Différentes stratégies de thérapie génique 

 

 

Suppléer un gène malade

Cette stratégie consiste à remplacer un gène déficient par un transgène correspondant fonctionnel. Il ne s’agit pas d’un réel remplacement car le gène d’origine est toujours présent ; il s’agit de rajouter un gène sain (transgène) qui va s’intégrer dans l’ADN chromosomique des cellules cibles, qui vont ainsi exprimer une protéine saine. Il s’agit alors de corriger un défaut de fonction en apportant la protéine manquante comme dans les maladies monogéniques telles que la mucoviscidose (dérèglement de la protéine CFTR Cystic Fibrosis Conductance Transmembrane Regulator, due à une mutation), les thalassémies (déficit en hémoglobines), les myopathies (mutation du gène de la dystrophine pour la myopathie de Duchenne, par exemple) ou les déficiences immunitaires (SCID, déficit en adénosine désaminase, par exemple).

 

Inhiber (bloquer) le fonctionnement d’un gène muté ou inactiver son produit protéique

Inactiver : Cette stratégie consiste à diminuer l’expression d’un gène exprimant une protéine anormale en utilisant le mécanisme d’ARN interférence (ARNi), le blocage de la traduction par des oligonucléotides antisens ou encore par des ribozymes.

à Réprimer un inhibiteur permet d’activer indirectement un gène (cf shmIR BCL111A)

 

Réparer et/ou rendre la fonction à un gène altéré directement dans la cellule

CRISPR-Cas9 : cette nouvelle stratégie est simple d’utilisation et particulièrement efficace ; elle a été empruntée aux bactéries et champignons qui l’utilisent comme système de défense pour reconnaitre et couper l’ADN des virus qui les contaminent. Cette stratégie consiste à utiliser un complexe moléculaire composé à la fois d’un ARN guide complémentaire du fragment d’ADN que l’on souhaite modifier et de la protéine Cas9, une enzyme capable de couper l’ADN. Ce complexe permet donc de couper une séquence d’ADN précise. Une fois coupée la séquence d’ADN peut être modifiée via des systèmes de réparation de l’ADN naturellement présents dans la cellule. Bien que très puissante, cette technologie n’est pas encore prête pour une utilisation à grande échelle car les risques de coupures de l’ADN dans des gènes sains restent possibles. Les travaux d’amélioration du système sont en cours.

Figure 2 : Le système CRISPR/Cas9

Ce système est composé d’une Cas9 qui a l’activité de clivage et d’un ARN guide qui cible et lie la région spécifique d’intérêt sur le génome et dirige la Cas9. Adapté de Shim_2017

 

Figure 3 : Systèmes de réparation de l’ADN (HR et NHEJ).

Une cassure d’ADN double brin produite par l'endonucléase spécifique est réparée par deux mécanismes cellulaires possibles: (1) par la jonction d’extrémités non homologues (NHEJ) qui crée de petites délétions ou une insertion créant une interruption dans le gène (schéma de gauche) ou (2) par une recombinaison homologue si une matrice d'ADN est présente lorsque la cassure double brin se produit. Lorsque la matrice n'est pas présente sur le génome, on parle d'addition de gène et lorsque la matrice modifie simplement un gène déjà présent, on parle de correction de gène.

 

Saut d’exon : cette stratégie consiste à supprimer un ou plusieurs exons (parties du gène qui contiennent une mutation génétique) lors de la maturation des ARN pré-messagers. La protéine obtenue est plus courte que la protéine « normale » mais elle est fonctionnelle. Le saut d’exon est réalisé grâce à l’utilisation d’oligonucléotides antisens et/ou de vecteurs viraux exprimant de tels antisens (AAV-U7).

 

Introduire un nouveau gène

Produire des cellules thérapeutiques par thérapie génique (CAR-T cells) : Cette stratégie consiste à reprogrammer des cellules T du système immunitaire pour améliorer leur capacité à détecter et tuer des cellules cancéreuses. Le matériel génétique (codant un récepteur qui pourra facilement repérer une protéine présente à la surface de certains types de cellules cancéreuses) est inséré dans les cellules T puis les cellules T modifiées sont ensuite réinjectées in vivo chez le patient. Ces cellules T modifiées sont connues sous le nom de cellules CAR-T, abréviation de « cellule avec un récepteur chimérique d'antigène T ». Les médicaments à base de cellules CAR-T comprennent à la fois un élément de thérapie génique (le gène codant le récepteur) et un élément de thérapie cellulaire (les cellules réinjectées au patient). Les scientifiques travaillent sur des moyens d'élargir 1/le panel de marqueurs des cellules cancéreuses qui peuvent être détectés en utilisant l'approche des cellules CAR-T, et 2/ les types de cellules immunitaires utilisées.

 

Détruire la cellule malade

Infecter des cellules tumorales et modifier leur environnement (virus oncolytiques) : Cette approche consiste à utiliser des virus atténués qui sont capables de se répliquer spécifiquement dans les cellules tumorales. Le virus va alors détruire ces cellules tumorales sans toucher aux cellules saines. Ces virus oncolytiques peuvent être modifiés avec des transgènes qui vont améliorer leurs propriétés thérapeutiques, par exemple en augmentant leur capacité à induire la mort des cellules tumorales infectées, en activant les cellules immunitaires anti-tumorales ou en détruisant les vaisseaux sanguins qui approvisionnent les tumeurs.