Révélé au grand public en 2020 lors de la pandémie de Covid-19, l’acide ribonucléique ou ARN messager a en fait été découvert il y a une soixantaine d’années. Des chercheurs opiniâtres ont longtemps travaillé dans l’ombre pour mieux comprendre son fonctionnement avant de réussir à l’apprivoiser.
1961
La découverte
Alors que l’acide désoxyribonucléique (ADN) était connu des scientifiques depuis une dizaine d’années, à l’Institut Pasteur, une équipe, composée de Jacques Monod et François Jacob, publie un article sur la manière dont les plans de l’ADN sont transmis là où sont synthétisées les protéines.
Dans les semaines qui suivent, François Jacob et François Gros, partent tous les deux aux États-Unis pour des séjours de recherche. Le premier rejoint le California Institute of Technology, à Pasadena ; le second Harvard University. Et finalement, dans leurs laboratoires respectifs, tous deux apportent la preuve de l’existence de l’ARN messager. Ils rendent publique leur découverte dans deux articles distincts mais publiés dans le même numéro de la revue Nature.
1965
Premier prix Nobel
François Jacob, Jacques Monod et André Lwoff, un autre chercheur français, reçoivent le prix Nobel de médecine. Ce dernier récompense leur découverte « concernant le contrôle génétique de la synthèse des enzymes et des virus », et donc du rôle de l’ARN dans le monde du vivant.
1989
Deuxième prix Nobel
Thomas Robert Cech et Sidney Altman, deux Américains, reçoivent le prix Nobel de chimie pour leur découverte « des propriétés catalytiques de l’ARN ». Les deux scientifiques ont découvert indépendamment que certains ARN, appelés ribozymes, ont la propriété d’accélérer une réaction chimique spécifique, en plus d’être un support de l’information génétique. Cette nouvelle a bouleversé les connaissances sur l’origine de la vie.
1989
Découverte du vecteur lipidique
Inder Verma et Robert Malone, du Salk Institute (Californie), ainsi que Philip Felgner, de l’entreprise Vical, publient un article dans lequel ils démontrent qu’il est possible d’acheminer de l’ARN messager à l’intérieur de cellules de culture par l’intermédiaire de petites billes de lipides. Ce vecteur lipidique améliore le passage à travers la membrane des cellules.
1993
Recherches sur le vaccin contre la grippe
Deux chercheurs français, Frédéric Martinon et Pierre Meulien, travaillent sur un vaccin pour lutter contre la grippe. Pour cela, ils injectent un ARN du virus à des souris. Celui-ci pousse les cellules à fabriquer des protéines de la grippe qui, une fois dans le sang, sont reconnues comme des agents étrangers, ce qui déclenche une alerte et lance la fabrication d’anticorps. Les deux scientifiques obtiennent une réaction immunitaire positive mais le procédé utilisé est difficile à reproduire dans un processus industriel.
2005
Les premiers résultats prometteurs de Katalin Karikó et Drew Weissman
La Hongroise Katalin Karikó et l’américain Drew Weissman, qui travaillent au sein de l’université de Pennsylvanie (États-Unis), mettent au point une méthode qui permet de rendre l’ARN messager plus acceptable par le système immunitaire et d’éviter, ainsi, les vives réactions inflammatoires qui posaient jusqu’ici un problème dans leurs recherches. C’est l’un des quatre constituants de base de l’ARN, l’uridine, qui en est à l’origine. Les chercheurs décident donc de la remplacer par de la pseudo-uridine qui a pour effet de faire disparaître la réaction inflammatoire.
2013
La crise de la grippe aviaire
Une souche de grippe aviaire encore inconnue, la H7N9, qui se transmet à l’homme, fait son apparition en Chine. Andrew Geall, chef du groupe ARN du laboratoire Novartis, et son équipe se lancent dans le développement d’un vaccin. Ils passent du séquençage à la synthétisation de l’ARN, puis au vaccin, en seulement huit jours. Mais le développement de ce dernier n’ira finalement pas plus loin – aucun essai clinique ne sera lancé – car l’épidémie s’éteint.
2020
La révélation du vaccin contre la Covid-19
Alors que le monde fait face à l’épidémie de Covid-19, les chercheurs de tous les pays sont sollicités pour trouver un moyen de lutter contre cette nouvelle maladie. En plus de la piste des vaccins classiques, celle des vaccins à ARN est étudiée. Le 9 novembre 2020, Pfizer-BioNTech (États-Unis et Allemagne) annonce sa découverte d’un vaccin qui utilise l’ARN messager. Sept jours plus tard, c’est au tour de Moderna (États-Unis) de faire de même. Les deux vaccins seront mis sur le marché.
2023
Troisième prix Nobel
Katalin Karikó et Drew Weissman reçoivent le prix Nobel de médecine « pour leur découverte concernant les modifications des bases nucléosidiques qui ont permis le développement de vaccins ARN messagers efficaces contre la Covid-19 ». Leurs travaux menés dans l’ombre sont enfin récompensés.
© C I E M / Benoît Saint-Sever
Source : Institut Pasteur ; Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm) ; AFM Téléthon ; « L’ARN messager et la médecine de demain », France Mutualité, avril 2022 ; ARN messager : histoire d’une épopée scientifique, podcast du Parisien, 2021 ; Les aventuriers de l’ARN messager : coulisses d’une révolution scientifique, documentaire de Raphaël Hitier de 2023, diffusé sur Arte.
Des pistes de recherche prometteuses
Longtemps sous-estimé, l’ARN messager suscite aujourd’hui de nombreux espoirs. Dans le domaine de la lutte contre les maladies infectieuses, les chercheurs essayent de développer de nouveaux vaccins contre la grippe, le virus Zika, le cytomégalovirus – un virus de la même famille que celui du bouton de fièvre, de l’herpès génital ou de la varicelle – ou encore le virus de l’immunodéficience humaine (VIH). L’ARN messager pourrait aussi être une nouvelle arme contre le cancer. Il permettrait d’acheminer les médicaments directement dans les cellules malades et de proposer une prise en charge personnalisée aux malades. Un vaccin contre le mélanome, un cancer de la peau, est également en cours d’étude. Toutes ses recherches mettront sans doute encore plusieurs années avant d’aboutir, mais l’ARN messager offre de belles perspectives pour la médecine de demain.
Qu’est-ce que l’ARN messager au juste ?
Pour comprendre ce qu’est l’ARN messager, il faut d’abord repartir du fonctionnement de la cellule. Celle-ci comporte un noyau et du cytoplasme. Dans le noyau, se trouve l’acide désoxyribonucléique (ADN), cette structure en double hélice qui contient nos gènes, comme une sorte de grand livre qui comporte tous les plans de fabrication de notre corps. C’est l’ARN messager qui sert d’intermédiaire et qui transmet les photocopies de l’ADN aux ribosomes, présents dans le cytoplasme. Ces derniers ont ainsi la recette pour fabriquer les bonnes protéines.
Dans le cas du vaccin contre la Covid-19, l’ARN messager transmet la recette pour fabriquer la protéine Spike du coronavirus (qui a une forme en pointes) afin que le système immunitaire apprenne à le reconnaître. Une fois que celui-ci est identifié comme un intrus, l’organisme peut produire des anticorps pour le neutraliser.