Une nouvelle découverte « stupéfiante » pourrait-elle aider à traiter la maladie de Huntington ?

Ces derniers jours, un flot d’articles est apparu concernant une nouvelle technologie, appelée CRISPR, qui a été décrite comme ayant des applications potentielles dans la maladie de Huntington. Cette nouvelle technique est-elle aussi géniale qu’elle en a l’air ? Peut-être — mais, comme toujours, la vérité est plus complexe que ce que suggèrent les gros titres.

Le gène MH et son extinction

La maladie de Huntington est une maladie génétique, ce qui signifie que chaque patient atteint de la MH a hérité d’une copie ‘mutante’ d’un gène spécifique de l’un de ses parents. Nous appelons maintenant le gène dans lequel cette mutation se produit le ‘gène MH’.

Toutes les personnes ont deux copies de ce gène MH, et la plupart ne développent pas la maladie de Huntington. C’est seulement quand un changement spécifique dans la séquence d’ADN du gène MH se produit que les gens développent les symptômes de la MH. La mutation spécifique qui sous-tend tous les cas de MH est une expansion de 3 lettres du code ADN, une séquence répétitive des lettres génétiques C-A-G, près d’une extrémité du gène MH.

Habituellement, les gènes sont utilisés par les cellules comme une sorte de recette qui leur indique comment construire une protéine. Cela se produit avec le gène MH, donc nous avons aussi la protéine MH — la huntingtine — qui est ce que les scientifiques pensent être la cause de tous les dysfonctionnements cellulaires et de la mort dans la MH.

Les scientifiques et les familles touchées par la maladie de Huntington sont enthousiasmés par une approche thérapeutique appelée extinction génique. L’extinction génique s’appuie sur le fait que les cellules ne copient pas directement l’ADN en protéine, mais plutôt en une sorte de copie approximative faite d’une substance chimique appelée ARN. Les approches d’extinction génique ciblent ce message ARN — le découpant, et empêchant ainsi la cellule de fabriquer la protéine MH.

Ça semble bien, non ? C’est une bonne idée, et HDBuzz est aussi enthousiaste que quiconque concernant les approches d’extinction génique, qui se dirigent rapidement vers les essais cliniques. Mais les lecteurs attentifs auront peut-être remarqué quelque chose. Même si l’extinction génique fonctionne, elle ne change pas l’ADN, ce qui signifie que chaque cellule d’un porteur de la mutation MH conserve toujours le gène MH mutant – on l’empêche simplement de produire la protéine mutante.

Extinction vs édition

Et si nous pouvions réellement éditer l’ADN des patients atteints de la maladie de Huntington, et supprimer complètement la mutation ? Jusqu’à très récemment, cela aurait semblé être une idée folle. Les scientifiques ont tendance à considérer l’ensemble des gènes d’une personne, ou ‘génome’, comme fixe depuis la conception jusqu’à la mort. Certes, des mutations surviennent tout au long de la vie — c’est ainsi que le cancer apparaît — mais elles sont plus susceptibles de nuire que d’aider, et nos cellules disposent de puissants mécanismes de réparation de l’ADN pour les corriger.

Très récemment, les scientifiques ont commencé à emprunter des astuces génétiques aux bactéries microscopiques. Ces microbes sont constamment en guerre les uns contre les autres et ont développé des techniques efficaces de découpage de l’ADN comme armes dans cette guerre bactérienne. Les scientifiques ont découvert que nous pouvons ’emprunter’ ces armes bactériennes pour couper n’importe quelle séquence d’ADN qu’ils souhaitent en laboratoire.

Ces outils ont maintenant une gamme déconcertante de noms, notamment ‘nucléases à doigts de zinc (ZFN)’, ‘nucléases effectrices de type activateur de transcription (TALEN)’ et ‘répétitions palindromiques courtes groupées et régulièrement espacées (CRISPR)’. En fin de compte, ils peuvent tous être utilisés pour couper l’ADN à une séquence cible spécifique.

Essentiellement, des outils comme les TALEN et CRISPR permettent aux scientifiques d’éditer l’ADN – coupant les parties indésirables et insérant celles désirées, tout comme l’utilisation d’un traitement de texte pour corriger un paragraphe disgracieux. Bien que les scientifiques aient longtemps été capables de ‘coller’ l’ADN dans un brin cassé, ils manquaient d’outils pour ‘couper’ l’ADN où ils le souhaitaient. Maintenant ils les ont.

La chose évidente à faire, du moins dans le cas de la maladie de Huntington, est de supprimer certaines des copies supplémentaires de la répétition C-A-G qui causent la maladie. Une autre possibilité est d’utiliser les outils d’édition pour découper une partie du gène MH mutant, le rendant incompréhensible et empêchant sa transformation en protéine.

La technologie d’édition d’ADN la plus récente, et actuellement la plus discutée, s’appelle CRISPR. En utilisant l’approche CRISPR, les scientifiques peuvent diriger un complexe de découpage n’importe où dans l’ADN d’une personne et faire une coupure très précise.

Si cela vous semble familier, c’est parce que c’est une approche très similaire aux nucléases à doigts de zinc (ZFN), dont nous avons déjà parlé sur HDBuzz. La différence entre les CRISPR et les ZFN est que le composant de ciblage des ZFN est volumineux et est construit artificiellement en laboratoire, tandis que les CRISPR sont dirigés plus précisément en utilisant de petits morceaux d’ARN, offrant espérons-le un ciblage plus spécifique.

CRISPR à la rescousse ?

CRISPR a fait les gros titres récemment parce que le journal britannique The Independent a commandé un article d’opinion au généticien lauréat du prix Nobel Craig Mello, qui a commencé à utiliser la technique dans son laboratoire. Les scientifiques étudient CRISPR depuis au moins 2007. Ce qui a changé ces dernières années, c’est que CRISPR est devenu de plus en plus sophistiqué comme outil de manipulation des gènes en laboratoire.

Il existe plusieurs utilisations possibles de cette technologie CRISPR, ou de toute ‘approche d’édition du génome‘. Premièrement, il est possible d’imaginer traiter des embryons à un stade très précoce, ou même des œufs fécondés, se développant dans une boîte de Petri dans une clinique de fertilité. Avec ce type d’approche, il est techniquement possible de produire des bébés sans gènes MH mutants, et donc sans maladie de Huntington.

Bien qu’excitant, ceci est déjà possible en utilisant des techniques plus simples comme le diagnostic génétique préimplantatoire, qui repose sur un simple dépistage génétique pour identifier les embryons porteurs de la mutation MH. L’édition du génome irait un pas plus loin, et corrigerait réellement le défaut, plutôt que de simplement le dépister.

Une autre application possible passionnante de cette technologie serait de traiter les cerveaux de porteurs adultes de la mutation MH avec quelque chose comme CRISPR, ciblant leur gène MH mutant pour correction. Cette utilisation est celle qui a causé tant de spéculations dans la presse – pourrions-nous utiliser ces nouveaux outils d’édition du génome pour corriger le défaut réel qui cause les maladies génétiques, comme la MH ?

Que se passe-t-il déjà ?

En fait, comme nous l’avons rapporté en 2012, les tests d’édition du génome pour la maladie de Huntington sont déjà bien en cours ! Une entreprise appelée Sangamo Biosciences travaille avec la CHDI Foundation, Inc. pour développer des nucléases à doigts de zinc comme thérapies pour la MH. Ils ont déjà développé des ZFN qui se lient spécifiquement et coupent près du tract C-A-G étendu dans le gène MH, ce qui entraîne l’interruption de l’expression du gène MH.

Cette semaine, lors de la réunion de la Society for Neuroscience à San Diego, CA, Sangamo a présenté les derniers résultats avec les ZFN ciblant le gène MH. Les efforts actuels de Sangamo se concentrent sur l’extinction du gène, plutôt que sur son édition directe. Pour la première fois, ils ont décrit des travaux suggérant que leurs ZFN étaient bénéfiques dans un modèle murin de MH. Leur communiqué de presse note que « dans les régions du cerveau des animaux traitées par ZFP Therapeutic, les scientifiques ont observé une réduction des agrégats de protéine huntingtine mutante ». Ils poursuivent en disant que les souris traitées de cette façon ont montré certaines améliorations des signes comportementaux de la maladie.

Qu’est-ce qui est espoir et qu’est-ce qui est battage médiatique ?

Les technologies d’édition du génome comme CRISPR et ZFN sont parmi les avancées de laboratoire les plus excitantes des dernières années. Leur utilisation potentielle tant en laboratoire qu’en clinique est susceptible d’être énorme, mais nous devons considérer les limitations de leur utilisation dans la maladie de Huntington.

La limitation la plus importante à l’utilisation de CRISPR et des approches d’édition du génome connexes est l’administration, l’administration, l’administration. Parce que ces thérapies sont basées sur de grosses molécules protéiques, ce ne sont pas le type de médicament que tu peux prendre en pilule : elles doivent être administrées dans le cerveau par des injections, emballées dans des virus, ou une technologie similaire.

Par exemple, si tu regardes le communiqué de presse de Sangamo sur les ZFN dans les modèles de souris MH, ils prennent soin de préciser qu’il y avait une amélioration des agrégats dans « les régions du cerveau des animaux traitées par ZFP Therapeutic ». C’est probablement une petite proportion du cerveau de la souris, qui serait une très petite fraction du cerveau humain — à moins que nous ne puissions améliorer drastiquement la technologie d’administration.

Ce type de thérapie qui implique l’administration d’un gène aux tissus des patients est appelé thérapie génique. Toute thérapie génique pour la MH nécessitera une chirurgie cérébrale pour faire pénétrer le virus dans le cerveau, et ne se propagera ensuite qu’à une petite zone de tissu cérébral, du moins avec la technologie existante.

Bien que la technique CRISPR plus récente puisse rendre les choses un peu plus faciles et plus précises, elle ne résout pas du tout le problème de l’administration.

En raison de ces problèmes d’administration, faire fonctionner la thérapie génique pour les maladies neurodégénératives va être un long combat. Dans la maladie de Huntington, nous avons aussi le problème que nous pourrions avoir besoin d’administrer le médicament à l’ensemble du cerveau pour corriger tous les symptômes de la MH, pas seulement à de petites zones. Cela s’avérera relativement facile chez une souris, dont le cerveau pèse moins d’un demi-gramme, mais sera beaucoup plus difficile chez l’humain, dont le cerveau pèse environ 1300 grammes.

Pour les patients atteints de la maladie de Huntington, ces nouvelles technologies restent une technique de laboratoire intéressante — et qui mérite d’être poursuivie — mais jusqu’à ce que quelqu’un démontre qu’elles peuvent couvrir suffisamment de cerveau pour faire une différence, elles ne feront pas le saut vers l’utilisation humaine. Cependant, la réparation des génomes des personnes atteintes de maladies génétiques pourrait bien devenir un traitement standard à l’avenir, et il est très excitant de voir les premiers pas sur ce long chemin.

En savoir plus

• Article HDBuzz décrivant l’édition génomique réussie dans un modèle murin d’hémophilie
• Article HDBuzz décrivant l’édition génomique avec des nucléases à doigts de zinc.
• Article HDBuzz sur le diagnostic génétique préimplantatoire – une façon d’avoir des enfants sans risque de MH
• L’article de The Independent sur la technique CRISPR
• Article de Nature Biotechnology 2013 sur l’utilisation de la technique CRISPR pour l’édition du génome (l’article complet nécessite un paiement ou un abonnement)