Nouvel outil intéressant de diminution de la huntingtine Nouveaux travaux intéressants de SangamoTx et de la fondation CHDI portant sur la diminution de la huntingtine à l'aide de "doigts de zinc" pour bloquer l'expression du gène huntingtin mutant. Mise en ligne le 7 août 2019

Un nouvel outil intéressant dans la lutte contre la maladie de Huntington vient d’être décrit. Un groupe international de scientifiques a mis au point un nouveau moyen ciblé pour diminuer les taux de protéine huntingtine mutante.

Génétique de la huntingtine : du gène à la protéine

Une modification génétique, ou mutation, de l’ADN d’un gène spécifique est responsable de la maladie de Huntington.
Les scientifiques appellent le gène huntingtin. Comme tous les autres fragments d’ADN situés dans nos cellules, le gène huntingtin est composé de quatre lettres chimiques, lesquelles se répètent selon des schémas uniques qui leurs confèrent leurs fonctions uniques.

Les noms chimiques de ces quatre lettres de l’ADN sont désignés par des abréviations, ‘A’, ‘C’, ‘T’ et ‘G’.
Chaque cas de MH est causé par une expansion d’un long fragment des lettres ‘C-A-G’ de l’ADN situé au tout début du gène huntingtin. Chez la plupart des personnes (celles chez lesquelles la MH ne se développera pas), ce code ‘C-A-G’ est répété environ 20 fois pour des raisons que les scientifiques ne comprennent toujours pas totalement.

La maladie de Huntington survient lorsqu’une personne hérite d’une expansion des triplets ‘C-A-G’, la maladie apparaissant inévitablement chez les personnes ayant hérité 40, ou plus, répétitions ‘C-A-G’. Notez que tout le monde a deux copies différentes du gène huntingtin, une héritée de la mère et une du père. La grande majorité des patients MH possède une copie normale avec un faible nombre de ‘C-A-G’ et une copie mutante avec un nombre élevé de ‘C-A-G’.

La plupart des gènes, y compris le gène huntingtin, sont utilisés par les cellules comme manuels d’instructions pour la fabrication de protéines (minuscules machines moléculaires utiles aux cellules pour effectuer leur travail). Ainsi, dans les cellules des personnes ayant la mutation MH, il existe deux versions différentes du gène huntingtin, et leurs instructions indiquent à la cellule de fabriquer deux versions différentes de la protéine huntingtine.

Diminution de la huntingtine

Actuellement, l’un des principaux objectifs de la recherche mondiale sur la MH consiste à déterminer si les stratégies de "diminution de la huntingtine" pourraient constituer des traitements efficaces pour la MH. Le but des traitements de diminution de la huntingtine est de stopper, ou de ralentir, le rythme auquel les cellules utilisent les informations contenues dans le gène huntingtin pour produire la protéine huntingtine.

Des études chez l’animal suggèrent que si on peut réduire la quantité de protéines huntingtine produite à partir du gène huntingtin mutant, on pourrait espérer réduire les symptômes de la MH. Un certain nombre de compagnies pharmaceutiques utilisent une large gamme d’approches pour réduire la production de huntingtine en tant que nouveaux traitements potentiels pour la MH.

Et maintenant, ZFPs

La compagnie de biotechnologie Sangamo Therapeutics travaille depuis un certain nombre d’années sur un autre moyen de diminution des protéines : en contrôlant si un gène est activé ou désactivé.  Leur technologie repose sur des petites machines moléculaires appelées facteurs de transcription de type protéine à doigts de zinc. C’est un terme difficile à retenir, alors on les appellera simplement ZFPs en abrégé. Tout comme les autres technologies de diminution de la huntingtine décrites précédemment, l’objectif des chercheurs utilisant les ZFPs dans le cadre de la MH est de réduire les taux de huntingtine dans les cellules.

Bien que l’idée de base soit la même, les ZFPs fonctionnent d’une manière tout à fait unique par rapport aux technologies de diminution de la huntingtine existantes. Les médicaments de diminution de huntingtine existants agissent en ciblant une étape intermédiaire située entre la lecture des informations contenues dans le gène huntingtin à partir de l’ADN et la production de la protéine huntingtine. Les informations contenues dans les gènes sont d’abord lues à partir de l’ADN, puis copiées dans un langage apparenté appelé ARN et ensuite traduites dans le langage des protéines. Ce message ARN intermédiaire est la cible des médicaments de diminution de la huntingtine, actuellement en clinique.

Mais les ZFPs, comme ceux développés par la compagnie Sangamo et ses collaborateurs, agissent de manière très différente. Nos cellules contiennent un certain nombre de protéines, notamment de minuscules pinces dont la forme permet de saisir des séquences d’ADN spécifiques et de s’y lier.

Des ZFPs pour la maladie de Huntington ?

Pendant de nombreuses années, les chercheurs ont travaillé à la compréhension des ZFPs naturels en espérant pouvoir les reprogrammer afin de les lier à de nouvelles séquences d’ADN spécifiques. La compagnie Sangamo a été le chef de file dans ce domaine, et a développé une sorte de kit d’outils de ZFPs personnalisés pouvant cibler presque toutes les séquences d’ADN.

Pourquoi faire cela, quel est l’intérêt de fabriquer des pinces personnalisées pour les lier à l’ADN ? Eh bien, il s’avère que l’on peut attacher diverses charges à ces pinces, et certaines d’entre elles font des choses très intéressantes à l’ADN auquel elles se lient. A titre d’exemple, les chercheurs savent qu’ils peuvent fusionner une sorte de signe d’arrêt cellulaire avec des doigts de zinc afin d’empêcher la cellule d’activer le gène ciblé.

Une publication récente décrit les travaux de la compagnie Sangamo visant à développer des ZFPs pour une utilisation dans le cadre de la maladie de Huntington, en collaboration avec la fondation CHDI et un certain nombre de chercheurs MH dans le monde entier. Après un laborieux effort de criblage, ils ont été en mesure de développer de nouveaux ZFPs se liant au gène huntingtin, dans l’ADN, et bloquant son activation. Ainsi, contrairement aux approches qui ciblent l'ARN huntingtin, les cellules traitées avec des ZFPs n’activent jamais en premier lieu le gène huntingtin.

Mieux encore, l’équipe a pu développer des ZFPs pouvant interrompre uniquement l’expression de la copie mutante du gène huntingtin, sans intervenir sur la copie normale. La compagnie Sangamo a testé leur capacité à faire la distinction entre l’une des plus petites tailles de CAG, responsable de la MH chez l’homme (38 répétitions CAG), sans intervenir sur la copie normale du gène huntingtin.

Résultats prometteurs chez la souris

Après avoir prouvé dans des cellules que leurs nouveaux ZFPs pouvaient spécifiquement bloquer la huntingtine mutante, l’équipe a ensuite réalisé plusieurs études sur l’animal, très bien menées, afin de voir si leur outil pourrait être utile dans le cerveau d’animaux porteurs de mutations semblables à celle de la MH. Pour être exhaustifs, ils ont testé deux modèles d’animaux MH différents, l’un avec des symptômes évoluant très rapidement et l’autre avec des changements plus subtils à long terme.

Dans les deux cas, l’administration du ZFP dans le cerveau des souris a entraîné une réduction de la protéine huntingtine. Celle-ci a également été utile pour certains symptômes ressentis par ces souris, lesquels ressemblent un peu à ceux que l'on observe chez les patients MH.

Il est relativement facile de tester des médicaments expérimentaux, comme celui-ci, chez les souris. Les chercheurs sont capables de prélever du tissu cérébral chez des animaux et de l’étudier de manière intensive mais des études similaires sont impossibles chez des patients MH. Dans la mesure où il est difficile d’interpréter sur l’homme des études réalisées sur des souris, l’équipe a réalisé une autre série d’expériences afin de déterminer si le traitement par ZFP a amélioré les résultats d’une manière permettant également de le mesurer chez l’homme.

En fait, en utilisant des techniques sophistiquées d’analyse du cerveau, l’équipe a pu constater des avantages du traitement par ZFP chez les souris MH. Ces techniques, bien établies, fonctionnent également sur l’homme, de sorte que si on veut tester les ZFPs dans le cadre d’études sur l’homme, on peut espérer rechercher des améliorations sans qu’il soit nécessaire de prélever des tissus.

Quels sont les risques et les avantages des ZFPs

Comme pour tous les autres traitements potentiels pour la MH, l’utilisation des ZFPs présente des avantages et des inconvénients.En théorie, il s’agit d’une bien meilleure approche pour stopper complètement la production de protéines d’un gène mutant, plutôt que d’essayer de nettoyer l’ARN et les protéines par la suite. Les chercheurs ne comprennent pas complètement quelles espèces d’ARN et de protéines ont des effets toxiques sur les cellules ; ainsi, stopper la production à la source semble être la meilleure approche.

En outre, les données présentées par la compagnie Sangamo et ses collaborateurs montrent une très belle capacité à faire la distinction entre la copie normale du gène huntingtin et la copie mutante. Réduire au silence uniquement la copie mutante du gène huntingtin et épargner l’autre copie est en théorie préférable car on ne connaît toujours pas tous les risques associés à la diminution de la copie normale.

En revanche, les ZFPs développés par la compagnie Sangamo et ses collaborateurs sont des gènes eux-mêmes encodés par l’ADN, lesquels doivent être administrés à toutes les cellules que l’on souhaite traiter. L’utilisation de la délivrance de gènes pour traiter une maladie est généralement appelée thérapie génique. Pour être un traitement efficace pour la MH, la thérapie génique par ZFP nécessitera certaines interventions. L’ADN encodant pour les ZFPs doit être empaqueté dans un virus et injecté dans le cerveau.

Comme tout médicament, les ZFPs développés par la compagnie Sangamo et ses collaborateurs pourraient avoir des conséquences inattendues. Dans ce cas, la préoccupation la plus simple concernant les ZFP peut être qu’ils ciblent accidentellement d’autres gènes - en plus de la huntingtine - pour diminuer leur expression. L'équipe a mené des investigations assez détaillées sur cette possibilité dans des cellules, mais bien sûr, dans le cerveau, les choses pourraient être plus compliquées.

Le meilleur moyen de déterminer si ces ZFP sont aussi utiles qu’on le souhaiterait est de mener des études sur l'homme. Pour ce faire, la compagnie Sangamo a établi un partenariat avec le géant japonais du médicament Takeda qui dispose certainement de l'expertise et des ressources nécessaires pour mener de telles études.

Ce qu'il faut retenir

Cette nouvelle étude passionnante fournit une autre flèche dans le carquois des scientifiques alors que ceux-ci s'attaquent, dans des phases cliniques, à la diminution de la huntingtine. L'étude a été très bien menée et permet aux chercheurs d’envisager de tester les ZFPs dans des études cliniques sur l'homme. C’est très enthousiasmant de voir que de brillants scientifiques du monde entier continuent à développer de nouvelles approches pour traiter la MH.

Ces nouveaux ZFPs semblent offrir des avantages intéressants par rapport aux autres approches de diminution de la huntingtine et on attend avec impatience de les voir tester chez des patients atteints de MH. 

Traduction libre (Michelle D.)

Source :  - Article du Dr Jeff Carroll du 5 août 2019