Prix Fraunhofer »Technologie pour l'homme et son environnement« 2021 pour un procédé de fabrication de vaccins plus efficace, plus rapide et plus respectueux de l'environnement

Pour un procédé de fabrication de vaccins plus efficace, plus rapide et plus respectueux de l'environnement, le prix Fraunhofer « Technologie pour l'homme et son environnement » 2021 est décerné à Frank-Holm Rögner du Fraunhofer FEP, Martin Thoma du Fraunhofer IPA ainsi qu'au PD Dr. Sebastian Ulbert et au Dr. Jasmin Fertey du Fraunhofer IZI (de gauche à droite). / Frank-Holm Rögner du Fraunhofer FEP, Martin Thoma du Fraunhofer IPA, et le PD Dr. Sebastian Ulbert ainsi que le Dr. Jasmin Fertey du Fraunhofer IZI (de gauche à droite) reçoivent le prix Fraunhofer « Technologie pour les personnes et leur environnement » 2021 pour un procédé de fabrication de vaccins plus efficace, plus rapide et plus respectueux de l'environnement.

Les vaccins sont actuellement de grands espoirs. Après tout, ils doivent aider à préparer la société contre la COVID-19 et à ouvrir la voie à une vie normale. Bien que l'attention soit actuellement clairement centrée sur le virus corona – mais les vaccins contre d'autres agents pathogènes restent également essentiels. Une équipe de chercheurs de trois instituts Fraunhofer a développé une production de vaccins, plus efficace, plus rapide et plus respectueuse de l'environnement par rapport à la fabrication traditionnelle – et reçoit à ce titre le prix Fraunhofer « Technologie pour l'homme et son environnement ». La cérémonie de remise des prix a eu lieu dans le cadre de la réunion annuelle de la société Fraunhofer le 5 mai 2021.

Les méthodes de production de vaccins sont connues depuis des décennies. Mais avec une nouvelle méthode de production de « vaccins inactivés » – appelés aussi vaccins « morts » – il sera possible à l'avenir de produire des vaccins non seulement plus rapidement, mais aussi de manière plus écologique, plus efficace et moins coûteuse qu'auparavant. Représentant leurs équipes, le Dr Sebastian Ulbert et le Dr Jasmin Fertey de l'Institut Fraunhofer pour la thérapie cellulaire et l'immunologie IZI de Leipzig, Frank-Holm Rögner de l'Institut Fraunhofer pour l'électronique organique, la technique à rayons d'électrons et la technologie au plasma FEP de Dresde, ainsi que Martin Thoma de l'Institut Fraunhofer pour la technologie de la production et l'automatisation IPA de Stuttgart ont été distingués avec le prix Fraunhofer « Technologie pour l'homme et son environnement » 2021. Le jury souligne notamment « la méthode simple et efficace, qui conserve largement les structures essentielles à l'effet du vaccin et évite complètement l'utilisation d'additifs chimiques ».

Électrons accélérés plutôt que chimie : tuer les virus en millisecondes

Jusqu'à présent, la fabrication de vaccins morts repose sur des produits chimiques : les agents pathogènes sont conservés avec des produits chimiques toxiques, principalement du formaldéhyde – jusqu'à ce que l'information génétique des virus soit complètement détruite et qu'ils ne puissent plus se multiplier. On parle alors d'inactivation. Cependant, cela pose plusieurs problèmes : d'une part, le produit chimique détruit également une partie des structures externes nécessaires au système immunitaire pour produire des anticorps. De plus, lors de la fabrication industrielle de vaccins, de grandes quantités de produits chimiques toxiques sont utilisées, ce qui représente un défi pour la sécurité au travail et une charge pour l'environnement. Et : selon le virus, il peut falloir des semaines, voire des mois, pour que les virus soient réellement « tués ».

La nouvelle approche de l'équipe d'experts du Fraunhofer évite tous ces inconvénients. « Au lieu d'inactiver les virus avec des produits chimiques toxiques, nous les bombardons avec des électrons », explique Ulbert. « La couche externe des virus reste presque totalement intacte, nous n'avons pas de produits chimiques à éliminer, et tout le processus ne dure que quelques secondes. » La difficulté à surmonter : les électrons ne peuvent pénétrer que quelques centaines de micromètres dans les liquides, perdant ainsi progressivement de l'énergie. Pour que les virus flottant dans le liquide soient tués de manière fiable par les électrons, le film liquide ne doit pas dépasser environ 100 micromètres d'épaisseur – en plus, il doit être transporté uniformément. « Cela nécessitait une technologie d'installation sophistiquée, c'est pourquoi nous avons fait appel à l'IPA Fraunhofer », raconte Rögner.

Vers une application industrielle

Au Fraunhofer IPA, Martin Thoma a développé deux approches pour relever ce défi. « Le module en sachet est adapté aux essais préliminaires significatifs, tandis que le module en rouleau est plus performant pour de plus grandes quantités », explique le diplômé en physique. Avec cette configuration, Fertey a notamment étudié les virus de la grippe, Zika et herpes, ainsi que de nombreuses bactéries et parasites, traités par des électrons ciblés via le module en sachet et en rouleau. « Nous avons pu inactiver avec succès et en toute sécurité toutes les classes de agents pathogènes », se réjouit la biologiste.

Le prototype a été achevé en 2018, mis en service à l'IZI Fraunhofer et a été amélioré. Dès l'année suivante, l'équipe de chercheurs a trouvé un partenaire de licence et a sécurisé des transferts de licences contractuels d'une valeur de près d'un million d'euros. Dans environ cinq à sept ans, les modules de production, de la taille d'un réfrigérateur, pourraient être intégrés à la production pharmaceutique pour fabriquer des vaccins – rapidement, écologiquement et efficacement.