Mieux comprendre la thérapie génique

Les thérapies innovantes, dont font partie la thérapie génique et la thérapie cellulaire, sont un espoir grandissant pour les patients. Où en est-on de la recherche, quelles sont les stratégies développées par les chercheurs actuellement, quels types de maladies peuvent-elles traiter et comment, en quoi cela remet-il en cause les moyens de production de l’industrie pharmaceutique pour les proposer à grande échelle, pourquoi est-ce encore si cher ? Différents acteurs de la recherche ont fait le point sur ces sujets pour 66 Millions d’Impatients, notamment au Généthon, le laboratoire de l’AFM-Téléthon, et 66 Millions d’Impatients a également donné la parole aux associations de patients pour entendre leurs attentes en ce qui concerne ces thérapies innovantes.

LA THÉRAPIE GÉNIQUE EXPLIQUÉE PAR ANNE GALY

Anne Galy est directrice de l’Unité de Recherche Inserm Integrare (UMR_S951) du Généthon et a reçu 66 Millions d’Impatients pour nous expliquer en quoi consiste la thérapie génique, nous donner des exemples de traitements actuels et à quelles maladies ils peuvent s’appliquer.

La mission de Généthon est la conception et le développement de médicaments de thérapie génique pour les maladies rares. On connaît environ 6000 maladies génétiques et elles ne sont pas toutes monogéniques, c’est-à-dire qu’il n’y a pas forcément un seul gène muté qui provoque la maladie.

Aujourd’hui les approches de thérapies géniques que l’on pratique sont assez simples et à Généthon, par exemple, les maladies héréditaires rares sur lesquelles nous travaillons sont uniquement des maladies monogéniques. Le principe est de corriger l’anomalie de ce gène. Cependant les progrès sur la thérapie génique ont permis de développer son usage pour soigner d’autres maladies comme certains cancers par exemple.

La recherche en thérapie génique est une approche thérapeutique en pleine expansion et de plus en plus solide. Des centaines d’essais cliniques sont en cours et les premiers médicaments ont été mis sur le marché. Il y a toute une filière à inventer désormais, une réglementation à mettre en place, etc.

Nous avons déjà obtenu des résultats très encourageants mais nous avons également de grands défis à relever. Le cas de la drépanocytose est un bon exemple des premiers obstacles à lever. Il y a eu des résultats spectaculaires sur certains malades mais ils ne sont pas encore systématiques. Non seulement les résultats sont aléatoires d’un patient à un autre ou d’un centre à un autre, mais en plus, même si elle est classée parmi les maladies rares, la drépanocytose concerne en réalité des milliers de patients, or, pour l’instant, on ne sait pas produire ce genre de traitements à grande échelle. À ce jour, on ne peut pas techniquement traiter plus de 10 patients à la fois en thérapie génique. Aujourd’hui, l’un des seuls médicaments que l’on parvient à produire en quantité suffisante pour soigner des centaines de malades est un médicament indiqué dans la dystrophie rétinienne liée à la mutation RPE65, qui s’injecte dans l’œil et pour lequel on a besoin uniquement de toutes petites doses.

Il y a de nombreuses approches en thérapie génique et l’une d’elles, valable pour soigner les maladies monogéniques, est d’apporter au patient un gène thérapeutique, qui viendra compenser le gène malade. Pour cela, deux méthodes ont été développées et font l’objet de nombreux essais cliniques : les méthodes « in vivo » et « ex vivo ».

LA MÉTHODE « IN VIVO »

Le principe

Elle consiste à injecter des gènes thérapeutiques, qui corrigeront l’anomalie génétique, directement dans le corps du patient. Ces gènes sont « transportés » par des vecteurs viraux, c’est-à-dire des virus inoffensifs.

On utilise des vecteurs comme les virus adéno-associés (AAV) qui, une fois injectés dans le corps du patient, circuleront partout mais rentreront plus particulièrement dans un certain type de cellules que l’on a ciblé, sans jamais s’intégrer au génome. Dans un tel cas de figure, si la cellule se divise, le vecteur se dilue et perd en efficacité thérapeutique. C’est pourquoi on favorise cette méthode non-intégrative (elle ne modifie pas l’ADN) pour soigner des tissus qui ont fini de grandir comme les yeux, le muscle, le foie, puisque les cellules de ces tissus se divisent peu et que le vecteur se diluera peu. Ainsi, même s’il s’agit de tissus qui ont terminé leur croissance, et dans la mesure où l’on a encore assez peu de recul sur ces traitements, on ne sait pas combien de temps l’effet thérapeutique peut perdurer chez les patients, mais on espère que cela se comptera en années.

En outre, le problème à ce jour est que les vecteurs que nous utilisons sont des particules virales qui déclenchent donc une réponse immunitaire chez la personne qui les reçoit. Les patients exposés à ces virus s’immunisent contre ces vecteurs. Ils sont en réalité vaccinés contre ces virus. Par conséquent, leurs anticorps repéreront le vecteur et le bloqueront. C’est un point particulièrement problématique chez les enfants puisqu’il y a de fortes chances qu’ils aient à nouveau besoin de nouvelles injections de vecteurs au cours de leur vie. On a des parades, comme le fait de chercher de nouveaux vecteurs-viraux ou de donner un traitement immunodépresseur au moment d’administrer le vecteur pour éviter que le patient ne soit immunisé et puisse à nouveau recevoir le même vecteur.

Sur ce sujet de l’immunisation, l’utilisation des AAV est d’autant plus particulière que les AAV sont issus d’un virus qui est très courant, non dangereux, mais auquel les malades ont déjà pu être exposés et donc immunisés. Pour cette raison, beaucoup de patients ne peuvent pas bénéficier de traitements de thérapie génique à base d’AAV, même s’il existe 13 sérotypes d’AAV.

Quels types de maladies peuvent être traités par cette méthode ?

Les exemples de maladies traitées par cette méthode sont notamment l’hémophilie ou les myopathies, comme l’amyotrophie spinale pour laquelle un médicament aux résultats très encourageants vient d’ailleurs d’être mis sur le marché.

Pour mieux comprendre comment cela fonctionne, prenons le cas de l’hémophilie par exemple où les malades manqueraient de facteur 9, normalement produit par le foie et qui permet au sang de coaguler. On va injecter au patient un vecteur qui code pour le gène du facteur 9 manquant. Ce vecteur va rentrer dans les cellules du foie qui fabriquera alors du facteur 9. Le foie sera en capacité de fabriquer du facteur 9 puisqu’il aura désormais le code. Il faut donc quand même une dose de vecteurs suffisants pour corriger la maladie, il faut sélectionner le type de vecteurs qui ciblera plus particulièrement l’organe malade et il faut également que le petit bout d’ADN apporté s’exprime particulièrement bien dans l’organe ciblé. Ce sont autant de points sur lesquels les chercheurs travaillent constamment.

LA MÉTHODE « EX VIVO »

Le principe

Elle consiste à prélever des cellules chez le malade, à les modifier génétiquement en laboratoire, toujours à l’aide de vecteurs viraux, puis à les réinjecter au malade.

Pour y parvenir, on choisit des cellules particulières appelées « cellules souches », qui sont capables de reproduire un tissu ou un organe duquel elles sont issues. Ces approches-là se pratiquent beaucoup pour les maladies sanguines car on connaît bien les cellules souches sanguines, qu’on appelle les cellules hématopoïétiques. On les utilise quotidiennement pour faire des « greffes de moelle », qui sont finalement des transplantations de cellules souches d’une personne à une autre. Quand on ne peut pas trouver de donneur compatible, on prend les cellules souches du patient lui-même, on les modifie génétiquement en laboratoire et on les lui réinjecte.

Dès lors, les cellules souches vont se comporter comme elles savent le faire, à savoir, dans le cas des cellules hématopoïétiques, refaire quotidiennement des milliards de cellules sanguines. De cette façon, elles transmettent à leur descendance la mutation qui a été effectuée en laboratoire.

Comment se passe la manipulation génétique ?

Cette approche ex-vivo ne peut se faire que sur des cellules que l’on peut manipuler en laboratoire et aujourd’hui il n’y a pratiquement que les cellules sanguines ou celles du système immunitaire que l’on peut modifier, car ce sont des cellules circulantes qui constituent un tissu liquide (et non solide comme le muscle), qui sont plus faciles à prélever, à manipuler et à réinjecter que les autres cellules souches tissulaires. Cependant il y a des cellules souches dans presque tous les tissus du corps. On connaît par exemple également les cellules souches du muscle et on sait éventuellement prélever ce que l’on appelle les cellules satellites du muscle, malheureusement, on ne sait pas comment les réimplanter chez le patient, ni comment ces cellules pourraient refaire une musculature entière.

En laboratoire, on ajoute un vecteur viral dans le noyau de la cellule qui va s’insérer au génome. Ainsi, quand la cellule se multipliera, elle recopiera à l’identique la modification génétique apportée en laboratoire. Dans le cas de la méthode ex vivo on n’utilisera pas les AAV de la méthode in vivo mais plutôt des retrovirus ou des lentivirus qui sont dérivés de virus humains comme le VIH, rendus inoffensifs et qui réagissent bien avec les cellules souches.

Les applications thérapeutiques de la méthode « ex vivo » se retrouvent :

• Pour certaines maladies sanguines comme la drépanocytose qui affecte les globules rouges ou le syndrome de Wiskott Aldrich, qui se caractérise notamment par un dysfonctionnement immunitaire et l’absence de plaquettes sanguines.
• Pour modifier les cellules du système immunitaire comme les lymphocytes. C’est le cas, par exemple, de l’immunothérapie du cancer avec les « CAR T cells » qui sont des lymphocytes de patients atteints de leucémies B, prélevées, génétiquement modifiées pour les armer et leur permettre de tuer les cellules leucémiques, puis réinjectées au patient.

Faire place nette pour que que les cellules souches génétiquement modifiées réussissent à se multiplier.

Afin que ces cellules souches modifiées puissent se multiplier facilement, on va en quelque sorte, avant de les réinjecter, leur « créer de la place ». On conditionne donc le patient à recevoir ses propres cellules, car naturellement il y a peu de cellules souches dans le corps, qui de temps en temps font des « cellules filles », pour installer un tissu qui se maintient dans un certain équilibre qu’on appelle l’homéostasie. Si l’on réinjectait des cellules souches dans un organisme qui est déjà « plein », et en l’occurrence plein d’un tissu « malade », la greffe de ces cellules modifiées et réinjectées dans ses propres tissus ne prendrait pas. Ainsi, avant l’injection des cellules souches modifiées, grâce à de la chimiothérapie, on élimine des cellules souches existantes et également le tissu « malade ».

Comment cela se passe-t-il concrètement pour le malade ?

La procédure complète prend en réalité plusieurs mois. Souvent on fait un premier prélèvement de cellules souches chez le patient que l’on congèle par précaution, on attend quelques mois pour que le patient refasse son stock de cellules souches puis on en prélève de nouvelles qui vont servir à faire le produit de thérapie génique. La modification génétique des cellules en laboratoire prend 3 jours puis on congèle le produit. On procède à de nombreuses vérifications sur le produit puis enfin le patient rentre dans le protocole avec de la chimiothérapie qui dure en général 3 jours. Après cela, on fait en sorte d’éliminer tout le produit de chimiothérapie que le patient a reçu pour ne pas risquer que la chimiothérapie ne s’attaque au produit de thérapie génique. Enfin, le patient reçoit l’injection. Dès la phase de chimiothérapie, tout se passe en chambre stérile car les patients sont alors particulièrement fragiles.

QUELQUES QUESTIONS DE 66 MILLIONS D’IMPATIENTS À ANNE GALY

66 Millions d’Impatients : Est-ce que les traitements de thérapie génique modifient notre ADN et est-ce que cela peut se transmettre à nos enfants ?

En fonction de l’approche utilisée, la thérapie génique peut modifier l’ADN des patients, mais pas dans toutes les cellules.

Avec les vecteurs lentiviraux de la méthode ex-vivo, qui sont des vecteurs intégratifs, on intègre bien une séquence d’ADN dans le génome des cellules du patient et cette séquence sera transmise de façon fidèle à la descendance des cellules traitées et non pas aux autres cellules du corps, ni à d’autres personnes. On vérifie que la séquence ne peut se répliquer pour se transmettre à d’autres cellules. L’approche ex vivo ne modifie génétiquement que des cellules somatiques et non les cellules germinales qui sont le sperme ou les ovocytes. De ce fait, la correction génique ne peut pas se transmettre d’un individu à l’autre par la transmission verticale, c’est-à-dire à travers la reproduction et la naissance d’enfants. Les approches visant à modifier génétiquement les cellules germinales pour modifier la descendance des personnes humaines ne sont pas éthiques et sont des procédures interdites.

Avec la méthode in vivo, le médicament se répartit dans tout le corps et pourrait se retrouver dans les cellules germinales, d’où l’intérêt d’utiliser des vecteurs non-intégratifs comme les virus adéno-associés (AAV) qui ne s’intègrent pas dans l’ADN de la cellule. Il agit en quelque sorte comme un chromosome surnuméraire, qui va se diluer et disparaître au fur et à mesure que la cellule va se multiplier. Cela rajoute une fonction à la cellule mais cela ne modifie pas l’ADN.

Il y a beaucoup d’autres formes de thérapies géniques en dehors des méthodes in vivo et ex vivo ?

Bien entendu, la thérapie génique est un domaine très large et il y a plusieurs définitions et plusieurs formes de thérapie génique.

Il y a par exemple des traitements de thérapies géniques utilisant des virus que l’on appelle des virus oncolytiques. Contrairement aux vecteurs viraux qu’on utilise pour apporter des gènes manquants dans des maladies génétiques et qui sont non-réplicatifs, les virus oncolytiques ont vocation à proliférer, mais ils ne prolifèrent que dans les tumeurs où ils infectent et éliminent les cellules tumorales. Un médicament sur ce modèle a été mis sur le marché dans le traitement du mélanome.

Mais la thérapie génique ne concerne pas uniquement les méthodes utilisant des vecteurs viraux. Il arrive par exemple que l’on injecte également directement de l’ARN modifié au malade, même si les agences classent ces traitements dans les médicaments classiques.

Est-ce encore dangereux de recevoir un traitement de thérapie génique ?

On en est encore au stade expérimental et bien entendu on prendra en compte la balance bénéfice-risque quand on propose de tels traitements à des malades. Il y a bien entendu eu des accidents ces dernières années du fait de l’utilisation de certains vecteurs viraux qui ont provoqué des réactions inflammatoires ou des développements de cancers. Cependant les vecteurs adéno-associés (AAV) et lentiviraux que l’on utilise actuellement sont beaucoup plus sûrs et la thérapie génique est globalement une procédure bien tolérée.

 Crédit photo : ©C.Hargoues

EN SAVOIR PLUS :

Vous pouvez lire l’article d’Anne Galy sur la thérapie génique édité sur le site internet de l’INSERM : https://www.inserm.fr/information-en-sante/dossiers-information/therapie-genique