Recherche de médicaments et de vaccins contre le Covid-19

Il n'existe pas encore de traitement fiable contre le Sras-CoV-2, mais les scientifiques suisses et du monde entier recherchent activement des moyens de lutter contre l'agent pathogène de la pandémie Covid-19. Des groupes de recherche sélectionnés y travaillent également à l'ETH Zurich. Ils ont obtenu de la direction de l'école une autorisation spéciale pour utiliser, malgré le fonctionnement d'urgence, les laboratoires et l'infrastructure pour la lutte contre Corona.

Dans leurs projets, les scientifiques impliqués misent sur des approches et des méthodes différentes, mais poursuivent le même objectif global : trouver de nouveaux principes actifs et vaccins susceptibles d'atténuer l'évolution de la maladie ou même d'empêcher une infection par le virus.

Empêcher l'entrée des virus dans les cellules

Pour simplifier, les virus sont constitués d'une enveloppe qui entoure leur matériel génétique. Lors d'une infection, ils introduisent leur génome dans les cellules h?tes et détournent leur métabolisme pour se reproduire. Pour ce faire, le coronavirus se fixe à l'aide d'une protéine de liaison sur son enveloppe ("clé") à un récepteur à la surface de la cellule ("serrure"). Cela déclenche dans la cellule l'absorption du génome viral. Si l'on parvient à bloquer la clé virale de la cellule humaine, le virus est rendu inoffensif.

Cette clé, appelée protéine spike, est actuellement dans la ligne de mire de deux chaires de l'ETH. Roland Riekdu Laboratoire de chimie physique examine d'abord, par des études de liaison sur ordinateur ("in silico") puis par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) en éprouvette, s'il existe des substances déjà connues qui interagissent avec la protéine Spike et pourraient potentiellement empêcher une infection. Il se concentre sur les médicaments qui ont été admis par l'Agence américaine des médicaments (FDA).

Pendant ce temps, cherche Dario Neri à l'Institut des sciences pharmaceutiques de nouveaux inhibiteurs contre la protéine spike. Pour ce faire, il utilise de petites molécules organiques issues d'une bibliothèque chimique et les teste en laboratoire ("in vitro") dans le cadre d'essais cellulaires afin de déterminer leur éventuelle efficacité. De telles molécules pourraient un jour devenir des structures directrices pour des inhibiteurs inhalables.

D'autres groupes travaillent également à interdire l'accès au virus, mais se focalisent sur la cellule humaine : Randall Platt,Le professeur de génie biologique Jürgen B?hler veut identifier dans les cellules pulmonaires les gènes responsables de l'absorption du génome viral. Et le professeur Jeffrey Bode du Laboratoire de chimie organique a identifié, avec des partenaires de l'Institut Friedrich Miescher de B?le et de l'Université de Bristol, une protéine humaine impliquée dans l'entrée du virus dans la cellule. Ils souhaitent maintenant l'éliminer de manière ciblée à l'aide de substances spécialement développées.

Empêcher la multiplication des virus chez les patients

Une fois que le virus est entré dans la cellule humaine, il utilise l'appareil de synthèse des protéines de celle-ci pour se copier lui-même en grand nombre. Outre le plan de construction proprement dit, les coronavirus apportent également dans leur génome leurs propres enzymes codées, dont ils ont impérativement besoin pour leur reproduction. Ils représentent une cible intéressante pour les thérapies.

L'un d'eux est l'ARN polymérase du virus. Cette enzyme copie le matériel génétique viral, qui se présente sous forme d'ARN. La toxicologue de l'ETH Shana Sturlaveut bloquer cette machine à copier. Elle coopère à cet effet avec Gisbert Schneider,expert en Computer-assisted Drug Design. En plus de leurs laboratoires respectifs, les deux professeurs veulent également utiliser la plateforme "Nexus" de l'ETH pour les technologies de la santé afin de tester les médicaments connus et les nouveaux candidats médicaments pour voir s'ils agissent contre l'ARN polymérase virale.

Professeur de bioingénierie Martin Fussenegger choisit en revanche un autre point d'attaque : les protéases virales. Il s'agit d'enzymes de clivage des protéines dont le virus a impérativement besoin pour pénétrer dans la cellule ou pour produire son enveloppe. Fussenegger souhaite trouver des inhibiteurs qui bloquent ces protéases du Sras-CoV-2. Pour ce faire, il mise sur des cellules conceptuelles synthétiques avec lesquelles il examinera le potentiel d'inhibition des protéases de quelque 5000 substances connues dans le cadre d'une collaboration avec l'industrie pharmaceutique b?loise. En outre, il prévoit Jeffrey Bode , de produire des milliers de molécules à l'aide d'une technologie développée précédemment, afin de tester leur efficacité contre les protéases virales à l'aide des cellules design de Fussenegger.

Immuniser passivement les humains

Une autre approche réside dans l'immunité des patients guéris du Covid-19. Pendant une infection, le système immunitaire produit des anticorps contre le virus, qui continuent à circuler dans le sérum sanguin des personnes guéries après la maladie. C'est ce que l'on souhaite utiliser à des fins thérapeutiques.

Sven Panke, professeur de génie des bioprocédés, recherche avec le spin-off de l'ETH Memo Therapeutics des anticorps spécifiques dans des échantillons de sang de personnes guéries. De tels anticorps pourraient être produits par biotechnologie et utilisés pour des thérapies. Les recherches vont dans le même sens Sai Reddy, professeur d'immunologie systémique et synthétique, mais avec des moyens différents : Son projet prévoit d'optimiser artificiellement l'effet antiviral d'anticorps de souris et d'humains gr?ce à l'apprentissage automatique et à l'édition du génome.

Avec de tels anticorps thérapeutiques, on pourrait soutenir le système immunitaire des patients atteints du Covid-19 dans sa lutte contre le virus ou immuniser passivement les personnes particulièrement menacées.

Développer un vaccin Covid-19

Une chose est de plus en plus claire : Corona risque d'occuper le monde encore longtemps. L'arme royale contre Covid-19 serait un vaccin pour protéger la population de manière préventive. Des recherches intensives sont menées dans ce sens dans le monde entier. Mais selon les spécialistes, il faudra au moins un an à un an et demi avant qu'un vaccin ne soit disponible.

Travailler à l'ETH, c'est faire appel à l'immunologue Emma Météo Slack et les microbiologistes Tim Keys et Markus Aebi travaillent ensemble sur un vaccin Covid-19 facile à produire, peu co?teux et stockable, à base d'une particule semblable à un virus. Celui-ci pourrait être utilisé dans le monde entier - il est toutefois destiné en premier lieu aux pays en voie de développement. Le vaccin doit stimuler le système immunitaire humain à produire des anticorps ainsi qu'une réponse immunitaire dite cellulaire. Les chercheurs de l'ETH espèrent en outre qu'il sera efficace contre différents coronavirus, y compris les futures variantes.

Les projets de recherche pertinents pour Corona dans le domaine de la recherche de vaccins et de substances actives sont con?us à moyen ou long terme. Il ne faut donc pas s'attendre à des résultats immédiats. Si certaines substances se révèlent efficaces, elles doivent encore être testées dans le cadre d'études cliniques ou être admises pour leur nouvel usage thérapeutique.