Conférence thérapeutique annuelle CHDI - Troisième session du 28 février 2024 Il s'agit d'une maladie du cerveau (recherche fondamentale) Mis en ligne le 3 avril 2024

La troisième session s’intitule « Il s’agit d’une maladie du cerveau » et comportera des interventions concernant les cerveaux ! Les présidents de sessions ont posé des questions importantes au public, telles que : pourquoi la maladie de Huntington affecte-t-elle le cerveau ? Pourquoi affecte-t-elle certaines cellules cérébrales ? Et pourquoi la maladie de Huntington affecte-t-elle les personnes à un moment de leur vie ? Les discussions de cette séance ont tenté de répondre à ces questions sous différents angles.

 Christopher Walsh : « signatures » ADN des cellules cérébrales dans le vieillissement et la maladie

Le premier intervenant de la journée était le Dr. Christopher Walsh de l’hôpital des enfants de Boston et du centre hospitalier universitaire de la Harvard Medical School, lequel a parlé de l’expansion somatique dans le cerveau. On a mentionné que cette expansion somatique était un sujet brûlant ces derniers temps dans le domaine de la maladie de Huntington, et de nombreuses interventions lors de la conférence CHDI l’ont prouvé. L’expansion somatique est l’augmentation du nombre de triplets CAG dans certains types de cellules au cours de la vie d’une personne. Il semble qu’il existe un lien entre l’ampleur de l’expansion somatique et la progression de la maladie. De nombreux scientifiques étudient cette question pour comprendre comment et pourquoi cela survient et également comment pourraient-ils le traiter.

L’équipe de Chris étudie les cerveaux humains, donnés généreusement à la science par des personnes. Ils examinent les cellules individuelles dans ces cerveaux, puis essaient d’identifier des modifications d’une seule lettre dans le code ADN liées à l’instabilité somatique.

Au cours de leur vie, les cellules accumulent des modifications dans leur code ADN, formant des « signatures » que les scientifiques peuvent utiliser afin de classer ces cellules. Différentes maladies et différents types de cellules possèdent des « signatures » ADN différentes que les chercheurs peuvent suivre et catégoriser. Dans les cellules nerveuses, ces modifications dans les signatures ADN se produisent avec l’âge. Chris dit que c’est un peu comme une « horloge » moléculaire qui donne un aperçu du degré de vieillissement d’une personne.

Il s’avère que la majorité de ces changements de signature ADN se produisent dans les gènes les plus importants pour les cellules nerveuses. Il semble également que ces changements soient assez spécifiques aux neurones par rapport à d’autres types de cellules cérébrales. Ces signatures donnent aux scientifiques des indices sur la date de naissance des cellules cérébrales et sur les cellules souches communes qui ont donné naissance à des cellules nerveuses avec des signatures ADN différentes. Cela les aide à comprendre comment le cerveau se forme et comment il évolue au cours de la vie d’une personne.

Les membres de l’équipe de Chris utilisent également ce système de suivi pour observer comment le cerveau évolue dans des maladies telles que la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies neurologiques et comment cette trajectoire diffère de celle d’un cerveau sain. Par exemple, ils ont pu utiliser leur horloge moléculaire pour découvrir que les cellules cérébrales de certaines personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer présentaient des modifications ADN équivalentes à environ 10 années supplémentaires par rapport aux personnes qui ne sont pas atteintes de cette maladie.

Bien que la majeure partie de cette intervention ait porté sur les résultats d’autres maladies, les méthodes développées par ce laboratoire pourraient être un atout pour la communauté MH, alors que les scientifiques continuent d’étudier la réparation de l’ADN pour des thérapies MH et de comprendre comment la maladie de Huntington modifie le cerveau.

Mark Bevan : l’activité électrique dans le cerveau MH

L’intervenant suivant était Mark Bevan de l’université de Northwestern. L’équipe de Mark étudie les souris MH pour comprendre comment leur cerveau est affecté par la mutation MH, et tout particulièrement une région appelée le STN, censée supprimer les mouvements. Mark a récapitulé une partie de ce que l'on sait au sujet de l’expansion de répétitions CAG : qu’elle peut jouer un rôle dans la maladie des cellules cérébrales, et que de longues répétitions déclenchent encore plus d’expansion. Les souris MH ayant de très longues répétitions CAG présentent des signes mesurables – elles bougent et se comportent différemment.

Le laboratoire de Mark évalue l’activité électrique entre les neurones afin de comprendre l’activité des différents types de cellules lorsque les souris se déplacent. Ces techniques impliquent l’implantation d’une électrode dans le cerveau. Avec cette technique, ils peuvent observer dans le détail les cellules qui se transforment chez les souris MH et les souris non-MH afin de déterminer exactement ce qui fonctionne et ce qui ne va pas. Ceci les aide à comprendre pourquoi les souris MH présentent des symptômes moteurs.

En fait, grâce à une astuce génétique spéciale, ils ont réussi à faire bouger des souris sans MH comme des souris atteintes de la MH, en stimulant des schémas similaires de déclenchement des cellules cérébrales. Le défi est de faire l’inverse : faire bouger des souris MH comme des souris qui ne modélisent pas la MH.

Autre découverte intéressante : les techniques de diminution de la huntingtine aident à rétablir une activité cérébrale normale dans certaines cellules mais pas dans d’autres. Cela aide également à atténuer les symptômes moteurs que l’équipe de Mark observe chez les souris MH.       

Les travaux de Mark se concentrent sur les régions cérébrales qui ne sont normalement pas considérées comme des cibles privilégiées pour des médicaments car elles sont affectées plus tard, ou moins, dans le cadre de la MH. Il rappelle que les traitements devront atteindre de vastes zones cérébrales. En tant qu’électrophysiologiste (un scientifique qui étudie l’activité cérébrale électrique), Mark demande au public de considérer que des changements dans l’activité électrique pourraient jouer un rôle dans les dommages causés aux neurones. Cela nous rappelle qu’une grande variété de techniques nous donne une image plus claire des changements intervenus dans le cerveau MH.

Osama Al-Dalahmah : comment la maladie de Huntington affecte-t-elle les astrocytes ?

Osama Al-Dalahmah est un neuropathologiste basé au centre médical Irving de l’Université de Columbia. Il a partagé ses travaux sur la manière dont différentes cellules et régions du cerveau sont affectées dans le cadre de la maladie de Huntington. Il existe environ 100 types différents de cellules dans le cerveau ! Osama s’est intéressé à un type de cellules appelé une astrocyte – une cellule en forme d’étoile qui aide à maintenir la santé et les fonctions des neurones.

Osama et son équipe étudient des cerveaux, donnés généreusement par des personnes atteintes ou non de la MH qui sont décédées. Ils ont examiné quels gènes avaient été activés et désactivés dans différentes parties de chaque cerveau. Ils ont également étudié ce qui se passait au niveau des cellules individuelles. Armés de toutes ces données, ils ont pu déterminer quels gènes pourraient suivre l’augmentation du nombre de CAG et d’autres facteurs.

Les astrocytes en forme d’étoile ont des gènes activés, ce qui suggère qu’elles réagissent au stress, ce qui, on le sait, se produit lorsque les cellules cérébrales tombent malades. En fait, l’équipe d’Osama a découvert que plus il y avait de cellules cérébrales malades, plus les astrocytes tentent d’améliorer les choses. Dans la mesure où les astrocytes contribuent à maintenir les neurones en bonne santé, mieux comprendre comment la MH les affecte pourraient aider les scientifiques à comprendre comment améliorer la santé de l’ensemble du cerveau.

Osama essaie d’identifier des molécules qui pourraient améliorer la santé des astrocytes et des neurones. Ce n’en est qu’à ses débuts mais il semble que son équipe ait trouvé une molécule qui semble protéger les neurones MH en culture.

Matthew Baffuto : comprendre l’expansion CAG à travers des décorations sur l’ADN

Prochain intervenant : Matthew Baffuto de l’université de Rockefeller qui a présenté ses travaux sur la compréhension des changements apportés au nombre de CAG dans différents types de cellules cérébrales. Une partie de cette analyse porte sur un domaine de la biologie appelé épigénétique. Il existe essentiellement des décorations héritées sur le code génétique qui rendent plus faciles ou plus difficiles la transformation d’un gène en un message ou une protéine.

Les recherches de Matthew utilisent une méthode spéciale pour trier différents types de cellules cérébrales afin d’examiner chaque type de manière très détaillée et voir quels changements moléculaires se produisent avec la maladie. Il y a de nombreuses discussions utilisant des technologies de pointe pour vraiment entrer dans le vif du sujet de ce que fait chaque cellule dans le cadre de la MH. Il s’agit d’un excellent exemple de la manière dont la recherche MH bénéficie de développements technologiques issus d’autres domaines.

L’une des choses que Matthew voulait découvrir était quels types de cellules avaient des répétitions CAG dues à l’expansion somatique. Il a examiné les marqueurs épigénétiques décoratifs sur les gènes connus pour contrôler cela, tels que MSH3 et FAN1, qui peuvent sembler familiers. Les différentes marques décoratives permettront à Matthew de savoir si les taux de MSH3, FAN1 et d’autres gènes de réparation de l’ADN, sont susceptibles d’être plus élevés ou plus faibles dans ces types de cellules ayant l’expansion somatique. Il s’agit d’un moyen d’examiner la cause de l’allongement des répétitions CAG.

Globalement les cellules, qui tombent malades dans le cadre de la MH, ont un ensemble de marques décoratives sur l’ADN différent de celui des cellules les moins affectées. Beaucoup de ces différences de marques décoratives apparaissent sur les gènes connus pour être importants dans le cadre de la MH.

Matthew a souligné que les modifications dans ces marques décoratives ne sont pas responsables de toutes les modifications des cellules dans le cadre de la MH. Cependant, ses travaux mettent en lumière la façon dont l’épigénétique peut être utilisée pour comprendre comment la MH affecte certains facteurs de la maladie, tels que l’expansion somatique. Les scientifiques ont besoin de nombreuses approches différentes pour expliquer tout ce qui ne va pas dans une cellule.

Bob Handsaker – Quelles cellules acquièrent des CAGs et pourquoi ?

Bob Handsaker, basé au Harvard Medical School et à l’Institut Broad, étudie les très longues répétitions CAG causées par l’expansion somatique dans le cerveau. Il a commencé par récapituler les travaux de Peggy Shelbourne et de Vanessa Wheeler qui furent parmi les premiers scientifiques à détailler ces expansions massives qui peuvent survenir dans certaines cellules cérébrales – jusqu’à 1 000 CAG dans certains cas.

Ce que de nombreux chercheurs essaient de déterminer, c’est si l’expansion somatique est le principal moteur de la progression de la MH ou si elle est impliquée d’une autre manière. L’équipe de Bob utilise un type sophistiqué de séquençage de l’ADN, ce qui signifie qu’elle peut évaluer des nombres de CAG allant jusqu’à 1 000. Bob et ses collègues chercheurs constatent que l’expansion somatique ne se produit en réalité que dans des types de cellules qui tombent malades dans le cadre de la MH. C’est une explication de la vulnérabilité de certaines cellules mais c’est un peu différent de ce que d’autres chercheurs ont observé.

Bob a présenté un modèle montrant comment un tractus de répétitions CAG peut passer d’environ 42 répétitions à 100 répétitions, puis s’agrandir plus rapidement à mesure que la personne vieillit. Dans les cellules ayant moins d’environ 150 CAGs, l’équipe de Bob observe très peu de changements dans les gènes qui sont activés ou désactivés. Selon leur analyse, des changements généralisés ne semblent se produire que lorsque les répétitions deviennent importantes.

Ils ont également examiné la vitesse à laquelle les cellules obtiennent des répétitions CAG – il faut des décennies pour atteindre une expansion rapide. Vers 80 CAGs, il semble que les cellules commencent à gagner plus rapidement des CAGs, de l’ordre de plusieurs années. Et une fois qu’elles atteignent 150 CAGs, les cellules gagnent des CAGs en quelques mois. Dans la phase rapide, à plus de 150 CAG, les cellules deviennent dérégulées. Les gènes qui devraient être activés sont désactivés et vice versa. Bob pense que cela mène à la toxicité et finalement à la mort des neurones qui subissent cette expansion rapide du triplet CAG.

Bob et son équipe utilisent leur modèle pour tenter de tracer la trajectoire de la maladie de Huntington : combien de cellules cérébrales sont perdues lorsque différents symptômes commencent à apparaître ? Il s’agit d’une nouvelle façon d’envisager la MH et la manière dont celle-ci progresse, ce qui est rendu possible grâce aux nouvelles technologies. Il a partagé des données issues d’une autre zone du cerveau, appelée cortex (la partie externe ridée du cerveau). Ils ont observé, dans ces cellules, un changement similaire en deux phases dans le nombre de CAG – lent, puis beaucoup plus rapide, ce qui suggère que le processus se déroule dans toutes les régions cérébrales. Il semblerait également que l’expansion somatique pourrait être liée aux amas toxiques de la protéine huntingtine. Les cellules qui possèdent des CAGs vraiment longs sont également celles qui présentent des amas.

Après tant de discussions très intéressantes sur l’expansion somatique, des idées contrastées émergent dans le domaine de la recherche. Certains scientifiques pensent que l’expansion de triplets CAG répétés est le principal facteur de vulnérabilité dans le striatum. D’autres pensent que l’expansion CAG  déclenche un processus menant à la toxicité mais n’en est pas nécessairement le principal acteur.

Bien que Bob, Matthew et d’autres personnes aient des idées différentes s’agissant de l’instabilité somatique et de la progression de la MH, il ne s’agit pas nécessairement de mauvaises nouvelles pour la communauté de recherche MH. En fait, cela arrive tout le temps dans le domaine scientifique ! Les personnes ont des conclusions différentes et s’affrontent dans une véritable camaraderie lors de conférences. Les chercheurs peuvent peser les forces et les limites de chaque élément de données afin de déterminer qui pourrait avoir raison. 

David Altshuler – Apprendre de l’approche de la compagnie Vertex pour la découverte de médicaments

Le mercredi après-midi, il y avait une séance d’affiches au cours de laquelle plus de cent scientifiques ont eu la chance de présenter leurs travaux, suivie d’une présentation liminaire de David Altshuler, directeur scientifique au sein de la compagnie Vertex Pharmaceuticals. Celui-ci est un chercheur expérimenté et un dirigeant pharmaceutique qui a parlé de ses travaux de développement de médicaments pour différentes maladies.

David a présenté la chronologie des découvertes dans le cadre de la recherche MH, mentionnant le chemin parcouru depuis les années 1980 lorsque certains chercheurs pensaient que nous pourrions apprendre tout ce que nous devrions savoir à partir des souris. La lenteur des progrès n’est pas propre à la maladie de Huntington, il est simplement très difficile de concevoir de bons médicaments pour les maladies humaines ! Malgré d’énormes progrès, il reste encore beaucoup de choses que nous ignorons s’agissant de la santé humaine et des maladies.

La conception de nouveaux médicaments est également très coûteuse et de nombreux médicaments échouent lors des essais cliniques, ce qui coûte du temps et de l’argent aux compagnies et aux gouvernements, tout en laissant les patients attendre sans traitement efficace. 75% des nouveaux médicaments échouent, et il faut en moyenne plus de 12 ans pour concevoir un médicament. Cela dit, David a souligné qu’il est encourageant de constater que nous avons maintenant de nombreuses technologies différentes disponibles pour le développement de médicaments. On voits cela dans le domaine de la MH avec les modulateurs d’épissage, les ASOs, les thérapies géniques et autres types de médicaments qui sont tous testés en cliniques – la plupart d’entre eux sont des technologies récentes.

Comme exemple de la manière dont la découverte de médicaments peut réussir, il note les efforts de la compagnie Vertex dans le domaine de la fibrose kystique. Les facteurs qui les ont amenés à recourir à plusieurs médicaments efficaces font partie des éléments dont on dispose déjà dans le domaine de la MH – centres de soins, études d’histoire naturelle et agences de financement qui se concentrent sur l’avancement de la recherche. Il a indiqué qu’après 25 ans de travaux de la compagnie Vertex sur la fibrose kystique, ils disposent désormais de plusieurs médicaments, dont plusieurs ont été développés en seulement trois ans et peuvent être utilisés chez des patients dès l’âge d’un mois.

Un point important que fait valoir David : les thérapies géniques ne devraient pas être la finalité. Ces thérapies coûteuses et inaccessibles ne servent pas les populations mondiales de patients. La compagnie Vertex s’engage sur des modalités médicamenteuses qui pourraient traiter beaucoup plus de personnes, telles qu’une pilule.

David a terminé avec un fort message d’espoir en disant « je sais que ce groupe trouvera un traitement pour la maladie de Huntington. Je ne sais pas quand mais je sais que vous le ferez ! »

Traduction Libre (Dominique C . - Michelle D.)

Source :   - Article des Dr. Rachel Harding - Dr Sarah Hernandez et Dr. Léora Fox du 6 mars 2024

Conférence thérapeutique annuelle CHDI - Deuxième session du 27 février 2024 Cibler le processus de réparation de l'ADN pour moduler l'instabilité somatique Mis en ligne le 27 mars 2024

La seconde session de la  conférence s’est concentrée sur les moyens  de combattre l’expansion de triplets CAG répétés. Cela se produit dans certaines cellules à mesure que les symptômes de la maladie de Huntington s’aggravent. Selon de nombreuses nouvelles preuves, l’allongement des répétitions CAG est un facteur important de la perte de cellules dans le striatum, entraînant l’apparition des symptômes plus tôt. Grâce aux dons de sang de milliers de personnes atteintes de la MH, les scientifiques ont été en mesure d’effectuer de vastes études génétiques (connues sous le nom de GWAS) afin de déterminer d’autres gènes affectant le début de la MH. Notamment, bon nombre de ces gènes sont impliqués dans la réparation de l’ADN.

La réparation de l’ADN est un processus au cours duquel des petits mécanismes moléculaires réparent les erreurs ou les modifications du code orthographique de l’ADN. Un de ces changements, dans le cadre de la maladie de Huntington, est l’augmentation des répétitions CAG. Certaines personnes possèdent des mécanismes de réparation de l’ADN doués pour détecter des erreurs alors que d’autres possèdent des mécanismes qui ne sont pas bons. Lorsque le mécanisme de réparation de l’ADN échoue, les répétitions CAG peuvent s’allonger dans certaines cellules au fil du temps.

De nombreux scientifiques pensent maintenant qu’en ciblant les gènes de réparation de l’ADN, il pourrait être possible de ralentir l’allongement des répétitions CAG dans les cellules cérébrales vulnérables, de finalement retarder l’apparition ou de ralentir l’aggravation des symptômes. De plus en plus de scientifiques et compagnies recherchent, confirment et testent désormais différents acteurs au sein du mécanisme de réparation de l’ADN afin de déterminer ce qui va mal lorsque les répétitions CAG sont plus longues et d’essayer d’empêcher cela.

De nombreux acronymes et noms de protéines seront utilisés dans le présent article, connus pour être impliqués dans le processus de réparation de l’ADN. Ces protéines agissent ensemble pour réparer l’ADN de différentes manières et peuvent mal  fonctionner dans le cadre de la maladie de Huntington. Les scientifiques développent des médicaments génétiques pour augmenter ou diminuer leurs taux et stopper l’expansion de triplets CAG répétés.

Maren Thomsen : la forme des mécanismes de réparation de l’ADN    

Le premier intervenant de l’après-midi était une biologiste structurale, Maren Thomsen de la compagnie Proteros Biostructures.
Elle étudie la forme d’une protéine appelée MutS, impliquée dans la réparation de l’ADN. A l’aide de microscopes spéciaux, ils peuvent voir exactement comment la protéine est organisée dans l’espace 3D, ce qui peut aider les scientifiques à comprendre son fonctionnement.

Idéalement, on aimerait arrêter l’activité de la protéine MutS et il existe différents moyens pour le faire. Maren utilise l’analogie de la tentative de stopper le mouvement d’une bicyclette : vous pourriez arrêter les pédales ou placer une barricade devant la bicyclette ou empêcher la roue de tourner. Connaître les détails de la structure de la protéine MutS permet de trouver différents moyens d’arrêter son activité.

Des microscopes permettent à Maren et à son équipe de déterminer précisément où se trouve chaque atome de la protéine et comment cela change à mesure que la protéine MutS accomplit son travail de glissement et de réparation de l’ADN. Avec cette haute résolution d’informations, ils peuvent créer un modèle très détaillé du fonctionnement de ce mécanisme moléculaire, lequel peut vraiment bouger, saisir et s’ouvrir autour de l’ADN, comme une pince ! Lorsque l’équipe de Maren apporte des modifications au mécanisme de la protéine MutS, cela change sa prise et son mouvement, et elle en apprend davantage sur les parties de la protéine qui se lient à d’autres acteurs dans le processus de réparation de l’ADN.

Maren étudie également une protéine appelé FAN1, avec ses « partenaires de danse ». La protéine FAN1 est également impliquée dans la réparation de l’ADN, et l’équipe de Maren a pu la visualiser selon de nouvelles manières ayant pour objectif de l’exploiter pour le développement de médicaments. Grâce à ces informations détaillées sur la façon dont toutes ces molécules fonctionnent ensemble, on peut commencer à comprendre pourquoi certaines mutations trouvées dans les études GWAS pourraient retarder ou accélérer l’apparition des symptômes de la MH.

Les techniques de biologie structurale éclairent la forme et le mouvement des molécules critiques afin que les chercheurs puissent mieux comprendre où et comment intervenir dans la biologie défectueuse de la maladie de Huntington et concevoir des médicaments ciblant précisément des protéines comme la protéine MutS.

Wei Yang : la protéine MutS et les longues répétitions CAG

Wei Yang, basé à l’Institut National de Santé, étudie également la protéine MutS. La machine moléculaire MutS agit sur tous les types de séquences répétitives d’ADN, pas seulement sur les répétitions CAG. L’équipe de Wei a travaillé pour déterminer exactement comment la protéine MutS se lie à ces lettres répétitives d’ADN en utilisant des approches de biologie structurale.

Une énigme intéressante : savoir pourquoi il existe un seuil de CAGs auquel les répétitions continuent de croître au fil du temps. Comprendre, cela nécessite des expériences approfondies portant sur le CAG répétitif de l’ADN et sur la manière dont il se lie à la protéine MutS. Wei et son équipe ont constaté que la protéine MutS préfère davantage se lier à de longues répétitions CAG, plutôt qu’à des courtes. En fait, si l’étirement de CAG est assez long, plusieurs molécules MutS se lieront au CAG de l’ADN.

Lorsqu’ils regardent les ADN CAG collés à la protéine MutS, ils voient que la protéine MutS déforme l’ADN CAG répétitif pour ressembler à celui non répétitif. Cela fonctionne comme un étau pour plier l’ADN dans cette forme différente. Sans surprise, cela requiert beaucoup d’énergie. Mais, qu’est-ce que tout cela signifie pour la maladie de Huntington ? Eh Bien, lorsque les CAGs se répètent suffisamment, comme c’est le cas chez les personnes atteintes de la MH, de plus en plus de molécules MutS se lient dessus. Wei pense que cela pourrait encourager involontairement l’expansion de triplets CAG répétés.

Les études de biologie structurale aident les chercheurs à confirmer les découvertes de personnes qui ont révélé l’importance de la réparation de l’ADN dans le cadre de la MH. Les scientifiques en apprennent davantage s’agissant des gènes et des mécanismes impliqués dans l’instabilité somatique et de quelle manière ceux-ci sont liés à l’apparition des symptômes. Armés de ce type de connaissances, les chasseurs de médicaments peuvent trouver des moyens d’empêcher la protéine MutS de commettre des erreurs qui allongent les répétions CAGs, avec l’objectif de ralentir ou de stopper la MH.

En fait, Wei et son équipe ont identifié un composé qui modifie la manière dont la protéine MutS se lie à l’ADN CAG. Bien que cette molécule ne soit pas probablement un médicament, elle pourrait constituer un point de départ pour des chasseurs de médicaments.

Sarah Trabizi : Explorer de la réparation de l’ADN dans les cellules humaines

Prochaine intervenante : la légendaire Sarah Trabizi, une physicienne et scientifique de l’University College London, impliquée dans de nombreuses recherches fondamentales et cliniques portant sur la maladie de Huntington. Sarah utilise la culture cellulaire pour tester davantage de gènes, identifiés comme importants dans le cadre de la réparation de l’ADN, et de l’expansion de triplets CAG répétés. Il existe de nombreuses protéines de réparation de l’ADN qui semblent être de bonnes cibles dans le cadre de thérapies.

Sarah et son équipe utilisent des techniques génétiques, telles que la technologie CRISPR, afin de diminuer les taux des protéines de réparation de l’ADN qui vont de travers dans le cadre de la MH. Ensuite, ils voient comment cela affecte les taux d’autres gènes pour déterminer les relations avec le mécanisme de réparation de l’ADN. Après modification des taux de différentes protéines de réparation de l’ADN, l’équipe de Sarah ont cherché à voir comment cela a affecté l’expansion des triplets CAG répétés. Ils ont ciblé des gènes appelés MSH2 et MSH3. Les diminuer (et d’autres) a réduit l'ampleur de l’expansion somatique.

Dans les cellules souches amenées à devenir des cellules cérébrales, diminuer un gène spécifique de réparation de l’ADN, appelé MLH1, a réduit l’expansion somatique de 78%. Sarah explore également d’autres cibles, en ce compris un gène appelé MSH3 qu’elle appelle une « cible thérapeutique idéale ». Ses travaux mettent en évidence deux protéines de réparation, appelées MLH1 et PMS1, en tant que cibles médicamenteuses potentiellement intéressantes. Travailler sur ces cibles, au-delà de la protéine complexe MutS pourrait s’avérer très utile afin d’augmenter les chances de trouver des médicaments efficaces.

Néanmoins, Sarah réitère que MSH3 est sa cible médicamenteuse préférée, car son élimination semble ralentir l’expansion des triplets CAG répétés. En outre, l’épuisement de cette protéine ne semble pas avoir trop d’effets secondaires néfastes, du moins dans des modèles MH. Le laboratoire de Sarah utilise des ASOs pour diminuer les taux de la protéine MSH3, le même type de médicaments que certaines compagnies (comme la compagnie Roche) utilisent pour diminuer la huntingtine. Lorsqu’ils diminuent les taux de la protéine MSH3, cela a ralenti l’expansion somatique. Lorsqu’ils ont complètement supprimé la protéine MSH3, les répétitions CAG devenaient plus petites. Cela n’a pas affecté d’autres protéines de réparation de l’ADN, ce qui est une nouvelle positive pour la découverte de médicaments MSH3.

Presque tout ce travail a été effectué dans des cellules nerveuses en culture créées à partir d’un échantillon de sang généreusement donné par un jeune patient avant qu’elles ne meurent, que Sarah a traité. Ces découvertes et beaucoup d’autres n’auraient pas été possibles dans le cadre de l’expansion somatique sans le dévouement des familles MH et leur volonté de participer à la recherche. L’équipe de Sarah poursuit ces travaux sur un modèle murin pour déterminer comment leurs médicaments ASOs MSH3 se comportent dans un système plus complexe.

Ricardo Mouro : Etudier les gènes de réparation de l’ADN en tant que cibles potentielles

Ricardo Mouro est basé au Massachusetts General Hospital & Harvard Medical School. Son équipe étudie également l’expansion somatique. Les patients présentant une instabilité accrue commencent à présenter très tôt des symptômes. Les gènes qui influencent le début d’apparition des symptômes sont connus sous le nom de modificateurs génétiques. Ricardo, et d’autres, testent la théorie selon laquelle la modification des taux de ces modificateurs peut retarder ou stopper l’apparition de la maladie de Huntington.

Ricardo utilise la technologie CRISPR pour modifier les taux de ces modificateurs chez des modèles murins MH. Il a dépisté 60 gènes différents chez les souris – c’est beaucoup de travail. Ce que tout ce travail a découvert est que les gènes de réparation de l’ADN ont un effet important sur la longueur des répétitions CAG. Cela confirme ce que beaucoup d’autres chercheurs dans ce domaine ont découvert. Chaque fois que les résultats sont répliqués dans divers laboratoires à travers le monde, cela renforce la confiance du domaine dans ces données.

Il s’est ensuite penché sur les cellules humaines en culture pour confirmer leurs propres données et celles des autres. Ils ont constaté que la diminution de la protéine MSH3 ralentissait l'ampleur de l'expansion et que la diminution de la protéine FAN1 l’augmentait. Ils ont également constaté que la réduction des taux de MLH3 et PMS1 stoppait les expansions. Ricardo vérifie également ces cibles modificatrices dans d’autres maladies. La maladie de Huntington n’est pas la seule maladie affectée par l’expansion somatique. Il examine donc les cibles qu’il a identifiées dans le cadre de maladie de Huntington chez des souris modélisant d’autres maladies, telles que l’ataxie de Friedreich.

Cibler la même protéine, impliquée dans plusieurs maladies, profite non seulement à un plus grand nombre de personnes mais pourrait accélérer le recrutement pour des essais et le développement de médicaments. Mais avant de prendre de l’avance, ces cibles doivent être davantage testées afin de s’assurer qu’elles ont les effets que l'on souhaite ! Il y a un point dont les chercheurs doivent avoir conscience : les gènes de réparation de l’ADN sont également impliqués dans le cancer. Ricardo en est conscient et choisit des cibles médicamenteuses potentielles présentant les risques les plus faibles de provoquer un cancer chez l’homme.

L’une des cibles à laquelle l’équipe de Ricardo s’est particulièrement intéressée est appelée MLH3. Ils ont réalisé des études détaillées pour voir exactement quelle partie du gène MLH3 est responsable de l’expansion somatique dans le cadre de la MH. Savoir exactement quelle partie du gène est responsable de l’influence sur la longueur CAG permet aux chercheurs de connaître l’emplacement qu’ils auraient besoin de cibler s’ils mettaient au point un médicament contre MLH3.

Ricardo a pu, à l’aide de techniques génétiques, mettre au point des cellules qui produisent une version de MLH3, laquelle exclut la partie du code qui entraîne l’expansion de répétitions CAG. Lorsqu’il a réalisé cela, il a été capable de supprimer les expansions de triplets CAG répétés. Il travaille maintenant pour utiliser la technologie CRISPR afin de modifier une seule lettre dans la séquence de MLH3. Il s’agit d’une approche précise qui empêchera MLH3 d’augmenter le nombre de CAG tout en laissant tranquille le reste des fonctions de MLH3.

Ceci est important car les protéines ont beaucoup de fonctions différentes dans les cellules. Cibler une seule fonction réduit les risques d’avoir des conséquences inattendues. Quelque chose de très importante pour la mise au point de médicament. Les prochaines étapes de Ricardo consistent à utiliser ses nouvelles approches CRISPR pour modifier MLH3 chez les souris et dans les cellules humaines en culture. Pour cela, celui-ci a récemment obtenu une subvention de 1.000.000 de dollars de la Fondation des maladies héréditaires !

Karen Usdin : l’expansion somatique dans les autres maladies

Karen Usdin, de l’Institut National de la Santé, a présenté les travaux de son équipe qui étudie l’expansion somatique dans différents types de maladies causées par des répétitions ADN, au-delà de la maladie de Huntington. Il existe de nombreuses maladies causées par des séquences ADN répétitives. L’équipe de Karen s’est principalement concentrée sur l’une de ces maladies appelée syndrome de l’X fragile, laquelle est causée par une séquence CGG répétitive. Toutefois, elle a commencé également à se concentrer sur la maladie de Huntington. 

Le syndrome de l’X fragile a également une expansion somatique contrôlée par des gènes de réparation de l’ADN. Karen a utilisé des souris modélisant ce syndrome afin d’identifier quels gènes de réparation de l’ADN sont importants pour ce processus dans cette maladie. Elle s’est concentrée sur des parties du mécanisme de réparation de l’ADN appelées complexes MutL.

Son laboratoire a éliminé une pièce du complexe MutL, appelé PMS2. La diminution des taux de PMS2 a stoppé les expansions de répétitions dans des cellules humaines et chez des souris atteintes d’autres maladies génétiques. Karen a constaté des résultats similaires avec une autre partie du complexe MutL, appelée PMS1. La diminution des taux de PMS1 a réduit les expansions dans le cadre du syndrome de l’X fragile. Combiné avec des données d’autres maladies, cela suggère que PMS1 jour un rôle dans l’expansion dans le cadre de maladies à répétitions.

Karen passe maintenant aux bonnes choses : ses travaux dans le cadre de la maladie de Huntington ! Elle a mis au point un modèle murin ayant à la fois la MH et le syndrome de l’X fragile. Avec cette souris, elle a été en mesure d’observer l’expansion de répétitions dans ces deux gènes en même temps. Elle souhaitait savoir si l’expansion d’un gène affecte l’expansion d’un autre gène. En termes simples : non. Les expansions du gène MH n’influencent pas le gène impliqué dans le syndrome de l’X fragile et vice versa.

Karen suggère que les expansions dépendent de l’équilibre entre différents types de mécanismes de réparation de l’ADN au sein de différentes cellules. 

Compagnie Rgenta Therapeutics : médicaments par voie orale ciblant la réparation de l’ADN.    

Le dernier intervenant de la journée est Travis Wager de la compagnie Rgenta Therapeutics qui a parlé des médicaments que son équipe développe, pouvant être administrés par voie orale afin de cibler le modificateur PMS1, avec pour objectif de ralentir l’expansion somatique dans des essais cliniques sur l’homme.

La compagnie Rgenta a passé ces quatre dernières années à réfléchir à la façon dont ils pourraient s’attaquer à des cibles considérées traditionnellement comme « indomptables ». D’autres ont essayé dans le passé de cibler, sans succès, des gènes contrôlant l’expansion somatique, tels que PMS1 et MSH3. Les médicaments de la compagnie Rgenta agissent comme des colles créant un lien plus fort entre les messages ARN pathogènes et les protéines qui s’y lient afin de modifier la façon dont les protéines sont produites ou de se débarrasser d’un message ou d’une protéine défectueux.

Travis a souligné les différentes maladies qu’ils tentent de cibler avec leurs médicaments contre les gènes qui contrôlent l’expansion somatique. Cela inclut la maladie de Huntington, la dystrophie myotonique, le syndrome de l’X fragile et l’ataxie de Friedreich : toutes des maladies à expansion de répétitions. L’intérêt de la compagnie Rgenta pour la maladie de Huntington est motivé par la disponibilité d’énormes quantités de données provenant à la fois des humains et des animaux, témoignage de la collaboration et du dévouement des scientifiques et des familles MH. Le domaine de la MH attire de nombreuses compagnies pour cette raison.

La compagnie Rgenta a ciblé PMS1 car les taux élevés de PMS1 chez l’homme sont associés à l’apparition des premiers symptômes MH. Grace aux souris, ils ont montré que la modification des taux de PMS1 semble sans danger et n’est pas associé au cancer. La compagnie a testé des milliers de substances chimiques différentes connues pour modifier les taux d’ARN, évalué ensuite quelles étaient les plus efficaces pour modifier les taux de PMS1, leur cible.

Leur molécule médicamenteuse, ciblant PMS1, est ce que l’on appelle un « modulateur d’épissage », agissant en modifiant la molécule de message PMS1, ce qui entraîne une diminution des taux de la protéine PMS1. Ils ont montré que leur médicament agit sur de nombreux modèles cellulaires et animaux différents. Ils ont ensuite testé leur médicament ciblant PMS1 sur des cellules MH en culture. En théorie, la diminution de la protéine PMS1 devrait réduire l’expansion somatique. Et c’est exactement ce qu’ils ont découvert ! La diminution de la protéine PMS1 d’environ 90% a essentiellement stoppé l’expansion somatique.

Le composé de la compagnie Rgenta semble également cibler uniquement les taux de la protéine PMS1 sans affecter d’autres protéines. Ils ont également partagé des données suggérant que le composé agit bien chez des modèles animaux et effectue du bon travail pour pénétrer le cerveau. La compagnie Rgenta ne dispose, pour le moment, que de données montrant que la diminution de PMS1 réduit les expansions somatiques sur des cellules en culture. Mais, ils avancent avec cette approche, prévoyant de tester leur médicament sur d’autres modèles de la MH. Cependant, il s’agit d’une nouvelle passionnante car cela signifie qu’il existe un autre médicament prometteur en préparation qui pourrait un jour arriver en clinique si les études sur les animaux continuent de s’avérer bonnes.

Traduction Libre (Dominique C . - Michelle D.)

Source :   - Article des Dr. Rachel Harding - Dr Sarah Hernandez et Dr. Léora Fox du 5 mars 2024

Conférence thérapeutique annuelle CHDI - Première session du 27 février 2024 Devoirs huntingtine – Enseigner de nouvelles astuces à un vieux dogme ? (recherche fondamentale) Mis en ligne le 15 mars 2024

La première session de la conférence est axée sur le gène huntingtin, lequel se développe et cause la maladie de Huntington. Elle a débuté avec Gill Bates qui a rappelé ce que nous connaissions sur la génétique de la MH, à savoir que la longueur des répétitions CAG dans le gène huntingtin détermine si les personnes développeront la MH. Plus récemment, l’allongement de la répétition CAG dans certaines cellules cérébrales, connu sous le nom d’expansion somatique, a été impliqué dans la progression de la maladie.

De nombreuses questions demeurent sans réponse s’agissant de la manière exacte selon laquelle l’expansion CAG entraîne la mort des cellules cérébrales. Cette session a abordé un large éventail d’approches aux niveaux épigénétique, ARN et protéique.

Karine Merienne : les étiquettes ADN dans le striatum

La première intervenante de la conférence était Karine Merienne de l’Université de Strasbourg qui nous a parlé de modifications dans certains types de marqueurs de la maladie Huntington associés au vieillissement. Karine a rappelé que la raison pour laquelle les cellules nerveuses du striatum sont si vulnérables à l’expansion CAG du gène huntingtin demeure un mystère. Une hypothèse qu’elle étudie porte sur les modifications dans la façon dont les gènes sont activés et désactivés.

Les recherches de Karine examinent comment des changements dits épigénétiques se produisent dans le cadre de la maladie de Huntington. Il ne s’agit pas de modifications dans le code ADN lui-même mais de certains marqueurs qui affectent la façon dont l’ADN est conditionné. Cela modifie à leur tour les gènes activés et désactivés, ce qui affecte les propriétés des cellules faisant d’une cellule nerveuse une cellule nerveuse ou d’une cellule cutanée une cellule cutanée.

Les marqueurs épigénétiques se modifient avec l’âge chez toutes les personnes et pas seulement chez les personnes atteintes de la MH. L’équipe de Karine a constaté que certains marqueurs épigénétiques sont altérés plus tôt chez des modèles murins de la MH. Ils ont été en mesure, à l’aide de technologies de pointe, d’observer les modifications apportées aux marqueurs au niveau de simples cellules cérébrales provenant d’une souris. Ils ont constaté qu’il manquait aux cellules nerveuses du striatum, la zone cérébrale vulnérable dans le cadre de la MH, un marqueur épigénétique important.

Cela fournit un aperçu de la raison pour laquelle les cellules du striatum pourraient être plus susceptibles de tomber malades chez des personnes atteintes de la MH. Peut-être que si on parvenait à corriger ces marqueurs épigénétiques, on pourrait à nouveau améliorer les cellules. 

Yinsheng Wang : les marqueurs chimiques font des ravages

Le prochain intervenant de la matinée était Yinsheng Wang de l’Université de Californie à Riverside, lequel étudie comment les molécules du message génétique sont modifiées avec des marqueurs chimiques dans le cadre de la maladie de Huntington et d’autres maladies CAG.

Les CAGs répétitifs dans le message du gène huntingtin peuvent être étiquetés avec des molécules supplémentaires. Au cours de la maladie de Huntington, des marqueurs supplémentaires peuvent, de manière inappropriée, recruter des protéines dans la cellule, les absorbant et les empêchant de remplir leur fonction normale. Il est intéressant de noter que ces modifications des marqueurs moléculaires du message huntingtin semblent apparaître le plus souvent dans le striatum des souris MH. Serait-ce une autre raison pour laquelle ces cellules cérébrales deviennent les plus malades ?

Des processus moléculaires spéciaux ajoutent ou suppriment ces marqueurs sur la molécule du message huntingtin. Yinsheng et ses collègues ont déterminé lequel de ces processus était responsable des modifications qu’ils pouvaient évaluer. S’ils supprimaient ce processus, les marqueurs de la molécule message redevenaient normaux.

Ils ont également constaté que les modifications dans les marqueurs moléculaires altèrent la capacité du message huntingtin à adhérer à une protéine appelée TDP-43, laquelle joue un rôle dans d’autres maladies neurodégénératives (comme la protéine huntingtine, la protéine TDP-43 peut également former des amas). La protéine, ainsi que ses répétitions CAG et marqueurs, peuvent affecter la formation de ces amas. Les données de cette équipe suggèrent que des répétitions expansées sur la molécule du message huntingtin ont conduit à l’agglutination de TDP-43.

Yinsheng explique une autre façon selon laquelle les marqueurs chimiques sur la molécule du message huntingtin peuvent faire des ravages dans la cellule : en provoquant le dysfonctionnement de la molécule de message et la production de protéines toxiques, cette dernière n’est pas censée coder. Peut-être que si on parvenait à restaurer la façon dont la molécule du message huntingtin est marquée par ces processus moléculaires, les cellules cérébrales seraient moins malades. Il s’agit d’une nouvelle voie intéressante pour la recherche sur la découverte de médicaments dans le cadre de la MH.

Jeff Carroll : à quel niveau devrions-nous descendre ?

Jeff Carroll de HDBuzz, dont le laboratoire est situé à l’université de Washington, a étudié la diminution de la huntingtine chez des modèles murins MH. Il s’interroge sur ce qu’il peut faire pour accélérer et améliorer les stratégies cliniques de diminution de la huntingtine. Une question majeure est de savoir dans quelle mesure réduire la huntingtine et dans quels types de cellules améliorer les symptômes de la MH sans effets négatifs.

Les questions clés, auxquelles l’équipe de Jeff tente de répondre, sont les suivantes : à quel point le niveau est-il trop bas pour réduire la huntingtine et jusqu’où devons-nous aller pour obtenir un effet positif ? Les expériences sur les souris ont montré que trop diminuer pourrait ne pas être bon. L’un des projets, sur lesquels le laboratoire de Jeff travaille, consiste à diminuer la huntingtine chez des souris adultes. Cela représente ce que les chercheurs font en clinique en donnant aux personnes adultes atteintes de la MH différents types de médicaments pour diminuer les taux de la protéine huntingtine.

Le laboratoire de Jeff a constaté que supprimer complètement la huntingtine dans le cerveau des souris n’était pas sans danger – celles-ci avaient littéralement des trous dans leur cerveau ! Bien entendu, la suppression complète de la huntingtine dans le cerveau humain n’est pas l’objectif des essais cliniques. L’astuce consistera probablement à trouver le bon équilibre. Jeff réitère que cela ne signifie pas que la diminution de la huntingtine est une mauvaise idée en soi, on doit simplement déterminer le niveau à atteindre.

On sait, grâce aux études génétiques, qu’une diminution de 50% (ce que visent la plupart des essais cliniques) semble être acceptable chez l’homme et les modèles animaux MH mais peut-être que descendre plus bas n’est pas une bonne idée. Une chose intéressante que le groupe de Jeff a notée est que la diminution de la huntingtine avec des médicaments ASOs chez les souris semble modifier l’instabilité somatique, l’expansion de la répétition CAG dans certaines cellules. Cela semble se produire dans le foie à des doses très élevées d’ASOs. Comprendre pourquoi c’est le cas a été très compliqué !

Plus important, des approches cliniques utilisant de plus faibles quantités de médicaments ASOs feraient-elles la même chose ? Il ne semble pas que ce soit le cas. Mais, c’est probablement une chose que les scientifiques devraient surveiller à l’avenir.

L’équipe de Jeff a ensuite examiné des approches sélectives de diminution – des thérapies ciblant uniquement la huntingtine toxique et laissant les niveaux de la huntingtine normale intacts. Ils ont à nouveau constaté que l’instabilité somatique semblait être bloquée par ces traitements – cela pourrait être bien d’avoir deux thérapies pour le prix d’une !

Dans l’ensemble, les travaux de Jeff nous aident à mieux comprendre ce que signifie la diminution de la huntingtine au niveau moléculaire, ce qui nous aidera à mieux comprendre ce qui se passe dans les essais cliniques en cours, ainsi que toutes les considérations supplémentaires auxquelles nous pourrions avoir besoin de réfléchir.

Ileana Cristea : la huntingtine et ses partenaires de danse

Ileana Cristea dirige un groupe de recherche à l’université Princetonoù ils étudient la protéine huntingtine et d’autres avec lesquelles elle aime cohabiter dans les cellules et la manière dont ces relations changent dans le cadre de la maladie de Huntington. Ces travaux s’inscrivent dans le domaine de la recherche « omique » où les chercheurs examinent les changements dans les protéines et la manière dont elles interagissent dans de nombreuses cellules, tissus et zones cérébraux. Il existe un énorme effort de collaboration.

L’intervention d’Ileana a porté sur le thème de la question de savoir pourquoi certaines cellules tombent malades dans le cadre de la MH alors que d’autres semblent aller bien. Son laboratoire examine l’emplacement des différentes protéines et celles qui cohabitent. Ils tentent de comprendre ce qui provoque la maladie et quelles sont les conséquences de la diminution des niveaux de la huntingtine avec des médicaments. Pour ce faire, ils étudient quelles protéines interagissent en présence et en l’absence de la huntingtine.

Ils ont découvert que dans les cellules de souris ne possédant pas la protéine huntingtine, les taux de toutes sortes de protéines ont été modifiés, ainsi que les protéines qui cohabitaient ensemble. Les changements les plus importants se sont produit dans les protéines avec des emplois dans la génération d’énergie et la réparation de l’ADN. L’étape suivante consistait à comprendre comment ces changements menaient à la maladie. Ils se sont donc concentrés sur le striatum des souris MH dans la mesure où il s’agit de la région la plus affectée dans le cadre de la MH.

Ils ont réduit une liste de protéines impliquées dans des fonctions cellulaires spécifiques qui pourraient fournir des indices sur ce qui ne va pas dans le cadre de la MH. Après avoir observé une vue d’ensemble des réseaux qui interagissent, ils ont confirmé certains de leurs « succès » en collaboration avec des scientifiques travaillant sur d’autres modèles et techniques, tels que les cellules et les mouches à fruits. Dans différents types de cellules, différentes protéines de la huntingtine sont modifiées, ce qui pourrait, encore une fois, expliquer pourquoi différentes cellules sont affectées de différentes manières dans le cadre de la MH.

L’équipe d’Ileana peut non seulement déterminer avec quelles protéines la huntingtine cohabite mais également à travers quelles surfaces elles pourraient toutes se lier, donnant ainsi une vue moléculaire très détaillée de ce qui se passe dans le cadre de la MH. Bien que ce type d’étude puisse paraître granulaire, cela est en fait très important pour nous aider à comprendre exactement ce qui ne va pas dans le cadre de la MH. Cela nous aide également à identifier de nouveaux gènes et nouvelles protéines qui pourraient constituer de bonnes cibles pour les futurs efforts de découverte de médicaments.

Tony Reiner : les modèles d’amas de huntingtine

Le dernier intervenant de la matinée est Tony Reiner, basé  au Health Science Center de l’université de Tennessee. Son équipe a étudié l’emplacement de la forme pathologique de la protéine huntingtine dans les cerveaux de l’homme et des souris.

Tony a tout d’abord rappelé les parties spécifiques du cerveau qui sont les plus vulnérables dans le cadre de la maladie de Huntington. Le striatum, situé au centre même du cerveau, est l’une des régions cérébrales les plus affectées mais les cellules nerveuses du cortex et du thalamus sont également affectées. Les régions cérébrales qui produisent une grande quantité de protéine huntingtine ne sont pas nécessairement celles les plus affectées dans le cadre de la MH. La huntingtine ordinaire se trouve en réalité partout, cela ne semble donc pas expliquer pourquoi les cellules dans le striatum sont si vulnérables.

Les protéines huntingtine se déclinent en de nombreuses formes différentes – expansées, fragmentées, agglutinées et autres. L’équipe de Tony utilise des anticorps comme outils afin de visualiser les différentes formes de la protéine huntingtine dans le cerveau. Ils ont commencé en regardant dans le cerveau des souris MH et ont essayé de faire correspondre cela avec des tissus de personnes atteintes de la MH ayant fait don de leur cerveau à la recherche après leur décès. Cet acte altruiste a été essentiel pour générer des données permettant de savoir ce qui passe dans le cerveau humain avec la maladie Huntington.

Les chercheurs peuvent évaluer de nombreux changements dans les cellules cérébrales au fil du temps mais on ne sait pas encore très clairement quels sont les changements rendent les cellules malades. Les travaux de Tony montrent que l’augmentation des amas de protéines et d’autres évaluations ne semblent pas toujours correspondre avec les cellules qui, on le sait, tombent malades. Les travaux du laboratoire de Tony et d’autres s’intéressent vraiment à ces évaluations au niveau des différents types de cellules, ce qui pourrait, un jour, nous aider à mieux comprendre les causes et les effets. 

Traduction Libre (Dominique C . - Michelle D.)

Source :   - Article des Dr. Rachel Harding - Dr Sarah Hernandez et Dr. Léora Fox du 5 mars 2024