Les vecteurs viraux
La méthode des vecteurs viraux consiste tout simplement à utiliser les virus. Cette méthode a été découverte par Paul Berg (voir biographie) en 1970. En effet il l’a utilisé pour introduire des fragments d’ADN dans des cellules mammifères. Aujourd’hui, la méthode a été reprise pour la thérapie génique. Les virus sont des particules microscopiques qui sont composés soit d’ADN soit d’ARN et sont englobés dans une capside de protéines (structure entourant l’ensemble du génome).
En effet, on sait que dans certaines conditions, les virus ont la possibilité de franchir les barrières de protection mises en place par le corps en cas d’introduction d’un organisme étranger dans celui-ci. Les virus, pour pouvoir se reproduire dans l’organisme, détournent l’activité de la cellule dans laquelle ils se logent : c’est la transduction. Les cellules infectées par le virus sont alors transduites.
Différents types de virus existent pour cela :
- Les rétrovirus : Contrairement aux adénovirus, ils peuvent intégrer leur matériel génétique de façon permanente au sein de la 
cellule infectée. Les rétrovirus peuvent contenir un ADN exogène d’assez grande taille. Ce sont des virus à ARN monocaténaire (un seul brin) infectant les vertébrés. Ils se distinguent notamment par la présence d’une enzyme virale : la transcriptase inverse (vu précédemment).
Le VIH (virus de l’immunodéficience humaine) responsable du SIDA est un rétrovirus.
Les rétrovirus sont utilisés selon la technique ex-vivo. A la surface des cellules sont placés des récepteurs qui permettent aux virus d’entrer dans le cytoplasme. Cependant pour être efficace, le rétrovirus ne doit pas se contenter d’entrer dans le cytoplasme. Il doit également pénétrer jusqu’au noyau cellulaire. Cela n’est possible qu’au moment où la cellule se divise, c’est-à-dire pendant la mitose, car la membrane du noyau est alors momentanément rompue. De plus, grâce à la stabilité de leur expression dans la cellule après la division, les rétrovirus portant le gène thérapeutique peuvent le transmettre à leurs cellules filles.
- Les adénovirus : C’est une famille regroupant une centaine de variétés mais seulement quarante d’entre elles peuvent entrainer des infections bénignes pour l’homme. Ces virus ont une forme cubique et sont connus en génie génétique pour avoir une forte capacité de transport. Ils ont également un fort taux de multiplication et peuvent infecter un grand nombre de cellules. Le plus connu des adénovirus est le virus du rhume. Ces virus possèdent un ADN double brin.
Les adénovirus, contrairement au rétrovirus, peuvent infecter une cellule même si elle n’est pas en cours de division. Cependant ils ne peuvent pas maintenir leur génome de manière continue au sein de la cellule infectée et donc ne peuvent pas être reproduits lors de la division cellulaire. De plus, ils ne seront pas non plus transmis à la descendance de la cellule et du coup celle-ci se retrouvera vite « engloutie » au milieu des cellules malades qui continueront de se répliquer. Tout cela diminuera alors l’effet du gène thérapeutique. Le manque de stabilité des adénovirus dans la cellule oblige alors à envoyer de fortes concentrations de ces vecteurs viraux qui peuvent être toxiques pour la cellule cible. Ils peuvent également provoquer des réactions immunitaires de l’organisme qui limitera l’administration du vecteur dans la cellule car elle aura créé des anticorps la rendant immunisée.
- Les « adeno-associated virus » (AAV) : sont des virus non pathogènes qui sont très répandus chez l’homme. Ils ne peuvent 
contenir que de petites séquences d’ADN et ils ne peuvent pas fonctionner seuls. En effet, ils peuvent se répliquer uniquement en s’associant à des adénovirus ou au virus de l’herpès. Ils ont la capacité de transduire efficacement certaines cellules comme les cellules du foie, du cerveau ou encore certaines cellules du sang. De plus, tels les adénovirus, ils peuvent également infecter une cellule qui n’est pas en cours de mitose.
Cependant, le problème qui se pose est que cette capacité disparait une fois que le génome de l’AAV est modifié par l'introduction du gène médicament. Malheureusement, même si les vecteurs peuvent toujours infecter les cellules, ils ne peuvent plus s’intégrer dans le génome de celles-ci.
Ces AAV sont un bon espoir car ils pourront donner des vecteurs peu dangereux présentant certains avantages mais ils sont encore inexploitables dans certaines cliniques.
Un vecteur viral doit avoir une capside identique à celle du virus de départ, mais dont le génome a été modifié pour contenir le gène médicament. On parle alors de génome « recombinant ». Pour le modifier, on sépare tout simplement une séquence spécifique du virus des autres restantes pour pouvoir l'introduire dans la cellule cible. Une fois dans la cellule, il va produire une capside sans génome : une cellule d'empaquetage dans laquelle on va introduire le génome. Celui-ci est créé par les autres séquences du virus dans lesquelles on greffe le gène thérapeutique. Une fois le génome introduit dans la cellules, celles-ci donnent naissance au vecteur. Chaque type de vecteur viral peut être modifié de telle sorte qu'il assure le ciblage des particules vers des récepteurs particuliers ou pour inclure des systèmes d'expression de gènes divers et variés. Cependant ces vecteur viraux ont quand même quelques inconvénients : ils sont difficiles à produire, ils ne peuvent pas contenir d'ADN de grande taille et il peuvent induire des réactions imunitaires.