Activités générales de la structure
Le laboratoire de Thérapie génique a été créé en juin 1996, très rapidement une plateforme de productions de vecteurs viraux s’est mise en place dès 1997.
Cette plateforme a commencé à proposer des vecteurs dérivés des virus adénoviraux, lentiviraux et principalement AAV pour virus adéno-associés pour la communauté scientifique nationale et aussi internationale.
L’idée était de faciliter et d’accélérer le travail des équipes de recherche qui s’intéressent au transfert de gènes via des vecteurs viraux.
Aujourd’hui notre laboratoire, UMR-S 1089 Thérapie Génique Translationnelle des Maladies Génétiques s’organise en trois groupes avec notamment :
- une équipe de recherche qui développe des protocoles de transfert de gènes in vivo appliqués à des maladies de la rétine et à des maladies neuromusculaires (amyotrophie spinale et myopathie de Duchenne). Dans chaque modèle, un intérêt particulier est porté à l’efficacité du transfert de gène en fonction du mode d’administration utilisé, mais aussi à l’étude de la réponse immune associée ou non, et à la structure in vivo prise par le vecteur viral utilisé et son devenir.
- une équipe de Recherche & Développement qui développe de nouveaux outils de production, des procédés de purifications compatibles avec la production de vecteurs de grade clinique ainsi que la mise au point de tests contrôle qualité pour une application clinique. Le but étant de pouvoir transférer ces développements vers l’ABG (Atlantic Bio GMP).
Activités spécifiques des équipes de recherche du LBT
Thérapie génique des dystrophies rétiniennes
Les dégénérescences rétiniennes héréditaires constituent un groupe hétérogène de maladies affectant 1/2000 naissances à travers le monde. Ces affections sont responsables de cécité qui reste encore incurable aujourd’hui. Elles sont dues à des mutations génétiques dans au moins 200 gènes exprimés dans les photorécepteurs ou l’épithélium pigmentaire rétinien. La rétinite pigmentaire et la maladie de Stargardt (STGD1) sont les dystrophies rétiniennes héréditaires les plus fréquentes.
Pendant les trois dernières décennies, l’identification de mutations génétiques responsables de dégénérescences rétiniennes a permis le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques basées sur la thérapie génique. Afin d’assurer le transfert de gènes, les vecteurs viraux recombinants dérivés des virus associés aux adénovirus (AAVr) se sont avérés des vecteurs de choix grâce à leur capacité de cibler efficacement les différents types cellulaires de la rétine.
De plus, les AAVr se sont avérés sûrs, peu immunogènes tout en permettant une expression de gène à long terme après une administration unique dans l’oeil. En effet, les résultats de la phase I/II des essais cliniques de thérapie génique à l’aide d’AAVr pour le traitement de l’amaurose congénitale de Leber de type 2 (une forme de rétinite pigmentaire) constituent le premier rapport de l’addition du gène sûr et efficace chez les humains atteints de maladies dégénératives graves.
Depuis ses débuts il y a 15 ans, l’équipe « Thérapie génique des dystrophies rétiniennes » a accumulé une expérience solide dans le domaine de la thérapie génique translationnelle des dystrophies rétiniennes héréditaires. Le groupe a notamment obtenu la preuve de concept préclinique du transfert de gène à l’aide d’AAVr dans des modèles canins de déficience en RPE65 et de dystrophies rétiniennes liées à l’absence de PDE6b (dégénérescence bâtonnets-cônes) et RPGRIP (dégénérescence cônes-bâtonnets).
Par ailleurs, et en collaboration avec le service d’ophtalmologie du CHU de Nantes, le groupe a été le premier à développer un AAVr de sérotype 4 pour le traitement de la déficience en RPE65 et a ainsi participé au succès d’un essai clinique de phase I/II pour l’amaurose congénitale de Leber.
Le groupe développe actuellement de nouvelles approches de thérapie génique pour le traitement de la rétinite pigmentaire et la maladie de Stargardt. Par ailleurs, l’équipe a également pour objectif de développer de nouveaux modèles animaux plus pertinents, qui mimeraient mieux les atteintes observées chez l’Homme, afin d’étudier les mécanismes pathologiques de ces affections et de tester les approches thérapeutiques développées.
Thérapie génique des maladies neuromusculaires
La Dystrophie Musculaire de Duchenne (DMD) est la plus fréquente des maladies neuromusculaires chez les enfants. Elle touche environ un garçon sur 3500 à 5000 naissances. Elle est due à des mutations dans le gène de la dystrophine qui correspond à une protéine jouant un rôle majeur dans la fonction et l’intégrité de la fibre musculaire. Elle est caractérisée par des déficits musculaires généraux, progressifs, irréversibles et graves. La perte de la marche intervient généralement entre 10 et 13 ans et l’assistance respiratoire devient nécessaire à partir de l’adolescence. L’atteinte du muscle cardiaque met également en jeu le pronostic vital.
Parmi les stratégies thérapeutiques envisagées, le saut d’exon est particulièrement prometteur.
Cette approche a pour objectif de supprimer la partie du gène portant la mutation et de permettre à la cellule de fabriquer une protéine dystrophine plus courte mais fonctionnelle (quasi-dystrophine). Cela peut être réalisé en apportant dans la cellule musculaire malade une petite séquence d’ADN spécifique de la partie à supprimer dans le gène dystrophine. Un moyen pour apporter cette petite séquence d’ADN dans les muscles du malade est d’utilisé un vecteur viral recombinant dérivé du virus adéno-associé (rAAV) portant un petit transgène appelé « U7 ».
Depuis fin 2009, notre équipe s’est engagée dans le réseau AFM « DMD/U7 » en collaboration avec le laboratoire Généthon (Evry), l’Institut de Myologie (Paris), et d’autres équipes d’Atlantic Gene Therapies (INRA UMR 703 et ONIRIS) à Nantes.
L’ambition de ce vaste réseau, regroupant près d’une centaine d’experts de toutes les disciplines, est de débuter un essai clinique chez des patients atteints de DMD. L’objectif sera de traiter des membres entiers par injection locorégionale de vecteurs AAV-U7.
Entre 2010 et 2012, l’efficacité de notre produit thérapeutique a pu être démontrée dans un modèle gros animal de la DMD (le chien GRMD) et la dose thérapeutique a été déterminée.
Les années 2013 et 2014 ont été consacrées aux études de toxicologie réglementaire visant à montrer l’innocuité du traitement.
Nous souhaitons soumettre en 2015 une demande d’essai clinique aux agences réglementaires.
En parallèle de l’approche « saut d’exon », nous évaluons également depuis peu un autre protocole thérapeutique basé sur l’utilisation d’un vecteur rAAV capable cette fois-ci de transférer dans les cellules musculaires un gène « micro-dystrophine », qui serait capable de traiter les patients quelle que soit la nature de leur anomalie génétique. La biosécurité et l’efficacité de ce traitement dans un membre ont déjà été démontrées chez le chien GRMD après injection locorégionale. L’étape suivante est d’appliquer ce traitement au corps entier, après injection systémique, pour réussir à traiter l’ensemble des muscles du corps mais aussi le cœur et le diaphragme.
Au sein de ces projets collaboratifs, notre équipe est en charge de toute la coordination des expérimentations précliniques liées au projet et de l’étude de la pharmacologie du vecteur (dissémination, biodistribution, expression) après son injection dans un organisme.
Immunologie du transfert de gène à l’aide de vecteurs AAV
La translation de protocoles de transfert de gène in vivo à l’aide de vecteurs recombinants dérivés de l’Adeno-Associated Virus (AAVr) depuis le rongeur aux modèles de grands animaux, et plus récemment chez l’homme, a révélé la survenue de réponses immunes humorales et/ou cellulaires dirigées contre le transgène et/ou la capside virale. Ces réponses immunes dépendent de plusieurs paramètres incluant le sérotype de l’AAVr, sa dose, son mode de production et sa voie d’administration, le transgène ainsi que la nature du promoteur qui contrôle son expression mais aussi l’espèce animale, l’immunité préexistante contre l’AAV, et l’état pathologique du tissu cible.
Ces réponses immunes peuvent être responsables d’une inefficacité du transfert de gène à long terme ou encore empêcher l’administration du vecteur en cas d’immunité préexistante. Contrôler cette immunotoxicité est aujourd’hui un défi majeur pour le succès en clinique de la thérapie génique.
Dans ce contexte, l’équipe « Immunologie du transfert de gène à l’aide de vecteurs AAV » a pour objectif de :
- Réaliser l’immunomonitorage des grands animaux inclus dans les protocoles de transfert de gène dans le muscle squelettique et le système nerveux central. Cela inclut les criblages sérologiques avant injection comme le test de neutralisation d’AAV, mais aussi le suivi des réponses immunes humorales et cellulaires contre le produit du transgène et le vecteur après thérapie génique. Les techniques d’ELISA pour la recherche d’anticorps et d’ELISpot pour la recherche de cellules T spécifiques sont ainsi réalisées en routine. Dans ce contexte, l’équipe fait partie du réseau AFM-Téléthon « DMD/U7 », où elle intervient dans l’immunomonitorage des chiens GRMD injectés.
- D’un point de vue plus fondamental, l’équipe mène un vaste programme de recherche translationnelle visant à étudier l’impact de la voie d’administration du vecteur dans le muscle squelettique sur les réponses immunitaires du primate non humain. Pour cela, les injections locorégionales et systémiques sont étudiées comme alternatives à la voie intramusculaire conventionnelle. Nous explorons la cinétique des interactions entre l’AAVr et le système immunitaire de l’hôte après administration in vivo du vecteur. La biodistribution du vecteur dans les tissus lymphoïdes, la transduction des cellules immunitaires, en particulier les cellules dendritiques, et la nature des réponses immunes induites sont étudiées. Ces éléments sont corrélés à l’efficacité du transfert de gène à long terme.