image: The left panel is a schematic representation of the human ear. Sound waves are collected by the outer ear made up of the pinna and ear canal. The middle ear, composed of the eardrum and ossicles, transmits sound waves to the inner ear, which features the cochlea - the hearing organ responsible for transmitting auditory messages to the central nervous system. The right panel shows an immunofluorescence image of the auditory sensory epithelium within an injected cochlea. The inner hair cells have been stained for otoferlin in green. Otoferlin is detected in almost all of these cells. The inset is a high magnification area showing an inner hair cell that has not been transduced. view more
Credit: © Institut Pasteur
Des chercheurs de l'Institut Pasteur, de l'Inserm, du CNRS, du Collège de France, de Sorbonne Université et de l'Université Clermont Auvergne, et en collaboration avec les universités de Miami, de Columbia et de San Francisco, viennent de parvenir à restaurer l'audition au stade adulte chez un modèle murin de la surdité DFNB9, un trouble auditif représentant l'un des cas les plus fréquents de surdité congénitale d'origine génétique. Les sujets atteints de surdité DFNB9 sont sourds profonds, étant dépourvus du gène codant pour l'otoferline, protéine essentielle à la transmission de l'information sonore au niveau des synapses des cellules sensorielles auditives. Grâce à l'injection intracochléaire de ce gène chez un modèle murin de cette surdité, les chercheurs sont parvenus à rétablir la fonction de la synapse auditive et les seuils auditifs des souris à un niveau quasi-normal. Ces résultats, publiés dans la revue PNAS, ouvrent la voie à de futurs essais de thérapie génique chez des patients atteints de DFNB9.
Plus de la moitié des cas de surdité congénitale profonde non syndromique ont une cause génétique, et la plupart (~ 80%) de ces cas sont dus à des formes autosomiques récessives de surdité (DFNB). Les implants cochléaires sont actuellement la seule option permettant une récupération auditive chez ces patients.
Les virus adéno-associés (AAV) sont parmi les vecteurs les plus prometteurs pour le transfert de gènes dans le but de traiter des maladies humaines. La thérapie génique basée sur les AAV est une option thérapeutique prometteuse pour le traitement des surdités, mais son application est limitée par une fenêtre thérapeutique potentiellement courte. En effet, chez l'humain, le développement de l'oreille interne s'achève in utero et l'audition débute à environ 20 semaines de gestation. En outre, les formes génétiques de surdité congénitale sont généralement diagnostiquées au cours de la période néonatale. Les approches de thérapie génique dans les modèles animaux doivent donc en tenir compte et l'efficacité du gène thérapeutique doit être démontrée pour une injection du gène effectuée après la mise en place de l'audition. La thérapie doit alors conduire à la réversion de la surdité déjà installée. Dans ce but, l'équipe dirigée par Saaïd Safieddine, chercheur CNRS au sein de l'unité de Génétique et de physiologie de l'audition (Institut Pasteur/ Inserm), et coordinateur du projet, a utilisé un modèle murin de DFNB9, une forme de surdité humaine représentant 2 à 8 % de l'ensemble des cas de surdité génétique congénitale.
La surdité DFNB9 est due à des mutations dans le gène qui code pour l'otoferline, une protéine jouant un rôle majeur dans la transmission de l'information sonore au niveau des synapses des cellules ciliées internes . Les souris mutantes dépourvues d'otoferline sont sourdes profondes en raison d'une défaillance complète de la libération de neurotransmetteur par ces synapses en réponse à la stimulation sonore, et ce malgré l'absence d'anomalie décelable de l'épithélium sensoriel. Les souris DFNB9 constituent donc un modèle approprié pour tester l'efficacité de la thérapie génique virale lorsqu'elle est administrée à un stade mature. Cependant, la capacité limitée d'empaquetage de l'ADN par les AAV (environ 4,7 kilo-bases (kb)), rend difficile l'utilisation de cette technique pour des gènes dont la séquence codante (ADNc) dépasse 5 kb, tel que le gène Otof codant pour l'otoferline, dont la séquence codante est de 6 kb. Les chercheurs ont surmonté cette limitation en adaptant une approche d'AAV, dite duale, parce qu'elle utilise deux vecteurs recombinants différents, l'un contenant la partie 5' et l'autre la partie 3' de l'ADNc de l'otoferline.
Une seule injection de la paire de vecteurs dans la cochlée de souris mutantes à des stades adultes a permis de reconstituer la séquence codante de l'otoferline par recombinaison des segments d'ADN 5' et 3', conduisant à la restauration durable de l'expression de l'otoferline dans les cellules ciliées internes, puis à une restauration de l'audition.
Les chercheurs ont ainsi obtenu une première preuve de concept du transfert viral d'un ADNc fragmenté dans la cochlée en utilisant deux vecteurs, en montrant que cette approche permet d'obtenir la production de l'otoferline et de corriger durablement le phénotype de surdité profonde chez la souris.
Les résultats obtenus par les chercheurs suggèrent que la fenêtre thérapeutique pour le transfert de gène local chez les patients atteints de surdité congénitale DFNB9 pourrait être plus large que prévu, et donnent l'espoir de pouvoir étendre ces résultats à d'autres formes de surdité. Ces résultats font l'objet d'une demande de brevet.
En plus des institutions citées dans le premier paragraphe, ce travail a été financé par la Fondation pour la recherche médicale, l'Union européenne (TREAT RUSH) et par l'Agence nationale de la recherche (EargenCure et LabEx Lifesenses).
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Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences