Vaccins ARN messager : les nanoparticules font partie intégrante de notre quotidien et il ne faut pas en avoir peur

En vertu du partenariat de CScience IA avec La Conversation, nous vous proposons cet article de deux chercheurs de l’Université Concordia qui dédramatise l’usage des nanoparticules dans les vaccins à ARN messager. Les nanotechnologies sont utilisées pour bien d’autres applications en santé et ailleurs !

Soyons honnêtes : il existe de nombreux contextes où la taille compte, et dans certains cas, petitesse est gage d’efficacité. Cependant, les objets de taille infime, comme les nanoparticules, suscitent parfois l’incompréhension.
Ces derniers mois, bien des gens ont eu des conversations difficiles avec des amis et des parents qui hésitaient à recevoir le vaccin contre la Covid-19. Dans certains cas, cette hésitation s’expliquait par la croyance qu’il faut se méfier des vaccins parce qu’ils contiennent des nanoparticules.
En effet, dans les vaccins à ARN messager contre la Covid-19, ce sont des nanoparticules de lipides – appelées liposomes – qui transportent la molécule d’ARN messager.

Ces liposomes servent au transport des protéines de matrice du virus vers les endroits où elles peuvent interagir avec le système immunitaire et déclencher la production d’anticorps. Leur petite taille leur permet de faire ce travail rapidement et efficacement.

Les liposomes sont de minuscules gouttelettes de graisse qui imitent les membranes de nos cellules. Cela permet aux particules non seulement de se rendre vers leur destination dans notre corps sans déclencher de réaction immunitaire, mais aussi de fusionner avec nos cellules qui peuvent ensuite absorber la molécule d’ARN messager et synthétiser la protéine pour laquelle elle code. Une fois la livraison accomplie, les nanoparticules de lipides sont décomposées par l’organisme, comme tout autre lipide.

Cette technologie est le résultat de nombreuses années d’efforts concertés de la communauté scientifique. Des nanoparticules de ce type pourraient servir au transport de toutes sortes d’autres substances médicamenteuses, dont d’autres vaccins, mais aussi à des traitements prometteurs contre le cancer.

En tant que scientifiques qui conçoivent des nanoparticules, nous espérions que nos proches, à tout le moins, auraient davantage confiance en notre travail. Heureusement, ils sont maintenant pleinement vaccinés, mais l’hésitation vaccinale engendrée par le caractère nouveau des nanoparticules et de la nanotechnologie nous inquiète.

Avec la hausse des cas de Covid-19 due au variant Omicron, les efforts s’accentuent partout dans le monde afin de répondre à l’hésitation à l’égard du vaccin, notamment par la diffusion d’information sur les nanoparticules. Les termes nanoparticules et nanotechnologie peuvent être mystérieux pour bien des gens, mais les êtres humains interagissent avec des nanoparticules depuis des millénaires, et chacun d’entre nous est quotidiennement en contact avec des produits issus de cette nanotechnologie.

Nanoparticules

L’un des auteurs – Keroles Riad – réalise une production à grande échelle de nanoparticules en mettant littéralement le feu à des produits chimiques (c’est très satisfaisant !). Ce processus – appelé pyrolyse par projection à la flamme – permet de produire des nanoparticules spéciales, les boîtes quantiques, qui sont utilisées dans les batteries au lithium et les dispositifs indicateurs de gaz. Or, la nanotechnologie trouve des usages dans tous les aspects de notre vie de tous les jours, ayant par exemple des retombées pour notre vin, notre estomac et notre climat.

Les nanoparticules des vaccins à ARN messager ne sont pas les premières nanoparticules à servir pour des applications en santé. Par exemple, la coauteure Sylvie Ouellette synthétise actuellement des nanodisques de lipides dans son laboratoire. Le processus consiste à décomposer la couche de lipides de la bactérie E. coli en petits morceaux afin d’étudier les protéines qu’elle contient, comme si elles étaient encore dans leur environnement naturel. Ces protéines étant impliquées dans la résistance aux antibiotiques, les nanodisques de lipides constituent un outil important de lutte contre les infections.

Mme Ouellette s’est également penchée sur les nanoparticules d’or pour évaluer leur utilité dans le diagnostic et le traitement du cancer ainsi que d’autres pathologies.

Les nanoparticules sont employées depuis des décennies. Au quatrième siècle, en Chine, elles étaient produites au moyen de flammes et utilisées comme encres.

Par ailleurs, depuis des milliers d’années, les nanoparticules d’or sont au cœur de l’Ayurveda, pratique médicinale traditionnelle indienne. Bien qu’on ne sache pas encore si ces nanoparticules d’or ont en soi des propriétés curatives, la méthode par laquelle elles sont synthétisées a pavé la voie à leur utilisation en médecine moderne. Elles sont maintenant étudiées en tant que véhicules permettant de transporter des composants médicalement actifs vers les tissus ou cellules impliquées dans diverses maladies comme le cancer.

À quoi correspond un nanomètre ?

« Nano » vient d’un mot grec signifiant « nain », c’est-à-dire « très petit ». Un nanomètre est 70 000 fois plus petit que l’épaisseur d’un cheveu humain. Les nanoparticules ont une taille se situant entre un et quelques centaines de nanomètres. Si on coupe un bloc de bois en morceaux qui mesurent environ 0,0000001 centimètre (un nanomètre), on obtient des nanoparticules.

Boîtes quantiques d’oxyde de cuivre de différentes couleurs dans le laboratoire de Keroles Riad. Crédit photo : Andrew Kingsley Jeyaraj

Il peut exister des nanoparticules de presque toutes les substances, du métal à la graisse. Les nanoparticules peuvent se former naturellement ou être produites par inadvertance ; elles peuvent également être synthétisées dans des laboratoires de recherche ou industriels.

L’une des nanoparticules les plus répandues aujourd’hui est sans doute le noir de carbone, utilisé pour renforcer nos pneus de voiture et améliorer leur résistance à l’usure – en 2018, ce produit représentait une industrie de 17,5 milliards de dollars. Nous peignons les murs de nos maisons avec des nanoparticules de dioxyde de titane. Les pilules que nous avalons pour traiter nos maux de tête ou des maladies graves sont généralement recouvertes de nanoparticules de silice ou de titane.

Plus récemment, les fabricants de plusieurs marques de crème antivieillissement vantent l’efficacité accrue que conféreraient à ces produits des composés actifs présents dans les liposomes – nanoparticules de graisse du même type que celles qui entrent dans la composition des vaccins à ARN messager contre la Covid-19.

Bref, les nanoparticules sont extrêmement variées et ont une énorme incidence. Certaines ne sont en outre pas bénéfiques. Par exemple, les particules nanométriques de suie que les fumeurs de cigarettes inhalent sont très nocives pour les poumons.

D’autres types de nanoparticules de suie sont libérées dans l’atmosphère par la combustion du carburant qui sert à propulser les avions et les navires de charge – celles-ci constituent les troisièmes principales substances responsables de la crise climatique. Toutefois, contrairement à d’autres gaz à effet de serre, la suie ne séjourne dans l’atmosphère que quelques semaines (le dioxyde de carbone y demeure des centaines d’années). Par conséquent, si nous arrêtions d’émettre de la suie dès aujourd’hui, les bienfaits en seraient immédiats.

Les nanoparticules ont des usages bénéfiques, mais elles suscitent parfois craintes ou méfiance. Comme nous l’avons fait en conversant avec les membres de notre propre famille, aider les gens à comprendre que les nanoparticules font partie de notre quotidien peut aider à dissiper ces peurs.

Auteurs : Keroles Riad, Postdoctorant Génie chimique et des matériaux, Université Concordia, Sylvie Ouellette, Doctorante, Chimie/ Biochimie, Université Concordia

Article paru dans La Conversation, le 17 janvier 2022.

Crédit photo Une : Université Concordia