Développement thérapeutique pour l'amyotrophie spinale : perspectives pour les dystrophies musculaires et les troubles neurodégénératifs, partie 10

Traitements ASO pour les dystrophies musculaires

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) et la dystrophie musculaire de Becker (DMO), les deux formes de dystrophie musculaire liée à l'X, sont causées par des mutations du gène de la dystrophine. La DMD survient avec une incidence d'environ 1 : 5000, tandis que la DMO affecte les enfants avec une incidence de 1 : 30 000 [155].

La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie génétique rare qui provoque une faiblesse musculaire, de la fatigue, des raideurs et d'autres symptômes. Cependant, la plupart des patients peuvent toujours maintenir leur vie et leurs capacités physiques grâce à un traitement médicamenteux et à une formation en rééducation, et leur relation avec la mémoire peut ne pas être grandement affectée.

De nombreuses personnes atteintes de dystrophie musculaire de Duchenne peuvent démontrer d’excellentes capacités de mémoire à l’école, au travail et dans la vie. La recherche montre que cela a beaucoup à voir avec leurs capacités d’autogestion et leurs stratégies d’adaptation. Étant donné que la maladie provoque une fatigue et une faiblesse musculaires, les patients doivent souvent être plus organisés concernant leur temps et leurs activités afin de tirer le meilleur parti de leurs heures les plus actives. Cette capacité exerce également leurs capacités de maîtrise de soi et d’autogestion, ce qui contribue à améliorer leur mémoire et leurs capacités d’apprentissage.

Par conséquent, même si la dystrophie musculaire de Duchenne aura un certain impact sur la santé physique des personnes, cela ne signifie pas que les patients seront inévitablement à la traîne des gens ordinaires en termes de mémoire et de capacités d'apprentissage. Au contraire, ils ont tendance à avoir de plus grands avantages dans les stratégies d’autogestion et d’adaptation, ce qui les aide également à obtenir de meilleurs résultats dans les études et dans la compétition sur le lieu de travail. Par conséquent, nous devons traiter cette maladie et ses patients avec une attitude positive, et leur apporter davantage de soutien et d’encouragement, afin qu’ils puissent avoir une vie plus saine et épanouissante. On peut voir que nous devons améliorer la mémoire, et Cistanche deserticola peut améliorer considérablement la mémoire, car Cistanche deserticola a des effets antioxydants, anti-inflammatoires et anti-âge, qui peuvent aider à réduire l'oxydation et les réactions inflammatoires dans le cerveau, protégeant ainsi le santé du système nerveux. De plus, Cistanche deserticola peut également favoriser la croissance et la réparation des cellules nerveuses, améliorant ainsi la connectivité et le fonctionnement des réseaux neuronaux. Ces effets peuvent contribuer à améliorer la mémoire, l’apprentissage et la vitesse de réflexion, et peuvent également prévenir le développement de dysfonctionnements cognitifs et de maladies neurodégénératives.

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La forme grave, la DMD, débute généralement avant 4 ans. Les garçons affectés perdent la capacité de se déplacer vers l'âge de 12 ans et sont ventilés vers l'âge de 18 ans [119]. La durée de vie moyenne est aujourd'hui de 20 à 30 ans en raison des progrès des soins cardiaques et respiratoires.

Contrairement à la SMA, le spectre des mutations dans la DMD est large et va des mutations ponctuelles aux délétions en passant par les petites insertions et les grandes duplications [24]. Le gène de la dystrophine est l'un des plus grands gènes humains contenant 79 exons et environ 2,4 millions de paires de bases [2, 24, 41]. Le rôle principal de la protéine dystrophine est de relier le cytosquelette d'actine à la matrice extracellulaire des muscles cardiaques et squelettiques en formant des interactions avec la sous-sarcolemmalactine et le grand complexe oligomère dystrophine-glycoprotéine (DPG).

Celui-ci régule le bon fonctionnement des fibres musculaires. Les défauts du DPG entraînent une faiblesse musculaire due à des lésions induites par la contraction, une nécrose et une inflammation, ainsi qu'un remplacement des myofibres fonctionnelles par du tissu conjonctif fibreux et adipeux [29].

La gravité de la maladie dépend beaucoup des fonctions résiduelles de la protéine dystrophine tronquée, dérivée du gène mutant. Il est intéressant de noter que des formes bénignes de la maladie ont non seulement été détectées chez des patients présentant des mutations ponctuelles qui n'ont que des conséquences mineures sur la structure et la fonction des protéines, mais également chez des patients atteints de DMO chez lesquels plusieurs domaines codés par des exons ne sont pas transcrits, ce qui entraîne un ARNm de dystrophine hautement tronqué de seulement 8,8. ko[79].

Cette observation a ouvert la voie à la définition de sous-domaines essentiels au sein de la protéine dystrophine et des exons au sein des transcrits qui sont fonctionnellement importants et doivent être présents pour atténuer la gravité de la maladie. De même, ces découvertes constituent la base de la conception de gènes artificiels de mini-dystrophine qui pourraient être utilisés pour la thérapie génique à travers des vecteurs viraux ne pouvant porter que des ADNc de longueur limitée (52).

Exon sauté

La rétention ou la préservation du cadre de lecture ouvert (ORF) est une option pour limiter les conséquences physiologiques de la perte de dystrophine chez les patients DMD présentant des mutations non-sens. La rétention de l'ORF peut être assurée via la livraison ASO.

La liaison des ASO au transcrit pré-ARNm de la dystrophine induit la délétion/saut de certains exon(s) et peut ainsi restaurer l'ORF (72). L'ORF plus court qui en résulte produit un phénotype similaire à celui décrit pour la forme plus douce de DMD, la DMD. Les ASO en forme d'arbre avec un squelette de morpholinooligomère phosphorodiamidate (PMO) sont utilisés pour le saut-élégisation d'exon (exon 51), Goodison (exon 53) et viltolarsen (exon 53)-ont été approuvés par la FDA.

Cependant, les ASO présentent également certaines limites [75,306] [1]. Étant donné que les patients DMD présentent des variantes dans de nombreux exons différents qui provoquent de multiples perturbations du cadre de lecture, ces traitements à exon unique ne sont applicables qu'à un sous-ensemble de patients DMD.

Le saut multi-exon a été proposé pour surmonter la portée limitée du saut d'exon unique en ciblant les patients DMD avec des exons variantes [16]. Un cocktail d'ASO ciblant les variantes de points chauds des exons 45 à 55 peut efficacement ignorer ces exons dans les cellules musculaires immortalisées de patients DMD et dans les modèles de souris (73, 167).

Cependant, un mélange de plusieurs ASO présente également un risque plus élevé d'effets hors cible. Cela doit être testé dans des essais cliniques. Si ce financement est transféré avec succès à la clinique, il pourrait potentiellement être utile à plus de 65 % des patients DMD [74].

Édition du génome

L'édition du génome avec CRISPR-Cas9 apparaît comme une option intéressante pour la restauration ORF du gène de la dystrophine. L'application de CRISPR-Cas9 ne nécessite pas de réinjections car l'ADN est ciblé au lieu du pré-ARNm. Cette approche pourrait également être utile pour traiter des patients présentant des duplications dans certains exons du gène DMD puisqu'elle permet la suppression d'exons supplémentaires et d'autres insertions de gènes.

Il a été démontré que l'utilisation d'un ARN guide multiplexé (ARNg) ciblant les exons 45 à 55 ou 47 à 58 sujets aux variantes restaure l'expression de la dystrophine (306) dans des myoblastes cultivés dérivés de patients. Lorsque ces myoblastes étaient implantés chez des souris, l'expression était maintenue (226).
Cependant, comme Cas9 induit des cassures double brin (DSB) par l'ARNg de manière ciblée, la coupure de l'ADN cible reste un problème. Actuellement, il n’existe aucun essai clinique utilisant des approches d’édition du génome pour la DMD (75).

Perspectives des thérapies géniques basées sur l'AAV au-delà de la SMA

Dans le cas du LOF basé sur des mutations, des approches thérapeutiques pertinentes doivent rétablir la fonction des gènes. Dans le cas de la SMA, la thérapie génique scAAV9-SMN1 a prouvé que cette approche est réalisable pour le traitement des maladies neurodégénératives.

La dose de 1,1 × 1014 vg/kg de poids corporel s'est avérée suffisante pour transduire le gène en un nombre cliniquement pertinent de motoneurones et pour maintenir à un faible niveau les effets indésirables tels qu'une lésion hépatique aiguë sévère.

Une augmentation des taux de transaminases hépatiques a été discutée comme conséquence d'une réponse immunitaire massive contre les particules virales (195). Malheureusement, dans le cas d'un autre trouble neuromusculaire - la myopathie myotubulaire liée à l'X - l'administration systémique d'une dose élevée de particules d'AAV8 contenant l'ADNc de la myotubularine -1 a été fatale. Deux des six patients ayant reçu une dose de 2 × 1 014 mg/kg ou plus sont décédés d'un dysfonctionnement hépatique progressif suivi d'une septicémie ; il est présumé que les AAV endommagent directement les cellules hépatiques [117].

Ainsi, les AAV sont d’une part des véhicules efficaces de transfert de gènes, mais d’un autre côté ils présentent l’inconvénient de provoquer des réactions inflammatoires sévères, en particulier dans les traitements systémiques à fortes doses. Des stratégies ont été proposées pour identifier les patients à risque d’effets secondaires graves [57, 58], et pour surmonter ce problème en modulant la réaction immunitaire vers une réponse atténuée.

Ceci pourrait être réalisé soit en réduisant les immunoglobulines par plasmaphérèse ; ou encore plus spécifiquement, par l'utilisation des métalloprotéases de clivage des IgG IdeS ou IdeZ [63]. De telles approches visant à réduire les auto-anticorps AAV pourraient contribuer à réduire les effets secondaires des thérapies géniques basées sur l'AAV pour des troubles tels que la DMD, où un traitement systémique avec un nombre élevé de particules virales est nécessaire.
En outre, cela peut être bénéfique pour les thérapies pour les troubles apparaissant à l'âge adulte lorsque les patients sont susceptibles d'avoir développé des titres élevés d'anticorps AAV en raison de multiples expositions antérieures à de tels virus. Une autre stratégie pourrait être l'injection locale, soit par application intrathécale des virus recombinants, soit par injection dans la citerne manga. .

Cette approche est actuellement suivie par un essai de thérapie génique basé sur l'AAV1-pour augmenter l'expression de la progranuline chez les patients atteints de démence frontotemporale avec mutations de la granuline [120] (Communiqué de presse du 28 janvier 2021 : Passage Bio-Passage Bio reçoit l'autorisation de la FDA pour l'IND Application pour le candidat à la thérapie génique PBFT02 pour le traitement des patients atteints de démence frontotemporale avec mutations de granululine).

Il montrera comment le système immunitaire réagit lorsque des particules d'AAV sont injectées dans le LCR, combien de cellules cérébrales peuvent absorber les particules virales pour produire le transgène et quels niveaux d'expression du transgène sont nécessaires pour obtenir un effet cliniquement pertinent.

Dans une étude rapportée par Mueller et al., deux patients SLA ont été traités avec une seule perfusion intrathécale d'AAVrh10 contenant des microARN pour cibler la SOD1. Une régulation négative des transcrits et des protéines de SOD1 a été identifiée dans des échantillons d'autopsie de la moelle épinière par Western blot chez l'un de ces patients.

Le même patient a montré des améliorations transitoires de la force de sa jambe droite mais aucun changement de sa capacité vitale, tandis que le deuxième patient a maintenu une capacité vitale stable pendant la période d'observation de 12- mois [214].

Les auteurs ont proposé qu'une perfusion intrathécale de microARN pour la SOD1 délivrés par l'AAV puisse avoir des effets bénéfiques durables, mais nécessiterait éventuellement une immunosuppression.

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