Les différentes étapes de la fabrication d’un vaccin

« Je crois invinciblement que la science et la paix triompheront de l’ignorance et de la guerre », Louis Pasteur (1822-1895), chimiste et microbiologiste qui mit au point le vaccin contre la rage

Grand sujet d’actualité, le vaccin destiné à protéger la population contre les effets ravageurs du coronavirus, responsable de la maladie Covid-19 est sur toutes les lèvres. Il est attendu avec impatience par les instances médicales du monde entier pour lutter contre la pire crise humanitaire mondiale depuis 75 ans et ses conséquences économiques, sociales et environnementales.

Certains vaccins sont constitués de virus ou de bactéries atténués alors que d’autres contiennent des particules virales ou bactériennes inertes. Une troisième classe est composée de vaccins contenant des fractions virales ou bactériennes. Il existe aussi les vaccins recombinants.

Ils ont tous un même but : stimuler les défenses immunitaires contre un agent infectieux responsables de maladies aussi diverses que les oreillons, la grippe, l’hépatite A, la diphtérie, le tétanos ou la Covid-19.

La fabrication d’un vaccin est une véritable course, bien souvent contre la montre, qui doit passer par toutes une série d’étapes indispensables afin d’assurer la sécurité et l’efficacité du produit final.

N’oublions pas que la vaccination a permis d’éradiquer complètement la variole de la surface du globe et que les vaccins permettent de sauver jusqu’à 10 millions de vies par an dans le monde. N’en déplaise aux détracteurs de la vaccination et aux groupes anti-vaccins florissant sur les réseaux sociaux !

Première étape de production du vaccin, l’élaboration de la substance active

La première étape dans la mise au point d’un vaccin est la production d’une molécule capable d’induire la production d’anticorps lorsqu’elle entre en contact avec le système immunitaire. Cette substance appelée antigène peut prendre différentes formes et provient de la bactérie, du virus ou bien encore du parasite responsable de l’infection que l’on cherche à soigner :

• L’antigène peut être un germe vivant (bactérie ou virus), mais atténué. Les vaccins contre la rougeole, les oreillons et la tuberculose (BCG) sont des vaccins de ce type ;
• Il peut s’agir également de particules virales et bactériennes inactivées par un procédé chimique ou physique. Dans certains cas, il peut s’agir de fractions virales et bactériennes. Les vaccins contre la grippe, la rage et l’hépatite A font partie de ce groupe ;
• D’autres antigènes sont des protéines recombinantes produites par les techniques du génie génétique : l’antigène est produit par une levure ou une cellule animale. Le vaccin contre l’hépatite B est produit de cette manière ;
• Le vaccin contre la Covis-19 est un vaccin à ARN messager : l’ARN messager ne provient pas du virus, mais est synthétisé en laboratoire, car les chercheurs connaissent bien maintenant la séquence génétique du virus. Cet ARN messager code pour des glycoprotéines de surface (les protéines spike) du coronavirus qui sont en quelques sortes les clés qui permettent au virus de pénétrer dans nos cellules. L’ARN messager « synthétique » n’est absolument pas virulent, mais entraine la production d’anticorps une fois injecté dans le corps d’une personne.

Constitution de la banque de germes

La première étape indispensable à la production d’un vaccin est de cultiver l’agent infectieux responsable de la maladie contre laquelle on souhaite lutter.

Il faut s’assurer que cette culture, que l’on appelle « banque de germe » soit constituée de bactéries ou de virus parfaitement caractérisés, possédant des propriétés constantes et ne présentant aucune mutation génétique.

Les conditions de culture sont extrêmement rigoureuses et suivent des protocoles bien précis de manière à pouvoir en produire de grandes quantités.

Mise en culture et amplification

Pour obtenir une grande quantité d’agents infectieux, il est important de connaitre à la perfection les paramètres nécessaires à une croissance optimale. Il faut donc maitriser :

• Le type et la composition du milieu de culture : certains germes se développent dans des milieux liquides, d’autres sur des cellules préalablement mises en culture. Enfin certaines cultures se déroulent sur des milieux plus originaux comme des œufs de poule ;
• La température du milieu de culture ;
• La durée idéale de la culture : les bactéries et les virus connaissant lors de leur mise en culture une croissance exponentielle suivie par une phase de plateau, puis un déclin de la culture. Il faut donc choisir le bon moment pour la « récolte » ;
• Le nombre de germes indispensables à l’ensemencement et au lancement de la culture ;
• La quantité d’oxygène à amener dans le milieu de culture.

Par exemple, les virus comme celui responsable de la grippe sont cultivés dans des œufs de poules fécondés et d’autres virus sont produits dans des embryons de poulet.

Quant aux bactéries, elles sont le plus souvent cultivées dans des bioréacteurs contenant un milieu de culture favorisant leur reproduction.

Les protéines recombinantes sont produites dans des levures, des bactéries (cellules procaryotes) ou des cellules eucaryotes (cellules animales).

Récolte, purification et concentration

Lorsque la culture atteint son niveau idéal de récolte, les germes pathogènes (virus ou bactéries) sont séparés du milieu de culture par différentes techniques comme la centrifugation à haute vitesse. Grâce à ce procédé, une bonne partie des impuretés et du milieu de culture sont enlevés et les antigènes c’est-à-dire les bactéries ou les virus peuvent être concentrés.

Une étape de purification est également nécessaire afin de produire un antigène de haute pureté et de grande qualité. En fonction du type de bactérie ou de virus, différents procédés de purification sont utilisés comme des techniques de purification de protéines sur différents supports. Ces techniques de chromatographie mettent en jeu la taille des particules virales ou bactériennes ou encore leurs propriétés physico-chimiques et leur affinité pour un type donné de liaison chimique.

Inactivation de la substance produite

Si l’on s’arrêtait à l’étape de purification et que l’on injectait l’antigène à une personne, elle développerait la maladie. C’est pourquoi il faut absolument procéder à une étape d’inactivation par la chaleur ou grâce à l’action d’agents chimiques comme le formaldéhyde afin de supprimer le pouvoir pathogène.

Par contre, les propriétés immunologiques pour déclencher une réponse immunitaire de l’organisme sont conservées.

La production pharmaceutique

Le ou les antigènes produits doivent être dans certains cas assemblés, mais surtout formulés correctement et conditionnés avant d’être mis sur le marché. C’est la mise en forme pharmaceutique qui permet de produire le composé final pour les officines et les pharmacies.

Assemblage des valences pour les vaccins combinés et formulation

Différents antigènes peuvent être combinés en un seul produit injectable lorsqu’il de s’agit de vaccins combinés comme le vaccin Diphtérie-Tétanos-Poliomyélite-Coqueluche.

La formulation du vaccin consiste à ajouter différentes substances comme :

• Un adjuvant qui est destiné à induire et à renforcer la réponse immunitaire de l’antigène en provoquant une réaction inflammatoire contrôlée ;
• Des stabilisateurs sont ajoutés pour éviter que le vaccin ne se dégrade et puisse être conservé un certain temps. Il peut s’agir dans certains cas de conservateurs.

Répartition aseptique, lyophilisation et conditionnement

Une fois le vaccin formulé, il est mis en flacon ou en seringue de manière stérile. Les récipients qui contiennent les doses de vaccins sont scellés avec des bouchons stériles.

Dans certains cas et pour certains types de vaccins, une étape de lyophilisation est nécessaire. La lyophilisation est un procédé qui permet d’enlever l’eau du produit pour le transformer en une poudre qui possède de nombreux avantages par rapport au produit liquide. Il se conserve beaucoup plus longtemps et il est plus stable. Il suffit lors de l’utilisation du vaccin de le réhydrater avec un certain volume d’eau stérile.

Tous les flacons issus d’une même production vaccinale sont étiquetés et mis en boite pour former un lot qui représente donc un ensemble homogène de doses de vaccins. Suivant le type de production, un même lot peut contenir de 50 000 à 1 million de doses.

Toutes les étapes de fabrication des vaccins sont effectuées en suivant scrupuleusement des normes de bonnes pratiques de laboratoires d’un niveau très élevé ce qui implique de nombreux contrôles de qualité à toutes les étapes.

Contrôle et libération des lots

Les vaccins sont des substances particulières qui doivent faire l’objet d’un double contrôle. Le premier est réalisé par l’entreprise pharmaceutique qui le produit. Le second est effectué par une organisation indépendante. Les lots de vaccins ne sont libérés que lorsque les deux contrôles sont bons.

L’entreprise pharmaceutique réalise de nombreux contrôles de qualité à toutes les étapes de la fabrication du vaccin. Ces contrôles concernent la qualité du produit, mais aussi son efficacité et sa sécurité.

La mise sur le marché du vaccin est autorisée par une règlementation européenne très stricte mise en œuvre par différents organismes. En Belgique, c’est l’afmps (l’agence fédérale des médicaments et des produits de santé) qui est chargé de ces contrôles. En France, l’ansm (l’agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé) réalise les différents contrôles pour libérer les doses vaccinales sur le marché européen.

Conclusion

Les craintes face à la mise sur le marché d’un nouveau vaccin sont légitimes surtout dans cette période de pandémie de coronavirus que nous connaissons tous pour le moment. Mais n’oublions pas qu’ils sont soumis à de nombreux tests extrêmement poussés.

On pourrait se demander pourquoi les chercheurs ont été aussi rapides à produire ce vaccin alors qu’il faut plusieurs années pour d’autres. Face à cette crise sanitaire, tous les moyens techniques et financiers ont été mis en avant pour accélérer la recherche. De plus c’est peut-être la première fois dans l’histoire des vaccins qu’autant d’équipes de scientifiques travaillent toutes ensemble. Et puis un virus n’est pas l’autre. Certains d’entre eux, comme le VIH, mutent sans cesse rendant très difficile la mise au point d’un vaccin.

Méfiez-vous des nombreux groupes anti-vaccins qui pullulent sur le Net et sur les réseaux sociaux. Ils peuvent être dangereux, car la vaccination sauve des vies.

Ne pensez-vous pas que les populations confrontées à des épidémies dangereuses et à des virus mortels comme Ebola et les autres fièvres hémorragiques seraient heureuses de disposer d’un vaccin ?