Thérapie génique

Gene therapy.jpg|right|thumb|340px|Thérapie génique à base d'un vecteur adénovirus. Un nouveau gène est inséré dans un vecteur adénovirus, lequel est utilisé pour introduire l'ADN modifié dans une cellule humaine. Si le traitement est couronné de succès, le nouveau gène élaborera une protéine fonctionnelle.]]

La thérapie génique est l'insertion de gènes dans des cellules et des tissus d'un individu pour traiter une maladie, en particulier les maladies héréditaires. La thérapie génique vise particulièrement à complémenter un allèle mutant défectif par un allèle fonctionnel. Bien que cette technologie en soit encore à ses premiers balbutiements, elle a déjà été utilisée avec un certain succès.

Fondements

Dans les années 1980, les progrès de la biologie moléculaire avaient déjà permis de séquencer et de cloner les gènes humains. Les scientifiques à la recherche d'une méthode pour produire facilement des protéines, telle que la protéine déficiente chez les diabétiques — l'insuline, essayèrent d'introduire des gènes humains dans l'ADN de bactéries. Les bactéries modifiées produisent alors la protéine correspondante, qui peut ensuite être récoltée et injectée aux personnes qui ne peuvent la produire naturellement.

Les chercheurs sont ensuite passés à l'étape suivante qui consiste à essayer d'introduire des gènes directement dans les cellules humaines, en commençant par les maladies causées par une unique gène déficient, telles que la mucoviscidose, l'hémophilie, la myopathie de Duchenne et la drépanocytose. Cependant, la tâche s'est avérée beaucoup plus ardue que de modifier de simples bactéries, essentiellement à cause des problèmes liés à la manipulation de grandes zones d'ADN et à l'introduction du gène à la bonne place dans le génome.

Type de thérapie génique

La thérapie génique somatique

Toute approche thérapeutique reposant sur la modification, momentanée ou durable, du pool d'information génétique d'un individu est une approche de thérapie génique. La thérapie génique n'est aujourd'hui envisagée que somatique dans le sens ou les techniques de modification du patrimoine génétique visent à modifier uniquement les cellules qui ne participent pas à la reproduction sexuée : les spermatozoïdes et ovules, et les cellules souches qui les génèrent, ne doivent pas être modifiées génétiquement par le transfert du gène-médicament.

- La thérapie génique in vivo
Les vecteurs, virus modifiés génétiquement ou morceaux d'ADN chargés de transférer le gène thérapeutique, sont injectés directement dans l'organisme, et modifient le patrimoine génétique des cellules du patient à l'intérieur de l'organisme.

- La thérapie génique ex vivo
Des cellules extraites de l'organisme d'un patient sont modifiées en laboratoire. Pour corriger le gène pathologique, le matériel génétique est transféré sous forme d'ADN ou d'ARN, soit directement, soit via un vecteur qui peut être un virus amélioré, ou des molécules lipidiques.

Les processus employés pour transférer le matériel génétique sont multiples et peuvent faire intervenir des moyens physiques ou chimiques. La qualité de l'insertion est ensuite contrôlée, ainsi que sa stabilité.

Les cellules modifiés génétiquement sont ensuite réinjectées au patient.

La thérapie génique germinale

Bien que déjà fonctionnelle dans le cadre de l'expérimentation animale, la modification génétique des cellules germinales impliquées dans la reproduction sexuée n'est actuellement pas envisagée dans la mesure où l'impact des modifications génétique affecte la descendance du patient, posant alors des problèmes éthiques non résolus par la société.

Vecteurs en thérapie génique

Est qualifié de vecteur tout système permettant le transfert de gènes choisis dans une cellule d'un organisme.

Vecteurs non viraux

Différents test ont été élaborés pour ne pas recourir aux virus. Les vecteurs synthétiques sont des particules inertes, donc inoffensives. Cependant, leur efficacité est bien moindre que celle des virus, il ne faut pas moins de 100000 molécules d’ADN par cellule cible pour qu’une seule séquence parvienne à pénétrer dans le noyau (l’ADN est chargé négativement, tout comme la paroi des cellules, or les charges électriques identiques se repoussent). A cette concentration commence à se poser des problèmes de toxicité.

Vecteurs viraux

Pour produire des vecteurs viraux, on utilise des cellules modifiées dites d’encapsidation. Il s’agit de cellules mutées, codant normalement pour des particules virales. Ces cellules étant dépourvues de leur génome viral, elles ne produisent que des particules virales vides.

Rétrovirus

Les rétrovirus possèdent de l'ARN comme matériel génétique, et non de l'ADN comme les Adenovirus.

L'ARN est une molécule d'expression de l'ADN, qui comporte la partie de séquence correspondant à une seule protéine. Cette molécule est synthètisée dans le noyau et transite dans le cytoplasme, où elle est lue lors de la synthèse de la protéine correspondante.

L'infection par un rétrovirus implique une étape de transcription de l'ARN en un fragment d'ADN qui sera intégré aux chromosomes après transit dans le noyau cellulaire. Les rétrovirus sont donc utilisé comme vecteur en thérapie génique car les protéines dont ils sont composés permettent cette étape de transfert des molécules d'ADN du cytoplasme cellulaire vers le noyau.

Adénovirus

L’adénovirus est un vecteur viral, à ADN. Il présente la caractéristique d’intégrer directement son matériel génétique dans la cellule cible, sans attendre la mitose (division cellulaire). Cependant, les chercheurs n’arrivent toujours pas à ce jour à le débarrasser complètement de son caractère pathogène.

Lentivirus

Le lentivirus cumule les qualités des deux vecteurs précédents. En effet, il est inoffensif et peut insérer directement dans la séquence d’ADN la bride qu’il véhicule. C’est le cas du VIH, ce qui le rend d’autant plus redoutable.

Virus adéno-associés

Appelé classiquement AAV, ces vecteurs sont des dérivé des adénovirus, et ils ont la particularité de s'intégrer toujours au même endroit dans un chromosome.

C'est un point extrêmement important en thérapie génique, car une insertion non contrôlée peut entrainer d'importants désordres dans la fonction cellulaire, pouvant conduire à des pathologies supplémentaires.

Administration du vecteur

Tous les essais actuels de thérapie génique se font suivant le protocole ex vivo, c'est-à-dire en prélevant des cellules cibles de l’individu et en les soumettant au vecteur choisis pour qu’il les infecte. Cela permet aux chercheurs de suivre l’évolution de la contamination et son efficience (expression de la protéine souhaitée ou non). Néanmoins, on pourrait imaginer une insertion in vivo lorsque la thérapie génique sera bien maîtrisée, c'est-à-dire en injectant directement le vecteur dans la circulation sanguine, le laissant agir librement. Ensuite, l’infection reprend simplement le procédé propre au vecteur utilisé.

Expression du gène thérapeutique

Les chercheurs imaginent différentes expressions de la thérapie génique, la modification de l’ADN de la cellule peut : Conférer la capacité aux cellules d’agir comme des réservoirs de protéines thérapeutiques. Modifier les fonctions cellulaires ou les programmes de développement.

Problèmes et éthique

Elle est pourtant peu utilisée, car elle ne peut que guérir la personne traitée, mais cette dernière transmettrait toujours le gène défaillant responsable de la maladie !

Les différents essais de la thérapie génique

Echec

L’échec de la thérapie génique initié à l’hôpital Necker de Paris est sans doute le plus flagrant. De jeunes malades atteints du DICS-X souffrants d’une immunodéficience (des "bébé bulles") ont reçu un traitement visant à rendre actif leurs lymphocytes T déficients. Plus précisément, la thérapie consistait à insérer un gène fonctionnel activant un récepteur de l’interleukine 2, qui empêchait autrefois ces malades de disposer d’une réaction immunitaire efficace et ainsi sujette à toutes les infections opportunistes.

Dans une premier temps, l’entreprise s’est révélée être une réussite totale : les bébé ont pus sortir de leurs bulles et vivre normalement pendant deux ans. Cependant, certains de ces miraculés ont développé une leucémie. En effet, l’insertion concernait 10⁶ "cellules soignée", alors que la probabilité que l’insertion se fasse dans un autre gène actif est de 10sup>-5sup>. Les bébés avaient donc statistiquement entre 1 et 10 cellules dans lesquelles l’intégration du vecteur s’est faite dans une région active du chromosome. Il s’avère que dans ce cas, c’est un proto-oncogène (Gène qui peut provoquer le développement d’un cancer lorsqu’il est altéré) qui aurait été activé (le LMO2) provoquant la multiplication anarchique des globules blancs encore indifférenciés à l’origine de la leucémie.

Cet échec met en évidence la nécessité de développer :
- De nouveaux vecteurs limitant les insertions génotoxiques.
- La recherche de site d’intégration sans risques.
- Réduire la quantité de cellules exposées au vecteur puis réinjectées au patient, afin de limiter le risque de toucher un autre gène.

De nouvelles pistes

Un inhibiteur par thérapie génique

L’équipe de l’hôpital Edouard-Herriot de Lyon à réussit, sur des souris génétiquement modifiées pour être dépourvues de système immunitaire, à introduire deux gènes humains par thérapie génique visant à produire des protéines imitant des récepteurs CD4. Ces « leurres » de lymphocytes T4 présentent la caractéristique d’être nomades, leurs multiples déplacements les rendent ainsi plus enclins à entrer en contact avec les particules du VIH. Celui-ci s’y « précipite » et finit par mourir, incapable de prendre le contrôle de la cellule. Inoffensives et en grandes quantités, ces cellule « leurres » agissent comme de véritables inhibiteurs empêchant le VIH de se développer. Chez la souris, le nombre de particules virales chute en moins de trois semaines en dessous des seuils de détection !

Cependant, reste encore pour valider cette encourageante expérience à confirmer ces résultats sur l’homme, sans oublier que le VIH, même à des niveaux indétectables, est toujours présent. En effet les VIH se « réfugient » dans d’autres organes (cerveau, ganglions) et le patient, par cette thérapie, ne serait jamais hors de danger d’une rechute et devrait poursuivre le traitement à vie.

Destruction des CCR5

Des chercheurs du California Institute of Technology et de Caltech ont réussi à endiguer la progression du virus grâce à la technologie novatrice du siRNA (small interference Ribonucleic acid). En ciblant l’ARNm codant les CCR5, les chercheurs sont parvenus à empêcher son expression. Cette protéine est un co-récepteur indispensable au VIH, qui assure avec les CD4 la fusion des membranes virales et cellulaires, permettant l’intégration du virus. Les siRNA permettent de « placer sous silence » un ARNm indésirable. Il s’agit d’un procédé naturel que les cellules pratiquent pour réguler l’expression de leurs protéines. Les chercheurs, en plaçant in situ des siRNA interférant sur les ARNm des CCR5 ont bloqué leurs expressions. Les lymphocytes T4 dépourvus de ce co-récepteur (qui n'est pas indispensable au système immunitaire) sont « vaccinés » au VIH, celui-ci ne pouvant faire fusionner sa membrane avec la cellule cible meurt, sans se dupliquer. Apres de nombreux test sur des animaux « humanisés » par transgénèse, cette application va passer en phase de test sur l’homme avant d’être mise en service. Cependant, les CCR5 ne sont que les co-récepteurs des macrophages : les LT4 sont donc encore vulnérable mais on pourrait imaginer un mode opératoire identique pour les CXCR4, leurs co-récepteurs.

Traitement du cancer.

Incidemment, l'altération de l'ADN par la virothérapie a aussi pu être utilisée pour détruire des cellules cancéreuses, qui étaient, dans les cas traités, moins capables de réparer ces altérations que les cellules saines.http://www.doctissimo.fr/html/sante/mag_2000/mag0811/sa_2142_therap_cancer.htm

Voir aussi

Liens externes

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