La thérapie génique permet de corriger la dépranocytose chez les souris, déclarent les auteurs d'une étude publiée dans la revue Science

Une nouvelle méthode de thérapie génique permet de corriger la dépranocytose chez les souris et ouvre sans doute la voie à de futures thérapies permettant de traiter cette maladie génétique chez l'homme. La méthode, qui a été développée par une équipe internationale de recherche, est décrite dans la publication du 14 décembre de la revue Science.

La thérapie agit contre le gène défectueux qui entraîne la "falciformation" ou la déformation des globules rouges du sang en introduisant un gène allélomorphe anti-falciformation dans la moelle épinière. Une fois inséré à l'endroit voulu, le gène en question s'attache aux cellules souches qui sont à l'origine des globules rouges.

Dans les deux modèles murins, le nouveau gène s'est rapidement exprimé dans 99 % des globules rouges en circulation dans le sang, empêchant la falciformation des cellules et autres expressions de la maladie, déclare l'auteur de l'étude Philippe Leboulch du Harvard Medical School et Massachusetts Institute of Technology.

Plusieurs obstacles devront être franchis avant que la thérapie puisse être testée chez l'homme. La méthode est néanmoins "une preuve évidente que ces types de vecteurs sont réellement efficaces", nous explique Leboulch.

D'après Leboulch, les maladies associées à la dépranocytose sont le plus fréquemment rencontrées chez les individus de descendance africaine, méditerranéenne, indienne et arabe ; et 1 sur 13 Africains-Américains est porteur du trait dépranocytaire. La maladie est provoquée par la mutation d'une cellule nucléotide unique dans le gène de la béta-globine de l'homme.

Pourquoi la mutation du gène de la béta-globine est-elle à l'origine de cette maladie ? Les globules rouges du sang ont besoin d'oxygène. Chez les individus en bonne santé, l'oxygène est acheminé dans les globules rouges par l'hémoglobine, un complexe moléculaire. La béta-globine joue également un rôle dans le transport de l'oxygène dans les globules rouges car elle fournit deux "chaînes" protéiques à l'hémoglobine. Chez les individus qui ont hérité de la dépranocytose, on retrouve une version anormale de l'hémoglobine comportant des chaînes de béta-globine qui produisent des zones visqueuses lorsqu'elles sont en manque d'oxygène.

Ces zones visqueuses permettent à ces molécules de s'agglutiner les unes sur les autres et de se relier pour former de longues fibres qui distendent les globules rouges en leur donnant la forme caractéristique d'une faucille. Les cellules falciformes peuvent rester emprisonnées dans les vaisseaux sanguins et bloquer la circulation du sang, entraînant de l'anémie, des accidents cérébrovasculaires et des troubles des organes.

Bien que la dépranocytose ait été la première maladie génétique ayant permis d'identifier une mutation au niveau moléculaire, la mise au point d'un traitement par thérapie génique s'est avérée difficile. Un gène globine "de substitution" potentiel serait d'une taille relativement importante à l'échelle génétique, ce qui le rend difficile à exporter dans le génome.

"À cause de sa taille importante, nous avons eu des difficultés à introduire le gène anti-falciformation dans la moelle osseuse, et comme le niveau d'expression de ce gène est très bas, il peut être facilement neutralisé une fois à l'intérieur des cellules", nous explique Leboulch.

Pour surmonter ces obstacles, les auteurs de l'étude de Science se sont penchés sur les récentes découvertes effectuées par d'autres chercheurs pour pouvoir identifier un gène de substitution optimal et mettre au point un mode de transfert plus efficace.

Dans un premier temps, les scientifiques se sont employés à créer un gène béta-globine contenant un résidu qui impartit une action anti-falciformation dans une autre globine appelée gamma-globine. Ensuite, Leboulch et ses collègues ont pourvu un rétrovirus d'un lambeau d'ADN issu du virus VIH-1 qui a démontré son efficacité dans des études précédentes pour améliorer la capacité de distribution des porteurs rétroviraux vers des cellules souches au repos telles que les cellules souches hématopoïétiques de la moelle épinière.

Doté du gène béta-globine modifié, le vecteur viral amélioré s'est vite fixé dans les cellules souches hématopoïétiques des souris qui avaient été soumises à des rayonnements pour détruire leur vieille moelle épinière. Dix mois après le transplant du gène, les chercheurs ont constaté que l'expression du gène pouvait être vérifiée dans 99 % des globules rouges du sang des souris.

"Habituellement, lorsqu'une copie d'un nouveau gène apparaît de cette façon dans le génome, elle est fortement influencée par son voisinage, et le plus souvent détruite. Mais lorsque le niveau d'expression est très élevé, et réparti au niveau des cellules souches, comme c'est le cas ici, le gène peut faire son travail", dénote Leboulch.

Dans deux modèles différents de dépranocytose chez les souris, la thérapie génique a entraîné une réduction des cellules falciformes de l'ordre de 8 dans un modèle et l'élimination totale des cellules falciformes dans l'autre. D'autres particularités de la dépranocytose, notamment l'élargissement de la rate, une concentration des urines défectueuse et la déshydratation des globules rouges du sang, ont été également corrigés chez les souris.

Leboulch déclare que les doses potentielles pour l'homme devraient être peu élevées si la thérapie a pour but d'enrichir les cellules souches séparées de la moelle épinière, plutôt que d'être simplement transmises dans la moelle brute comme pour les souris.

L'établissement de "chaînes de conditionnement propres"-la production en série de vecteurs viraux qui ne peuvent pas se répliquer-et la recherche de moyens d'introduire la thérapie sans avoir recours au rayonnement toxique de la moelle épinière existante sont nécessaires avant que la méthode ne puisse être utilisée dans le cadre d'essais précliniques, ont déclaré les chercheurs.

Philippe Leboulch travaille également à l'INSERM EMI à Paris, en France et à l'hôpital Brigham and Women's Hospital à Boston, au Massachusetts. Les autres membres de l'équipe de recherche sont R. Pawliuk, K.A. Westerman, R. Tighe et I.M. London du Harvard-MIT Division of Heath Science and Technology à Cambridge et Boston, au Massachusetts, M.E. Fabry, E.E. Bouhassira, S.A. Acharya et R.L. Nagel du Albert Einstein College of Medicine dans le Bronx, à New York, E. Payen et Y. Beuzard de l'INSERM à Paris, en France, J. Ellis de l'Hôpital des enfants malades de Toronto, au Canada, et C.J. Eaves et R.K. Humphries du Terry Fox Laboratory et de l'Université de Colombie Britannique à Vancouver, en Colombie Britannique. Pawliuk, Westerman et Tighe travaillent également pour Genetix Pharmaceuticals à Cambridge, au Massachusetts.

Cette recherche a été financée en partie par le NIH, l'INSERM et l'Association Française contre la Myopathie.

Fondée en 1880 par Thomas A. Edison, la revue Science est la revue officielle de l'Association américaine pour l'avancement des sciences (AAAS) depuis 1900. L'AAAS, qui est une association à but non lucratif, est la plus grande organisation scientifique générale du monde.