une autorisation spéciale pour utiliser les laboratoires et les infrastructures afin de lutter contre le coronavirus.
Les chercheuses et chercheurs participant·es ont adopté toute une série d'approches et de méthodes dans leurs projets, mais tou·te·s poursuivent le même objectif primordial : identifier de nouvelles substances actives et de nouveaux vaccins susceptibles d'atténuer la progression de la maladie, voire de prévenir une infection.
Inhibition de l'entrée du virus dans les cellules
En termes simples, un virus est constitué d'une enveloppe qui renferme son matériel génétique. Lors d'une infection, il introduit son génome dans les cellules hôtes et détourne le métabolisme des cellules afin de se répliquer. Pour ce faire, le coronavirus utilise une protéine de liaison («clé») sur sa coquille pour s'arrimer à un récepteur («serrure») à la surface de la cellule, déclenchant l'absorption du génome viral dans la cellule. Si la clé virale de la cellule humaine peut être bloquée, le virus est rendu inoffensif.
Cette clé est connue sous le nom de protéine de spicule et fait actuellement l'objet de travaux par deux professeurs de l'ETH Zurich. Roland Riek, du Laboratoire de chimie physique, utilise des études de liaison sur ordinateur («in silico») suivies d'une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) dans des tubes à essai pour déterminer s'il existe des substances connues qui interagissent avec la protéine de spicule et qui pourraient éventuellement prévenir une infection. Il se concentre sur les médicaments approuvés par la Food and Drug Administration américaine (FDA).
Dario Neri, de l'Institut des sciences pharmaceutiques, cherche de nouveaux inhibiteurs de la protéine de spicule en sélectionnant de petites molécules organiques dans une chimiothèque et en les testant pour une éventuelle activité dans des expériences cellulaires en laboratoire («in vitro»). Ces molécules pourraient éventuellement devenir des composés phares pour les inhibiteurs inhalés.
D'autres groupes travaillent également sur les moyens de bloquer l'accès à la cellule, mais en se concentrant sur les cellules humaines : Randall Platt, professeur de génie biologique, veut identifier les gènes des cellules pulmonaires qui sont responsables de l'absorption du génome viral. En outre, le professeur Jeffrey Bode, du Laboratoire de chimie organique, et des partenaires de l'Institut Friedrich Miescher de Bâle et de l'Université de Bristol ont identifié une protéine humaine impliquée dans l'entrée du virus dans la cellule. Ils veulent maintenant éliminer cette protéine à l'aide de substances spécialement développées à cette fin.
Prévention de la multiplication des virus chez les patient·es
Une fois à l'intérieur de la cellule humaine, le virus utilise le mécanisme de synthèse des protéines de la cellule pour se copier à grande échelle. En plus du plan de construction proprement dit, le génome du coronavirus code également des enzymes virales qui sont essentielles au processus de réplication et constituent une cible attrayante pour les thérapies.
Un exemple est l'ARN polymérase du virus : cette enzyme copie le génome viral, qui est présent sous forme d'ARN. Shana Sturla, toxicologue à l'ETH Zurich, veut bloquer cette machine à copier, une tâche à laquelle elle collabore avec Gisbert Schneider, un expert en conception de médicaments assistée par ordinateur. En plus de leurs laboratoires respectifs, les deux professeurs veulent également utiliser «Nexus», la plateforme de l'ETH Zurich pour les technologies de la santé, pour tester si les médicaments connus et les nouveaux médicaments potentiels sont efficaces contre l'ARN polymérase du virus.
Martin Fussenegger, professeur de bio-ingénierie, a choisi une autre cible : les protéases virales. Ces enzymes de division des protéines sont essentielles à la capacité du virus à entrer dans la cellule et à produire sa propre enveloppe. Martin Fussenegger veut trouver des inhibiteurs qui bloquent ces protéases SARS-CoV-2. Il utilise des cellules artificielles avec lesquelles il prévoit d'étudier le potentiel d'inhibition des protéases de quelque 5 000 substances connues, en collaboration avec l'industrie pharmaceutique bâloise. De plus, Jeffrey Bode prévoit d'utiliser une technologie déjà développée pour produire des milliers de molécules afin de les tester contre les protéases virales à l'aide des cellules artificielles de Martin Fussenegger.
L'immunité passive
Une autre approche consiste à exploiter l'immunité des patient·es guéri·es du Covid-19. Au cours d'une infection, le système immunitaire crée des anticorps pour lutter contre le virus, qui continuent à circuler dans le sérum sanguin des patient·es guéri·es. Les chercheuses et chercheurs veulent utiliser ces anticorps à des fins thérapeutiques.
Sven Panke, professeur d'ingénierie des bioprocédés, travaille avec Memo Therapeutics, une spin-off de l'ETH Zurich, à la recherche d'anticorps spécifiques dans des échantillons de sang prélevés sur des patient·es guéri·es. Ces anticorps pourraient être produits à l'aide de la biotechnologie et utilisés dans le cadre d'un traitement. Sai Reddy, professeur d'immunologie systémique et synthétique, poursuit des recherches dans une direction similaire, mais avec d'autres moyens : son projet vise à utiliser l'apprentissage machine et l'édition du génome pour optimiser artificiellement l'effet antiviral des anticorps de souris et humains.
Ces anticorps thérapeutiques pourraient être utilisés pour soutenir le système immunitaire des patient·es atteint·es du Covid-19 dans la lutte contre le virus ou pour immuniser passivement les personnes à haut risque.
Développement d'un vaccin Covid-19
Une chose est de plus en plus claire : le monde devra encore longtemps faire face à des coronavirus. L'arme ultime contre le Covid-19 serait un vaccin préventif qui protégerait la population. Bien que cela fasse l'objet de recherches intensives dans le monde entier, les expert·es estiment qu'il faudra au moins un an à un an et demi avant qu'un vaccin ne soit disponible.
À l'ETH Zurich, l'immunologiste Emma Wetter Slack et les microbiologistes Tim Keys et Markus Aebi travaillent ensemble sur un vaccin Covid-19 facile à produire, abordable et stockable, basé sur une particule semblable à un virus. Ce vaccin pourrait être utilisé dans le monde entier, mais il est principalement destiné aux pays en voie de développement. Le vaccin est destiné à stimuler le système immunitaire humain à produire des anticorps et à favoriser une réponse immunitaire cellulaire. Les chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich espèrent également qu'il sera efficace contre toute une série de coronavirus, y compris les futures variantes.
Comme les projets de recherche sur les coronavirus visant à trouver des vaccins et des substances actives sont conçus pour le moyen et le long terme, on ne peut s'attendre à des résultats immédiats. Si certaines substances s'avèrent efficaces, elles devront encore être testées dans le cadre d'essais cliniques ou approuvées pour ce nouvel objectif thérapeutique.
Les quatre piliers de la recherche sur les coronavirus de l'ETH Zurich
Afin de faire progresser la recherche sur le nouveau coronavirus, l'ETH Zurich a approuvé plus de 20 projets dans différentes disciplines. Des autorisations spéciales permettront aux chercheuses et chercheurs de reprendre ou de poursuivre leurs travaux en laboratoire. Les projets approuvés ont été regroupés en quatre groupes : Diagnostic et recherche sur les médicaments et les vaccins, épidémiologie, vêtements de protection, et soins intensifs.
