Aller droit au but avec CRISPR

La maladie de Huntington (MH) est causée par une répétition des lettres génétiques C-A-G dans le gène de la huntingtine. Les personnes qui ne développeront pas la MH ont 35 répétitions CAG ou moins, tandis que celles qui développeront la MH en ont 36 ou plus. La cause de la MH étant si claire, les scientifiques poursuivent depuis longtemps une idée puissante : Et si nous pouvions supprimer le gène mutant ?

Une nouvelle étude parue dans Science Advances fait un grand pas dans cette direction. Grâce à l’édition génétique CRISPR, les chercheurs ont pu supprimer directement le gène mutant de la huntingtine dans le cerveau de souris atteintes de MH, ce qui a entraîné des améliorations durables de la santé cérébrale, des mouvements et de la durée de vie.

Remonter à la source : cibler l’origine du problème

L’ADN stocke les instructions génétiques de la cellule, qui sont copiées dans un message d’ARN utilisé pour fabriquer des protéines, les molécules qui effectuent le travail réel au sein des cellules. Les CAG supplémentaires dans le gène de la huntingtine conduisent à une protéine étendue qui est censée perturber le fonctionnement interne des cellules.

La plupart des stratégies thérapeutiques actuelles pour la MH visent à réduire les niveaux d’ARN et de protéines de huntingtine. Celles-ci incluent des approches comme les oligonucléotides antisens (ASO) ou l’interférence ARN (ARNi), qui agissent au niveau de l’ARN, après que le gène a déjà été lu et copié.

CRISPR fonctionne différemment. Au lieu de réduire le message ou de nettoyer la protéine, CRISPR vise à modifier l’ADN lui-même. Cela en fait une approche particulièrement attrayante pour la MH, où un seul gène défectueux est à l’origine de toute la maladie.

CRISPR : des ciseaux moléculaires avec un GPS intégré

Pour comprendre pourquoi cette étude récemment publiée est passionnante, examinons de plus près le fonctionnement de CRISPR.

À la base, CRISPR est un moyen d’éditer l’ADN directement à l’intérieur des cellules. Mais ce n’est pas aléatoire, c’est précisément ciblé. Imaginez-le comme une paire de ciseaux moléculaires guidée par un GPS. L’ADN est incroyablement long et densément compacté, comme un gigantesque manuel d’instructions. CRISPR a besoin d’un moyen de localiser l’endroit exact à éditer.

Il utilise un ARN guide, qui agit comme un terme de recherche. Ce petit morceau d’ARN est conçu pour correspondre à une séquence d’ADN spécifique, dans ce cas, une partie du gène de la huntingtine. Comme l’utilisation de la fonction « rechercher » dans un document volumineux, l’ARN guide scanne le génome jusqu’à ce qu’il trouve sa correspondance parfaite.

Une fois la cible trouvée, l’ARN guide amène une protéine appelée Cas9, les « ciseaux » proprement dits. Cas9 coupe les deux brins d’ADN à cet endroit précis. Cela crée une cassure que la cellule doit réparer d’urgence. Lorsque les cellules réparent la coupure, elles introduisent souvent de petites erreurs. Ces minuscules changements peuvent perturber le gène, l’empêchant de fonctionner correctement.

Dans cette étude, les chercheurs ont ciblé une région juste avant l’expansion de la répétition CAG, cause de la maladie, dans le gène HTT. Et voici l’idée clé : si le gène de la huntingtine est perturbé, il ne peut plus produire l’ARN ou la protéine.

Une conception plus sûre : CRISPR qui s’éteint tout seul

L’un des plus grands défis de l’édition génétique est la sécurité.

Si CRISPR reste actif trop longtemps, il pourrait couper des parties non intentionnelles du génome. Pour réduire ce risque, les chercheurs ont conçu un système CRISPR à auto-désactivation.

Cela signifie que CRISPR édite le gène, puis s’éteint peu de temps après.

Imaginez-le comme une scie avec un arrêt de sécurité automatique : elle coupe ce qu’elle doit couper, puis s’éteint immédiatement pour éviter de causer des dommages supplémentaires.

Tester CRISPR dans un modèle murin de MH

Pour tester cette approche, les chercheurs ont utilisé un modèle murin porteur d’une version humaine du gène mutant de la huntingtine avec une très longue expansion de répétition. Ces souris MH développent généralement des problèmes de coordination, d’équilibre et de mouvement, et des agrégats de protéines de huntingtine s’accumulent dans leurs cellules cérébrales.

Ils ont administré le système CRISPR directement dans le cerveau à l’aide d’un vecteur viral, un virus modifié capable de pénétrer dans les cellules, mais conçu pour être inoffensif. Cet emballage spécialisé a permis aux chercheurs de cibler les régions les plus affectées par la MH, comme le striatum et le cortex.

Les résultats ont été frappants. Les niveaux de huntingtine mutante ont chuté de 60 à 90 % et les agrégats ont été réduits jusqu’à 90 %. Ces agrégats sont une caractéristique de la pathologie de la MH, et leur réduction suggère une amélioration majeure au niveau cellulaire.

Après le traitement CRISPR, les anomalies de la démarche se sont améliorées, la coordination motrice a augmenté et les mouvements hyperactifs et répétitifs ont été réduits. Au-delà du cerveau, les souris traitées ont montré une perte de poids réduite et une durée de vie prolongée, se rapprochant de celle des animaux sains.

L’une des découvertes les plus encourageantes est que CRISPR était efficace à différents stades de la maladie. L’administration du système CRISPR aux souris avant l’apparition des symptômes a permis une forte prévention des problèmes de mouvement de type MH et moins d’agrégats. Lorsque les souris ont reçu le vecteur viral au début des symptômes, elles ont montré des améliorations claires. Mais même lorsqu’il a été administré après l’établissement des symptômes, des bénéfices significatifs ont semblé être observés.

Cela suggère que même après le début de la maladie, cibler le gène de la MH lui-même peut encore faire une différence.

Perspectives d’avenir

Cette étude montre que l’édition du gène de la huntingtine avec un système CRISPR à auto-désactivation peut réduire la protéine toxique, améliorer les symptômes et prolonger la durée de vie chez les souris MH, même lorsque le traitement commence après l’apparition de la maladie. Ces résultats soulignent le potentiel de l’édition génétique pour cibler la cause profonde de la maladie de Huntington de manière durable.

Cependant, plusieurs défis majeurs subsistent avant que cette approche ne puisse être utilisée chez l’homme. Assurer la sécurité est essentiel, car des modifications non intentionnelles de l’ADN pourraient avoir de graves conséquences chez l’homme. L’administration d’outils d’édition génétique dans le cerveau humain, qui est environ 1 000 fois plus grand que celui d’une souris, reste également un obstacle majeur. De plus, la plupart des personnes atteintes de MH portent à la fois une copie saine et une copie mutante du gène, de sorte que des thérapies doivent être développées pour cibler uniquement la version nocive. Enfin, passer d’expériences réussies chez la souris à des traitements sûrs et efficaces chez l’homme nécessite de nombreuses étapes scientifiques et réglementaires supplémentaires.

Ensemble, ces découvertes représentent une avancée importante, tout en soulignant qu’il reste encore beaucoup à faire avant que les thérapies basées sur CRISPR ne deviennent une réalité pour les personnes atteintes de MH.

Résumé

• La maladie de Huntington est causée par un seul gène défectueux, ce qui en fait un excellent candidat pour les thérapies d’édition génétique comme CRISPR.
• Les chercheurs ont utilisé des « ciseaux moléculaires » CRISPR pour couper et perturber le gène mutant de la huntingtine directement dans le cerveau.
• L’équipe a développé un système CRISPR à auto-désactivation qui s’éteint après l’édition, améliorant ainsi la sécurité.
• Cette approche a réduit les niveaux de protéines toxiques jusqu’à 90 % et a amélioré le mouvement, le comportement et la durée de vie chez les souris MH.
• Des bénéfices ont été observés même lorsque le traitement a été administré après l’apparition des symptômes, soulignant le potentiel de thérapies durables qui ciblent la cause profonde de la MH.