Les mutations qui conduisent à l’atrophie musculaire peuvent être réparées avec l’éditeur de gènes CRISPR-Cas9. Une équipe dirigée par la chercheuse de l’ECRC, Helena Escobar, a maintenant introduit l’outil dans des cellules souches musculaires humaines pour la première fois en utilisant l’ARNm, découvrant ainsi une méthode adaptée aux applications thérapeutiques.
Ce n’est peut-être qu’un petit changement dans le génome, mais cette petite différence peut avoir des conséquences fatales : les dystrophies musculaires sont presque toujours causées par un seul gène défectueux. Aussi différentes que soient les mutations dans ce groupe d’environ 50 troubles, elles conduisent toutes finalement à un résultat très similaire.
En raison du défaut génétique, des changements se produisent dans la structure et la fonction musculaires, de sorte que les personnes atteintes subissent une atrophie musculaire progressive. »
Professeur Simone Spuler, Responsable du Laboratoire de Myologie, Centre de Recherche Expérimentale et Clinique
L’ECRC est une institution conjointe du Centre de médecine moléculaire Max Delbrück de Berlin de l’Association Helmholtz (MDC) et de la Charité – Universitätsmedizin Berlin. Cette condition peut être mortelle surtout si les muscles respiratoires ou cardiaques sont touchés.
La méthode a déjà fait ses preuves chez la souris
Les dystrophies musculaires sont actuellement incurables, et c’est exactement ce que Spuler et son équipe veulent changer. Leur dernier article, paru dans la revue Acides nucléiques de thérapie moléculaire, ouvre la voie à un essai clinique dans lequel une thérapie développée à l’ECRC sera testée pour la première fois sur des patients atteints d’amyotrophie héréditaire. Nous poursuivons depuis plusieurs années l’idée de prélever des cellules souches musculaires sur des patients malades, d’utiliser CRISPR-Cas9 pour corriger les gènes défectueux, puis de réinjecter les cellules traitées dans les muscles afin qu’elles puissent proliférer et former de nouveaux tissus musculaires », explique le Dr Helena Escobar, chercheuse postdoctorale dans le laboratoire de Spuler et avec son co-dernier auteur de l’article actuel.
Il y a quelque temps, les chercheurs ont pu montrer que la méthode fonctionnait chez des souris souffrant d’atrophie musculaire. « Pourtant, notre méthode avait un hic », dit Escobar, expliquant :. « Nous avons introduit les instructions génétiques pour l’éditeur de gènes dans les cellules souches à l’aide de plasmides – qui sont des molécules d’ADN circulaires à double brin dérivées de bactéries. » Mais les plasmides pourraient s’intégrer involontairement dans le génome des cellules humaines, lui aussi double brin, et entraîner alors des effets indésirables difficiles à évaluer. « Cela a rendu cette méthode inadaptée au traitement des patients », explique Escobar.
Correction ciblée des défauts génétiques
L’équipe s’est donc mise en quête d’une meilleure alternative. Ils l’ont trouvé sous la forme d’ARN messager (ARNm), une molécule d’ARN simple brin qui a récemment été acclamée en tant que composant clé de deux vaccins Covid-19. « Dans les vaccins, les molécules d’ARNm contiennent les instructions génétiques pour construire la protéine de pointe du virus, que l’agent pathogène utilise pour envahir les cellules humaines », explique Christian Stadelmann, doctorant au laboratoire de Spuler. Avec Silvia Di Francescantonio de la même équipe, il est l’un des co-auteurs principaux de l’étude. « Dans notre travail, nous utilisons des molécules d’ARNm contenant les instructions de construction de l’outil d’édition de gènes. »
Pour introduire l’ARNm dans les cellules souches, les chercheurs ont utilisé un processus appelé électroporation, qui rend temporairement les membranes cellulaires plus perméables aux molécules plus grosses. « Avec l’aide d’ARNm contenant l’information génétique d’un colorant fluorescent vert, nous avons d’abord démontré que les molécules d’ARNm pénétraient dans presque toutes les cellules souches », explique Stadelmann. Dans l’étape suivante, l’équipe a utilisé une molécule délibérément modifiée à la surface des cellules souches musculaires humaines pour montrer que la méthode peut être utilisée pour corriger les défauts génétiques de manière ciblée.
Un essai clinique est en préparation
Enfin, l’équipe a testé un outil similaire à l’éditeur de gènes CRISPR-Cas9 qui ne coupe pas l’ADN, mais le modifie uniquement à un endroit avec une précision extrême. « Cela nous permet de travailler avec encore plus de précision, mais cet outil n’est pas adapté à toutes les mutations qui causent la dystrophie musculaire », explique Stadelmann. Dans des expériences sur boîtes de Pétri, lui et son équipe ont maintenant pu montrer que les cellules souches musculaires corrigées sont tout aussi capables que les cellules saines de fusionner entre elles et de former de jeunes fibres musculaires.
« Nous prévoyons maintenant de lancer un premier essai clinique avec cinq à sept patients souffrant de dystrophie musculaire vers la fin de l’année », a déclaré Spuler. Le Paul-Ehrlich-Institut (PEI), l’Institut fédéral des vaccins et de la biomédecine, qui est chargé d’approuver l’essai clinique, a soutenu l’idée lors d’une réunion consultative, ajoute-t-elle. Bien sûr, on ne peut pas s’attendre à des miracles, explique le chercheur, ajoutant : « Les patients qui sont en fauteuil roulant ne se contenteront pas de se lever et de commencer à marcher après la thérapie. Mais pour de nombreux patients, c’est déjà un grand pas en avant lorsqu’un petit muscle qui est important pour améliorer à nouveau les fonctions de préhension ou de déglutition. L’idée de réparer des muscles plus gros, tels que ceux nécessaires pour se tenir debout et marcher, est déjà à l’étude. Pourtant, pour que cela devienne une thérapie du monde réel, les outils moléculaires devraient devenir si sûrs qu’ils pourraient être introduits sans aucune réserve – non seulement dans des cellules souches musculaires isolées, mais aussi directement dans le muscle dégénéré.
