Réponse à la COVID-19 : Vaccins et thérapies

 

Les chercheurs canadiens figurent parmi les meilleurs et les plus réputés de la planète. Ils ne ménagent pas leurs efforts dans la lutte que la nation mène pour venir à bout de la pandémie de COVID-19. Afin de freiner la progression du virus et éventuellement d'y mettre un terme, le CNRC s'est associé à divers partenaires pour faire avancer la recherche ainsi que le développement de technologies qui déboucheront sur des thérapies et des vaccins destinés à soigner ou à prévenir la COVID-19.

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En quête d'un vaccin, les chercheurs du CNRC se mobilisent pour mettre la technologie au service de la lutte contre la COVID-19

Tandis que la pandémie continue, des scientifiques du monde entier mettent les bouchées doubles pour développer des vaccins expérimentaux sûrs et efficaces contre la COVID-19. Grâce à cette mobilisation d'une ampleur sans précédent, les chercheurs du monde entier espèrent disposer d'un vaccin viable prêt à distribuer d'ici 12 à 18 mois alors qu'il faut habituellement de 5 à 15 ans pour développer un vaccin.

Ici au Canada, les chercheurs du CNRC unissent leurs efforts et misent sur leurs compétences et leurs plateformes technologiques novatrices pour accélérer le plus possible le développement d'un nouveau vaccin.

 

Un défi de taille

Lorsqu'il est mis en contact avec un virus, le système immunitaire humain produit des anticorps pour combattre l'infection. Malheureusement, cette réaction est parfois trop lente. Pour simplifier, le vaccin sert « d'alerte avancée » pour mettre le système immunitaire sur le pied de guerre et l'inciter à produire les anticorps requis avant l'infection.

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Lakshmi Krishnan (Ph.D.), vice‑présidente intérimaire, Division des sciences de la vie du CNRC

« Généralement, le développement d'un vaccin passe par une étude approfondie de la protéine de surface du virus ciblé afin de découvrir un moyen de créer entre l'organisme et cette protéine un contact inoffensif qui permettra au système immunitaire de reconnaître ensuite le virus et de développer des anticorps pour l'éliminer », indique Lakshmi Krishnan, vice‑présidente intérimaire de la Division des sciences de la vie  du CNRC. « En règle générale, il faut tester et valider de nombreuses approches pour s'assurer que le vaccin permet à l'organisme de développer une immunité sûre et efficace contre une composante précise du virus, ce qui protégera ensuite la personne vaccinée contre une infection réelle. Lorsque des candidats viables ont été trouvés, il faut être en mesure de produire de manière fiable de grandes quantités de ces vaccins, normalement au moyen de cellules vivantes, puis de les tester en laboratoire en appliquant différentes méthodes de grande précision afin de s'assurer de leur innocuité et de leur efficacité. C'est dans cet aspect du travail que le Centre de recherche en thérapeutique en santé humaine excelle grâce à une solide combinaison de compétences et d'installations qui lui donne la capacité d'accélérer le développement des vaccins. »

Lorsque l'innocuité et l'efficacité d'un candidat vaccin potentiel ont été démontrées en laboratoire, il faut ensuite soumettre le vaccin à un rigoureux protocole d'essais sur des humains (les « essais cliniques ») qui sont assujettis à l'approbation de Santé Canada. Dans la première phase, on teste l'innocuité du vaccin chez un petit nombre de volontaires en bonne santé pour s'assurer de l'absence de tout effet secondaire inattendu. On passe ensuite à la deuxième phase qui vise à démontrer la création d'une immunité spécifique induite par la vaccination au sein d'une population plus nombreuse. Finalement, la troisième phase confirmera l'efficacité du vaccin et la durée de la réaction induite dans une population encore plus importante de personnes infectées. Les essais cliniques des différentes phases se déroulent sous la surveillance rigoureuse de médecins, et les protocoles et les résultats sont soigneusement examinés par Santé Canada afin de s'assurer qu'à chaque étape, la santé et le mieux-être des participants sont pris en compte. Il va de soi que même lorsque toutes ces mesures ont été prises, il faut avant de pouvoir distribuer le vaccin mettre en place une chaîne de valeur constituée d'équipement hautement spécialisé, d'effectifs et de ressources dans un environnement contrôlé afin de permettre la fabrication fiable de vaccins de qualité supérieure en quantités industrielles. On y arrive grâce à ce qu'on appelle les « bonnes pratiques de fabrication » (BPF) qui relèvent elles aussi d'un processus réglementé qui, pour chaque produit, doit être approuvé par Santé Canada. Le CNRC travaille actuellement à la mise à niveau des capacités de production pilote de son installation de Royalmount, à Montréal, afin de les rendre conformes aux BPF et de pouvoir produire d'éventuels candidats vaccins destinés aux essais cliniques ou à une utilisation future chez l'humain.

Pour bien comprendre l'ampleur du défi, passons en revue quelques notions de base sur ce que sont exactement les vaccins et leur mode de fonctionnement.

 

Traiter ou prévenir

Faits en bref – virus ou maladie

  • Les scientifiques ont nommé SRAS‑CoV‑2 le coronavirus à la source des problèmes actuels, ou dans sa forme longue le « coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 » (le « 2 » le distinguant de l'autre maladie à coronavirus connue par la plupart d'entre nous et simplement appelée « SRAS »).
  • La maladie causée par le SRAS-CoV-2 est la COVID-19, ce qui signifie « maladie à coronavirus 2019 ».

Quiconque a déjà consulté un médecin sait que s'ils sont très efficaces contre les infections bactériennes, les antibiotiques ne sont d'aucune utilité contre les infections virales. Lorsqu'un patient est infecté par un virus, une course contre la montre s'engage. Soit le système immunitaire de la personne infectée développe rapidement assez d'anticorps pour éliminer l'infection, soit il n'y arrive pas. Les médecins disposent en général d'un large éventail de moyens pour atténuer les symptômes et ainsi donner au système immunitaire le temps de faire son travail.

En revanche, lorsqu'ils cherchent à créer un vaccin, les scientifiques ne ciblent pas les seuls symptômes de la maladie. Au contraire, ils s'intéressent carrément à la génétique du virus à l'origine de la maladie pour empêcher que les gens ne tombent malades.

 

Innovation par la collaboration et mise à profit de l'expertise canadienne

Le CNRC collabore avec des partenaires de confiance dans le cadre d'un effort collectif pour trouver des solutions à l'épidémie COVID-19.

Par exemple, un projet de collaboration visant à mettre au point un candidat poly-vaccin contre les coronavirus responsables de la COVID-19, du SRAS et du SRMO, a récemment été annoncé avec VBI Vaccines (en anglais seulement), dont le siège social est au Massachusetts, et dont certains travaux de recherche sont menés à Ottawa. Ce projet est actuellement au stade préclinique, avec l'espoir de passer aux essais cliniques chez l'humain d'ici la fin de 2020.

Le CNRC a également entamé une nouvelle collaboration avec l'Organisation pour les vaccins et les maladies infectieuses – Centre international de vaccins (VIDO-InterVac) de l'Université de Saskatchewan. Cette collaboration en matière de recherche tirera parti de l'expertise et des technologies canadiennes clés en matière de recherche pour faire progresser le développement et la production d'un antigène candidat COVID-19. L'antigène en question a déjà été produit à l'échelle du laboratoire, et des études sur les animaux sont en cours à VIDO‑InterVac pour déterminer l'efficacité de l'antigène à l'échelle du laboratoire.

En bref – que sont les antigènes?

On désigne comme « antigène » tout ce qui provoque une réaction du système immunitaire. Lorsqu'une personne contracte un virus, son système immunitaire produit des anticorps pour lutter contre l'infection. Or, parfois, cette réaction du système immunitaire n'est pas assez rapide. Le vaccin donne donc au système immunitaire une alerte avancée l'incitant à produire à l'avance des anticorps contre une éventuelle infection.

De manière générale, un vaccin imite les protéines de surface ou l'ADN du virus, mais sous une forme inoffensive, c.‑à‑d. sous la forme d'un antigène. Les antigènes sont développés en laboratoire et produits au moyen de cellules vivantes dont les propriétés sont bien connues des chercheurs. Le CNRC a développé une lignée cellulaire exclusive, la lignée HEK293, qui peut être utilisée pour développer des médicaments biologiques, notamment des vaccins.

Le CNRC va maintenant utiliser ses cellules de mammifères HEK293 brevetées afin de développer un processus robuste et efficace pour augmenter la production de l'antigène pour le vaccin pour de futures études précliniques et cliniques.

Comme l'indique Mme Lakshmi Krishnan, « Tant qu'un vaccin efficace ne sera pas largement disponible pour les Canadiens, la COVID-19 continuera à perturber tous les aspects de notre société et de notre économie. Grâce à l'expertise et aux installations canadiennes, le CNRC s'efforce de collaborer à l'échelle nationale et internationale pour innover, faire progresser la science et soutenir la biofabrication, tout en trouvant des solutions pour protéger et traiter les Canadiens touchés par la pandémie. »

 

Le Centre de recherche en nanotechnologie se joint à un consortium qui lutte contre la COVID-19

Le CNRC s'est joint à un consortium qui regroupe des établissements pour unir leurs ressources de calcul de haute performance afin de les exploiter pour étudier la COVID-19.

Une équipe de recherche, composée de Sergey Gusarov (Ph.D.) du Centre de recherche en nanotechnologie du CNRC et de Stanislav Stoyanov (Ph.D.) de Ressources naturelles Canada, a été récompensée pour avoir utilisé des systèmes de calcul de haute performance afin d'accélérer la lutte contre la COVID-19.

Leur projet intitulé « The Competition of Antiviral Drugs with ATP to Inhibit the SARS-CoV-2 RNA‑dependent RNA Polymerase: A Key to Enhanced Drug Screening » (La compétition entre les médicaments antiviraux et l'ATP pour inhiber l'ARN du SRAS-CoV-2 dépendante de l'ARN polymérase : une clé pour améliorer le dosage des médicaments) entend démontrer un nouveau calcul informatique pour le dosage amélioré des médicaments. Leur approche de dosage concurrentiel permettrait une comparaison directe du comportement d'un médicament afin de mieux comprendre les réactions qui se produiront dans l'organisme.

Les nœuds de calcul de Haswell et de KNL qui seront utilisés dans le cadre du projet proviennent du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et du Centre de calcul en parallèle de l'organisation UK Research and Innovation. Pour atteindre leurs objectifs de recherche, MM. Gusarov et Stoyanov utiliseront l'outil logiciel libre appelé RISM (Reference Interaction Site Model) pour le calcul de haute performance, qui a été mise au point au CNRC en collaboration avec l'Université de l'Alberta.

Cette collaboration est possible grâce au consortium de calcul de haute performance (CHP) pour lutter contre la COVID-19 (COVID-19 High Performance Computing [HPC] Consortium, en anglais seulement). Ce consortium rassemble les capacités de calcul de certains des ordinateurs les plus puissants et les plus avancés au monde. Le consortium vise à réunir le gouvernement fédéral, l'industrie et les universités afin de donner aux chercheurs les moyens d'accélérer la compréhension du virus de la COVID-19 et la mise au point de traitements et de vaccins pour lutter contre les infections. Les systèmes de calcul de haute performance utilisés permettront aux chercheurs de traiter de grandes quantités de données et de se concentrer sur le coronavirus à l'échelle atomique.

Depuis la formation du consortium, les chercheurs ont élargi leurs travaux en faisant le pont avec les programmes existants du CNRC, plus exactement celui de l'intelligence artificielle au service de la conception et celui des matériaux pour combustibles propres. À présent, leur étude s'est aiguillée dans deux nouvelles directions :

  • utiliser l'outil de gestion des risques en calcul informatique de pointe, un outil de source ouverte, pour en apprendre davantage sur la COVID-19;
  • élaborer de nouveaux descripteurs fondés sur la chimie quantique pour accélérer le développement de médicaments par l'apprentissage automatique.

Ces nouvelles pistes de recherche tirent parti de la synergie qu'engendre la modélisation à de multiples niveaux. Leurs résultats seront bientôt rendus publics.

 

Une publication du CNRC sur la COVID-19 attire l'attention du monde entier

Les experts des centres de recherche Nanotechnologie et Thérapeutique en santé humaine ont récemment publié un article largement consulté sur l'impact de l'infection par le SRAS-CoV-2 (le virus qui cause la COVID-19) sur le système nerveux central.

L'article — intitulé « Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 may be an underappreciated pathogen of the central nervous system » (en anglais seulement) — a été publié dans Neurology, le journal officiel de la European Academy of Neurology, et fait partie des premières publications liées à la COVID-19 produites par le CNRC. Il est également l'un des premiers articles publiés par un groupe entièrement canadien à devenir viral. Voici les experts du CNRC qui ont collaboré au projet : Alam Syed Benazir, Steven Willows et Marianna Kulka (Nanotechnologies biomédicales) ainsi que Jagdeep Sandhu (Imagerie préclinique et microscopie).

Le document a déjà été consulté plus de 1 400 fois dans le monde entier et a reçu une attention considérable de la part des chercheurs travaillant sur la COVID-19.

Dans la publication, les chercheurs soulignent que bien que la COVID-19 ait d'abord été décrite comme une maladie respiratoire, de nouvelles données montrent que le SRAS-CoV-2 peut infecter presque tous les organes, ce qui rallonge sans cesse la liste des symptômes. En particulier, les symptômes neurologiques et les perturbations du système nerveux central sont courants chez de nombreux patients atteints de la maladie, et peuvent être un indicateur de la gravité de celle-ci. On y résume également certaines des données les plus récentes sur les maladies neurologiques associées à la COVID-19. Il est maintenant clair que le coronavirus peut infecter le système nerveux central et causer des dommages neurologiques à long terme chez les personnes atteintes.

Cette meilleure compréhension du virus, décrite par les chercheurs du CNRC, contribue à ouvrir la voie aux futures recherches dans ce domaine et à permettre le développement de meilleures stratégies thérapeutiques pour l'avenir.

 

Financement de candidats vaccins nationaux dans le cadre de la réponse du gouvernement du Canada à la COVID-19

Le 23 octobre 2020, le premier ministre a annoncé un investissement de plus de 23 millions de dollars, qui se fera par l'entremise du Programme d'aide à la recherche industrielle du Conseil national de recherches du Canada (PARI CNRC). L'objectif : soutenir les entreprises canadiennes qui luttent contre la COVID‑19.

Le PARI CNRC fournit des services consultatifs et des fonds pour la recherche-développement de candidats vaccins contre la COVID‑19 aux 6 entreprises canadiennes suivantes :

  • Immunovaccine Technologies Inc. (Dartmouth, Nouvelle-Écosse)
  • Entos Pharmaceuticals (Edmonton, Alberta)
  • Providence Therapeutics COVID Inc. (Toronto, Ontario)
  • Glycovax Pharma (Montréal, Québec)
  • Symvivo (Burnaby, Colombie-Britannique)
  • Biodextris Inc. (Laval, Québec)

Le soutien que le PARI CNRC accorde à ces entreprises leur permettra d'intensifier leurs efforts de R‑D et de faire cheminer leurs vaccins candidats dans les différentes étapes des essais cliniques. Grâce à cette aide, l'industrie canadienne pourra participer à la course mondiale chaudement disputée pour la mise au point d'un vaccin contre la COVID‑19.

À ce jour, aucun vaccin n'est autorisé pour la prévention de la COVID‑19, mais de nombreux vaccins sont en cours de développement ou d'essais cliniques. Et pour chaque candidat vaccin, une fois que des études supplémentaires auront été réalisées, Santé Canada examinera les preuves d'innocuité, d'efficacité et de qualité de fabrication afin de décider si les différents vaccins seront approuvés pour usage au Canada.