© Jean-Luc BOURSIER, 2024
Dr Yannick Le DANTEC, neuro-pharmacologie, Institut de la Vision
La thérapie génique consistant à remplacer un gène malade grâce à des ciseaux moléculaires, telle qu’elle avait été envisagée à l’origine de cette science, s’est avérée décevante dans le traitement des pathologies pour lesquelles elle a été utilisée. De plus, simplement injecter massivement une protéine sous-exprimée dans les cellules en espérant améliorer l’état des patient est souvent inefficace et même délétère dans le cas d’OPA1.
C’est pourquoi les chercheurs du CHU d’Angers ont dû rechercher d’autres solutions pour espérer protéger voir améliorer la vue des personnes atteintes d’atrophie optique dominante. La mise au point d’un mécanisme moléculaire spécifique qui a récemment fait l’objet du dépôt d’un brevet, a été le travail mené à bien par M. Yannick Le Dantec. C’est ce travail qu’il nous a présenté le jour de notre Assemblée Générale annuelle et qui lui a valu de recevoir le prix KJER France 2024.
La création d’un mécanisme moléculaire spécifique
OPA1 est un gène présent au sein du noyau des cellules. Il comprend 31 exons, un exon étant une séquence codante d’un gène par opposition à un intron. En raison de ce grand nombre d’exons, une thérapie conventionnelle par l’apport de la bonne copie sauvage ( non mutée) n’est pas envisageable. Une étude de 2019 a montré qu’injecter dans la cellule une grande quantité de protéines OPA1 corrigées s’avérait délétère.
Une autre voie a donc été envisagée par les chercheurs : de l’ARN. Pour rappel, Les ARN sont des molécules qui, schématiquement, copient une séquence d’un gène sur l’ADN, dans le noyau de la cellule, pour l’apporter au ribosome où la protéine va finalement être produite. Dans le cas d’OPA1, le gène va donner lieu à huit transcripts, c’est à dire à huit ARN issus d’une copie du gène, tous porteurs de mutation pathogène. Par un mécanisme appelé traduction, ces transcripts vont produire des protéines qui seront apportées à la membrane mitochondriale.
Les neuropathies optiques et en particulier, les Atrophies Optiques Dominantes (AOD) peuvent être classées en deux catégories. D’une part, les AOD dont l’incidence est de 80 %, caractérisées par une haplo-insufffisance, soit une sous-expression (sous-production) de la protéine OPA1 d’au moins 50 %. D’autre part, les AOD+ dont l’incidence est de 20 %, dénommées dominances négatives lorsque les protéines sont exprimées en quantité normales mais ne sont pas fonctionnelles. Le mécanisme moléculaire envisagé visait donc à apporter une solution thérapeutique à ces deux variantes de la maladie.
Le trans-épissage
C’est la technique dite du trans-épissage qui a été retenue. Elle consiste à faire interagir un ARN prémessager endogène porteur de mutation, avec un ARN prémessager exogène thérapeutique (appelé PTM dans les publications). Cette stratégie permet de corriger l’information qui va être apportée à la cellule lors de la production de la protéine OPA1. La mise en œuvre de cette stratégie a nécessité la création d’un outil spécifique basé sur : (1) Un domaine de liaison hautement spécifique ; (2) Un intron artificiel ; (3) La séquence correctrice associées de manière indépendante à un rapporteur fluorescent, afin de pouvoir la visualiser in vitro.
Cet outil a été testé sur des fibroblastes de patients. Les deux critères sélectionnés pour pouvoir valider cette thérapie étaient d’une part l’haplo-insuffisance et d’autre part l’état du réseau mitochondrial, lequel est fragmenté en cas de maladie (effet de fission des mitochondries). Le test a montré que cet outil permettait de relever le niveau d’expression de la protéine OPA1 à un niveau quasiment physiologique et de ramener le réseau mitochondrial à un état similaire à celui des contrôles (cellules non malades). Cet outil innovant dont les applications seront certainement étendues à d’autres maladies a donné lieu à un dépôt de brevet européen, puis mondial.
La collaboration avec GenSight Biologics
Mais il ne suffit pas de créer un outil thérapeutique, encore faut-il l’apporter aux centaines de milliers de cellules ganglionaires de la rétines (CGR) encore fonctionnelles. C’est ce travail qui a été confié à GenSight Biologics.
Le défi était double. Tout d’abord définir le bon promoteur, le promoteur étant la séquence d’ADN, souvent située en amont de ce gène, qui va réguler l’expression du gène et déclencher la production d’ARN. Également trouver le bon vecteur, typiquement un virus, qui est chargé d’infecter les cellules, afin de leur apporter la solution thérapeutique. Dans un premier temps, l’entreprise GenSight avait fortement conseillé le promoteur SNCG plus efficace que CMV communément utilisé dans les laboratoires. Or, malgré les efforts déployés par les chercheurs d’Angers, ce promoteur n’a jamais fonctionné sur les fibroblastes utilisés au laboratoire d’Angers. Une construction différente, associant un vecteur AAV2 (adénovirus associés de stéréotype 2) avec un promoteur appelé CAG, a été achetée à GenSight. Initialement, cet AAV a été chargé avec un marqueur fluorescent afin de mesurer sa capacité a atteindre sa cible au sein des fibroblastes. Les chercheurs ont pu démontrer la pertinence de cette association pour apporter une thérapie génique au sein des fibroblastes humains présents en laboratoire. Un autre lot commandé également à GenSight s’est quant à lui avéré décevant. GenSight avait cette fois-ci sous-traité sa production à une autre entreprise. Ce retour d’expérience a démontré l’importance d’accorder une grande attention au contrôle qualité notamment en cas d’intervention d’un sous-traitant. En parallèle, un autre lot a été commandé, avec cette fois un AAV thérapeutique (chargé avec la séquence thérapeutique). Administré au sein d’une lignée de fibroblastes AOD, il a démontré une belle augmentation de l’expression de la protéine OPA1.
Les avantages du trans-épissage
Précisons que le grand avantage de cette thérapie est qu’elle ne vient pas modifier le génome. Étant contrôlable spatialement, mais également dans le temps et en volume, il n’y a donc pas ou peu de toxicité avec cette approche. De plus la régulation endogène de l’expression du gène OPA1 va être maintenue avec ses huit isoformes. Enfin, un seul ARN pré-messager thérapeutique peut venir corriger environ 80 % des mutations répertoriées au sein du gène OPA1.
Les prochaines étapes
En ce qui concerne l’approche in vitro, comme nous l’avons vu, l’évaluation fonctionnelle de cette nouvelle thérapie est bien avancée et positive. Cependant, il reste encore à la valider notamment pour la résistance à l’apoptose (mécanisme naturel de mort programmée des cellules qui s’avère perturbé chez les patients AOD) et du point de vue de la respiration mitochondriale. L’approche in vivo, quant-à elle, a été menée en parallèle sur des souris OPA1 et a donné lieu à la productions de particules virales, en lien avec le Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA). Cependant le fait que cette approche sur la souris n’est pas transposable à l’humain, a amené l’entreprise Gensight à se retirer du projet.
Les travaux en vue de la validation de cette nouvelle thérapie vont se poursuivre en associant plusieurs partenaires. Le docteur Adélie Mellinger va reprendre la partie in vitro du trans-épissage d’OPA1 au CHU d’Angers, financée par la SATT Ouest Valorisation, le docteur Michael Withehead de l’UCL (University College of London) va tester la solution thérapeutique au sein de cellules souches induites en cellules ganglionnaires de la rétine afin d’être au plus proche du modèle cellulaire visé, le docteur Aymane Bouzidi va travailler sur la stratégie d’identification de biomarqueurs.
En 2021, le Dr Yannick Le Dantec, lors de l’AG KJER France, avait fait une présentation de son travail. Vous trouverez cette vidéo ci-dessous.
Vidéo du Dr Yannick Le Dantec, La thérapie génique OPA1 pour l’AOD
Durée :14 min 39 s