génique, thérapie - Mécedine.

génique, thérapie - Mécedine. 1 PRÉSENTATION génique, thérapie, traitement ou tentative de traitement d'une maladie par modification génétique des cellules d'un patient. Cette branche récente de la médecine'' nécessite de connaître l'origine moléculaire des maladies. Elle met en oeuvre les dernières techniques de manipulation de l'ADN et de l'ARN (voir génie génétique). Le spectre d'action de la thérapie génique ne cesse de s'étendre. Elle vise en majorité le traitement des cancers, mais aussi celui de diverses affections telles que la mucoviscidose, la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer. Dans le monde, plus plusieurs centaines d'essais cliniques sont actuellement en cours chez l'homme (en large majorité aux États-Unis, mais aussi en France, Grande-Bretagne, Allemagne, Canada, etc.). 2 PRINCIPES DE LA THÉRAPIE GÉNIQUE Le terme de thérapie génique est très vaste et recouvre de très nombreuses stratégies différentes, mais qui concourent à un but unique : agir sur le message génétique contenu dans les cellules pour soigner une maladie. La médecine n'aurait pu envisager de remplacer les gènes défectueux ou absents dans certaines maladies sans l'arrivée des nouvelles techniques de la biologie moléculaire (séquençage de l'ADN, localisation et identification des gènes, clonage de gènes en grandes quantités). Le principe général est de prélever des cellules sur le patient, d'y insérer un fragment d'ADN donné pour pallier le déficit concerné, puis, ensuite, de réimplanter les cellules ainsi transformées dans l'organisme hôte. On peut, par exemple, transférer dans une cellule des gènes humains naturels clonés (clonage moléculaire) ou de simples fragments d'ADN appelés oligonucléotides. Le but peut être d'introduire un gène normal dans des cellules déficientes pour ce gène, ou bien de bloquer l'expression d'un gène défaillant impliqué dans un processus de cancérogenèse (c'est le cas de la « thérapie anti-sens «, où l'on agit sur un ARN messager pour empêcher sa traduction et, donc, la fabrication de la protéine en cause dans la maladie). 2.1 Addition de gènes Cette technique est utilisée pour pallier une perte de fonction d'un gène défectueux ou absent. On introduit des copies supplémentaires normales pour assurer un niveau suffisant de synthèse de protéines capables d'assurer une fonction spécifique. Elle concerne surtout les maladies génétiques autosomiques (touchant des gènes liés aux chromosomes non sexuels-autosomes) récessives comme la mucoviscidose. 2.2 Correction de mutations Certaines mutations peuvent être directement corrigées par des recombinaisons entre le gène muté et le gène normal : c'est la technique de la recombinaison homologue. Ce ciblage est encore particulièrement délicat à l'heure actuelle. On peut aussi essayer de corriger la mutation en introduisant dans la cellule des ARN dits thérapeutiques. 2.3 Destruction de cellules Cette méthode a pour objectif de traiter les cancers ; elle utilise des gènes spécifiquement destinés à détruire les cellules cancéreuses. Les gènes dits « suicides « sont de deux types : certains vont produire dans les cellules-cibles un toxique létal ; d'autres vont réagir à un médicament de telle sorte qu'en la présence de celui-ci, ils vont déclencher la destruction de la cellule. On peut aussi transférer dans les cellules cancéreuses des gènes capables de stimuler une réponse immunitaire spécifique aboutissant à la destruction des cellules cibles (cette réponse immunitaire met en jeu des lymphocytes particuliers appelés lymphocytes tueurs, dont le rôle biologique est la suppression des cellules tumorales). 2.4 Inhibition Dans certains cas, on peut bloquer l'expression d'un gène pathologique soit au niveau de l'ADN, soit au niveau de l'ARN (en intervenant respectivement sur les processus de transcription et de traduction des gènes), afin d'éviter la production de la protéine mutée dont l'effet est délétère. 3 TECHNIQUES DE TRANSFERT DE GÈNES Un certain nombre de techniques ont été mises au point pour introduire des gènes dans le noyau des cellules, mais elles comportent toutes des limites. 3.1 Micro-injection L'ADN peut être directement injecté dans le noyau de la cellule à l'aide d'une micro-pipette. Ce procédé est relativement rapide, mais le taux d'intégration de la molécule d'ADN dans le génome cellulaire n'est pas toujours très élevé. En outre, la micro-pipette peut endommager, voire détruire, la cellule traitée. 3.2 Transformation physico-chimique Une cellule peut être plongée dans une solution phosphocalcique contenant les gènes à intégrer. La membrane cellulaire rendue perméable, les gènes peuvent pénétrer jusqu'au noyau. Le taux d'intégration de cette méthode n'est cependant pas optimal pour toutes les pathologies. On peut également procéder par un choc électrique appliqué sur la membrane de la cellule pour permettre l'entrée des gènes. 3.3 Transfert par vecteur Le gène est d'abord inséré dans un vecteur, en l'occurrence un virus ou une enveloppe synthétique appelée liposome. Le virus doit être totalement inoffensif, capable de pénétrer au coeur de la cellule et d'y déposer le gène. Les virus les plus utilisés pour ce type d'opération sont des rétrovirus, dont la principale propriété est que leur matériel génétique s'intègre dans le génome de la cellulehôte. De plus, les gènes peuvent être insérés dans des sites choisis. Cette technique permet de traiter, sans les endommager physiquement, un grand nombre de cellules. L'inconvénient est que ce type de virus n'est efficace que sur des cellules en division (mitose). Il est donc impossible de l'employer pour les tissus composés de cellules qui ont cessé de se diviser comme dans le cerveau, le foie et les muscles, par exemple. Ce sont les cellules sanguines qui semblent se prêter le mieux à cette technique. Les autres cellules (à l'exception des cellules de l'épithélium squameux de la peau) sont en effet difficiles à obtenir en culture, et restent donc inutilisables. La plupart des vecteurs rétroviraux utilisés actuellement sont dérivés du virus de la leucémie de Moloney qui provoque la leucémie chez les souris. Les adénovirus, autres types de virus candidats à la thérapie génique, ne sont pas limités aux seules périodes de division de la cellule. Tous les tissus, même ceux qui ne se divisent pas, pourraient donc en être la cible. En outre, une fois l'adénovirus modifié avec le gène humain, il est facile de le produire en grosses quantités. La méthode n'est cependant pas sans inconvénients. Tout d'abord, une fois insérés dans la cellule humaine, les gènes n'agissent que de façon transitoire, si bien qu'il faut parfois recommencer l'opération. Autre inconvénient, les cellules traitées par l'adénovirus sont parfois la cible du système immunitaire qui les reconnaît comme corps étrangers et tente de les éliminer. En dépit de ces problèmes techniques, notamment la difficulté à trouver un vecteur idéal pour les gènes à implanter, de nouvelles méthodes sont à l'étude. Elles devraient très rapidement permettre à la thérapie génique de tenir toutes ses promesses. 4 POTENTIEL THÉRAPEUTIQUE 4.1 Application aux maladies neurodégénératives Ces dernières années, les gènes associés à des maladies neurologiques telles que la maladie d'Alzheimer ou de Parkinson ont été identifiés. À l'origine de la maladie de Parkinson, on trouve une insuffisance de sécrétion de dopamine, un neurotransmetteur produit dans une partie des noyaux gris centraux du cerveau, appelé locus niger. Pour remédier à ce déficit, des chercheurs ont greffé dans la zone touchée des cellules foetales naturellement productrices de dopamine. Cette technique s'est révélée efficace et a soulagé certains des symptômes de la maladie de Parkinson. Malheureusement, les cellules étrangères greffées finissent par être éliminées. De gros efforts sont faits en thérapie génique pour tenter de mettre au point un traitement plus efficace. L'opération consisterait à implanter des cellules autologues (cellules prélevées sur le malade, puis modifiées avant d'être réimplantées) dans lesquelles le gène défectueux serait remplacé. La maladie d'Alzheimer se traduit par la dégénérescence de certains neurones du cerveau, les neurones cholinergiques, responsables de la synthèse de l'acétylcholine, une molécule impliquée notamment dans les mécanismes de la mémoire. Des études effectuées sur des rats ont montré que les neurones cholinergiques dégénèrent en l'absence d'une substance appelée facteur de croissance nerveuse (NGF) et sécrétée par l'hippocampe. Chez l'homme, on n'a pas encore pu démontrer que le NGF joue un rôle direct dans le développement de la maladie d'Alzheimer, mais certains essais thérapeutiques étudient les effets de l'injection, par des canules, de NGF directement dans les cerveaux des patients. Si cette hypothèse se confirme, la mise au point d'une thérapie génique pourra être envisagée. Des recherches sont conduites sur d'autres facteurs neurotrophiques semblables au NGF et impliqués dans des atteintes neurologiques. On espère que ces traitements pourront également être appliqués aux traumatismes neurologiques tels que des sections de la moelle épinière ou les lésions résultant d'accidents vasculaires cérébraux. 4.2 Applications aux maladies génétiques monogéniques Les maladies génétiques monogéniques sont dues à la déficience d'un seul gène. L'anémie falciforme, par exemple, trouve son origine dans une mutation située sur le gène ? de l'hémoglobine (protéine des globules rouges chargée du transport de l'oxygène). Les chercheurs espèrent remédier à cette déficience en implantant le gène normal dans les cellules qui donnent naissance aux globules rouges, ou en augmentant la synthèse d'hémoglobine foetale afin de contrecarrer les effets de l'hémoglobine drépanocytaire. Le gène de la mucoviscidose a été identifié, et l'anomalie moléculaire précisément déterminée. On peut désormais procéder à un dépistage de cette mutation par de simples tests génétiques. Des aérosols sont à l'étude pour administrer un rétrovirus capable d'implanter le gène normal et qui pourraient, à terme, améliorer l'état clinique des patients. D'autres essais de thérapie génique sont en cours pour tenter de traiter la maladie de Gaucher, responsable d'un dysfonctionnement du foie, les thalassémies (maladies du sang) ou même l'immunodéficience sévère combinée des jeunes enfants caractérisée par l'absence de l'enzyme ADA (adénosine désaminase), et qui provoque la mort de certaines cellules du système immunitaire. 4.3 Application aux cancers Les mécanismes des cancers restent mal connus, mais quelques gènes impliqués dans leur développement ont déjà été identifiés, et pourraient servir de pistes pour une future thérapie génique. On distingue en particulier deux types de gènes : les anti-oncogènes ou suppresseurs de tumeur ( Rb et p53) et les oncogènes ou cancérogènes (ras, myc, fos...). Ces gènes interviennent en temps normal dans les processus de différenciation et de multiplication des cellules. Les oncogènes favorisent ces processus (régulation positive) tandis qu'à l'inverse, les anti-oncogènes les stoppent (régulation négative). Grâce à cette action combinée, la cellule se maintient dans un état stable. Si une mutation vient frapper un anti-oncogène et le désactive, l'action des oncogènes n'est plus compensée, ce qui accroît le risque de survenue d'un cancer (qui correspond à la prolifération anarchique de certaines cellules). Plusieurs techniques de thérapie génique sont actuellement à l'étude pour remplacer l'anti-oncogène manquant ou défectueux et limiter ainsi l'effet des oncogènes. Une autre forme de thérapie génique anticancéreuse consiste à intégrer des gènes « suicide « dans les cellules tumorales. Les tumeurs sont ainsi rendues plus sensibles aux mécanismes naturels de suppression, mais aussi à certaines drogues toxiques dirigées exclusivement contre elles. La thérapie génique prévoit également d'aider le système immunitaire du malade, dans l'espoir qu'il viendra alors à bout de sa tumeur. Deux stratégies sont explorées. La première consiste à introduire de nouveaux gènes anti-tumoraux à l'aide de rétrovirus ou de cellules du système immunitaire prélevées sur la tumeur. Les gènes des cytokines en sont un exemple. Ils donnent des molécules qui, pour certaines, stimulent l'effet destructeur des cellules immunitaires et, pour d'autres, détruisent directement les cellules tumorales humaines, lorsqu'elles sont à leur proximité. On compte parmi ces gènes des cytokines, celui de l'interleukine-2 et ceux de divers interférons. La deuxième stratégie d'utilisation du système immunitaire en thérapie génique consiste à obliger les cellules tumorales à arborer à leur surface des molécules qui seront reconnues comme étrangères par les anticorps et détruites. Les premières expériences effectuées sur des animaux avec des rétrovirus se sont révélées concluantes. Ce type de stratégie est prometteur pour traiter certaines leucémies et lymphomes. Les expérimentations les plus avancées ne sont pas encore proposées en traitement de routine. 4.4 Application au sida Des essais cliniques sont en cours, notamment aux États-Unis, pour essayer de traiter par thérapie génique le sida. Trois stratégies sont à l'étude : protéger les cellulescibles de l'infection par le virus ; empêcher le virus de se multiplier ; stimuler le système immunitaire pour qu'il se débarrasse du virus et des cellules déjà infectées. 5 QUESTIONS ÉTHIQUES La thérapie génique soulève de nombreux problèmes éthiques. C'est en effet une thérapeutique qui touche directement au patrimoine génétique de l'homme. Elle peut, par conséquent, donner lieu à de graves abus. Il sera donc nécessaire de définir de façon précise pour quels patients et pour quelles maladies la thérapie génique doit être employée. Les scientifiques devront, dans les années à venir, réussir le double défi de résoudre les problèmes éthiques et de mettre en oeuvre le potentiel médical et thérapeutique nécessaire. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.