Une nouvelle approche de thérapie génique pour la maladie de Steinert – Entretien avec Denis Furling

L’équipe de Denis Furling* (Paris) en collaboration avec celle de Nicolas Sergeant** (Lille) a développé et testé une nouvelle approche de thérapie géniqueEnsemble d’approches thérapeutiques où une information génétique est transférée aux cellules, tissus ou organes d’un patient, dans le but de pallier un défaut génétique ou de fournir une fonction protectrice ou réparatrice. dite de « leurre » pour la maladie de Steinert ou dystrophie myotonique de type 1 (DM1). La stratégie repose sur l’expression de protéines modifiées qui vont se lier aux expansions pathologiques des ARNmacromolécule constituée d’une seule chaîne de nucléotides (simple brin) résultant de la transcription (copie) de l’ADN. mutés en lieu et place des protéines MBNL1 endogènes afin de libérer ces dernières et restaurer leur activité dans les cellules musculaires exprimant la mutationModification soudaine et transmissible du matériel génétique. Elle peut être spontanée ou induite par des agents dits » mutagènes » (radiations, produits toxiques,…). DM1. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue Nature Biomedical Engineering***.
Entretien avec Denis Furling.

Quel est le contexte global du projet ?

La DM1 a pour origine une expansion anormale de répétitions de triplets CTG située dans la région 3’ non codante du gène DMPK. Ces transcrits DMPK mutants contenant des expansions CUG pathologiques (CUGexp-ARN) séquestrent notamment les protéines de liaison à l’ARN (RBP) de la famille MBNL sous forme d’agrégats ou foci nucléaires avec, pour conséquence, la perte fonctionnelle des protéines MBNL conduisant à des altérations de maturation des ARNs et, in fine, à la détérioration progressive des muscles. Ainsi, des défauts d’épissage alternatif retrouvés dans les muscles affectés des patients DM1 ont été associés à des symptômes cliniques comme la myotonieLa myotonie est un défaut de relâchement de la fibre musculaire : après une contraction, le muscle ne revient pas rapidement à son état de repos initial. Ce phénomène donne une sensation de raideur due à une lenteur du relâchement du muscle après sa contraction. Il a tendance à s’améliorer avec la répétition du mouvement. La myotonie n’est en général pas douloureuse (à la différence d’une crampe par exemple), mais peut être gênante pour certains gestes de la vie courante (ouvrir un pot de confiture, visser ou dévisser une ampoule, manipuler certains objets…). Lors d’un examen clinique le médecin peut la provoquer par une percussion de la partie charnue du muscle avec un marteau à réflexe. et la faiblesse musculaire.

Actuellement, il n’existe pas de traitement pour cette maladie mais de nombreuses stratégies thérapeutiques sont en développement.

Quels étaient les objectifs de cette étude ?

Nous avons développé une approche dite de « leurre » afin d’inhiber la toxicité des CUGexp-ARN. Pour cela, une RBP ayant une forte affinité de liaison pour les expansions CUG a été modifiée afin qu’elle puisse agir comme un leurre et empêcher la séquestration des protéines MBNL endogènes par les CUGexp-ARN.

Quelles méthodes avez-vous utilisées et quels résultats avez-vous obtenus ?

Nous avons modifié la protéineMacromolécule formée de l’enchaînement d’acides aminés, codée par un gène. Chaque protéine assure un rôle précis dans l’organisme. MBNL1 qui possède une très forte affinité pour les répétitions CUG. Ainsi nous avons généré une protéine leurre MBNL1∆ qui possède uniquement les domaines de liaison à l’ARN mais une activité d’épissage fortement réduite. Des études in vitro« Dans le verre », expériences réalisées en laboratoire en dehors de l’organisme. démontrent que ce leurre est capable de déplacer MBNL1 des CUGexp-ARN et de corriger les anomalies moléculaires dans des cellules musculaires isolées de patient DM1.

Afin de tester son efficacité dans un modèle de souris DM1 exprimant des CUGexp-ARN dans le muscle, le leurre MBNL1∆ a été cloné dans un vecteurÉlément génétique capable de transporter le gène-médicament dans la cellule cible. Actuellement, les principaux vecteurs utilisés en thérapie génique sont dérivés de virus rendus inoffensifs. AAV9. L’injection locale dans le muscle de souris DM1 permet la correction des anomalies d‘épissage alternatif ainsi que de la myotonie, un des marqueurs caractéristiques de la DM1. Cette action est durable puisque ces corrections sont toujours présentes 1 an après un seule injection d’AAV-MBNL1∆. L’administration systémique d’AAV-MBNL1∆ dans des souris DM1 conduit à une correction des défauts épissage et une amélioration du phénotype musculaire.

Quelles conclusions peut-on en tirer et quelles perspectives cette étude a-t-elle permis d’ouvrir ?

Nos résultats soulignent l’efficacité contre les symptômes de la maladie de Steinert, d’une thérapie génique fondée sur la production par bioingénierie de protéines « leurres » possédant une forte affinité pour les répétitions pathologiques présentes dans l’ARN muté, afin de libérer les protéines MBNL1 endogènes et de retrouver leurs fonctions régulatrices.

Ce travail représente une preuve de concept. Son développement pré-clinique avec notamment des études de doses, de toxicité, de choix de promoteur et de vecteur AAV« adeno-associated virus » , ou virus adéno-associé est un petit virus à ADN simple brin. Il fait partie de la famille des Parvoviridae et appartient au genre des Dependovirus. La particule virale est constituée d’un brin d’ADN de polarité positive ou négative protégé par une capside. La taille moyenne d’une particule d’AAV et de 18 à 22 nm. Les AAV sont les seuls parvovirus non autonomes. Lorsqu’on emploie « rAAV » , il s’agit du virus AAV recombinant, c’est-à-dire qu’il a été modifié pour devenir un vecteur (et n’est donc plus virulent). devra encore être réalisé afin d’envisager une potentielle application clinique.

Agrégats d’ARN-DMPK mutant contenant des répétitions pathologiques de triplets (rouge)
visualisées par FISH/IF dans les noyaux (bleu) de cellules musculaires (vert)
isolées de patients atteint de Dystrophie Myotonique de type 1.
Crédits : Denis Furling et Nicolas Sergeant

* Denis Furling, équipe REDs du Centre de Recherche en Myologie, Inserm/Sorbonne Université, Institut de Myologie, Paris

 

**Nicolas Sergeant, Équipe « Alzheimer et Tauopathies », UMRS1172 Neuroscience & Cognition, Inserm/Université de Lille

 

*** Reversal of RNA toxicity in myotonic dystrophy via a decoy RNA-binding protein with high affinity for expanded CUG repeats. Arandel L, Matloka M, Klein AF, Rau F, Sureau A, Ney M, Cordier A, Kondili M, Polay-Espinoza M, Naouar N, Ferry A, Lemaitre M, Begard S, Colin M, Lamarre C, Tran H, Buée L, Marie J, Sergeant N, Furling D. Nat Biomed Eng. 2022 Feb 10. doi: 10.1038/s41551-021-00838-2. Epub ahead of print. PMID: 35145256.