Juni 2003

SCIENCE TALK «Thérapie génique somatique»

Mercredi 4 juin 2003, de 19 h 30 à environ 21 h 45. Maison des succulentes, Jardin botanique, Université de Berne, Altenbergrain 21, 3013 Berne

  1. Thérapie génique et recherche: où en sommes-nous aujourd'hui?
    Pr Sandro Rusconi, directeur du programme national de recherche 37 «thérapie génique somatique», Division de biochimie, Département de médecine, Université de Fribourg
  2. Thérapie génique des troubles circulatoires graves
    Pr Dr med. Iris Baumgartner, médecin-adjointe & cheffe du Service Recherche & Développement, Département d'angiologie, Division Coeur et Vaisseaux, Hôpital de l'Ile, Berne
  3. Succès et difficultés rencontrés lors de la thérapie génique d'enfants atteints de déficiences immunitaires congénitales
    Pr Dr med. Reinhard Seger, chef du Service d'immunologie/hématologie/GMO, Clinique universitaire de pédiatrie, Kinderspital Zürich

1. Thérapie génique et recherche: où en sommes-nous aujourd'hui?

Pr Sandro Rusconi
Directeur du programme national de recherche 37 «thérapie génique somatique»
Division de biochimie
Département de médecine
Université de Fribourg
Pérolles
CH-1700 Fribourg
Tél.: +41 26 300 86 56
Fax: +41 26 300 97 35
E-Mail: sandro.rusconi@unifr.ch


A l'école, on nous a appris qu'un gène correspond à une fonction, mais un gène c'est quoi, finalement? Un gène correspond à un segment d'ADN qui, par l'intermédiaire de RNA, contient l'information nécessaire pour produire une ou plusieurs protéines (p.ex. insuline, hémoglobine, etc.), qui finalement assumeront dans les cellules la ou les fonctions qui leur sont attribuées. Aujourd'hui on sait qu'un gène peut coder plusieurs fonctions alternatives. Donc, l'équation «1 gène = 1 fonction» n'est plus considérée comme représentative de la majorité des gènes. Cependant, il existe toujours des gènes qui semblent coder pour un seul produit comme par exemple l'insuline ou l'hémoglobine.

Q'est-ce qui vous fait affirmer que la thérapie génique est une conséquence logique du progrès en génie génétique? Depuis les années 80, on a commencé à utiliser les connaissances de la génétique moléculaire pour en faire un diagnostic précis de certaines maladies héréditaires. Cela à été le début de l'ère des «gènes comme sonde». Depuis les années 90, on a vu apparaître sur le marché des produits pharmaceutiques basés sur le génie génétique (insuline, facteurs de coagulation du sang, interféron, vaccins, …), cela a été le début de l'ère des «gènes comme usines». À partir de la fin du siècle passé, on est finalement entré dans l'ère des «gènes comme médicaments», c'est-à-dire le début de la thérapie génique. Cette phase représente donc une exploitation logique du savoir-faire précédent.

On a maintenant compris que dans la thérapie génique les gènes sont utilisés comme médicaments, mais comment cela peut-il fonctionner? Et puis, que veut dire «somatique» dans ce contexte? Transférer des gènes avec un but thérapeutique veut dire savoir faire «entrer» ces constructions artificielles (gènes recombinants) dans les noyaux des cellules d'un tissu pour remédier aux conséquences d'une maladie héréditaire ou acquise. Ce transfert peut être fait directement dans le corps (in vivo) ou «ex-vivo», c'est-à-dire sur des cellules isolées, traitées avec les vecteurs de transfert génique et ensuite réimplantées pour recoloniser le tissu concerné par la maladie. L'exemple classique de transfert ex-vivo se fait dans les cellules de la moelle osseuse pour lesquelles la technique d'extraction et de réimplantation est maîtrisée depuis plusieurs années.
Le transfert génique thérapeutique se veut «somatique» parce qu'il est ciblé sur les cellules «somatiques» qui ne contribuent pas à la formation des gamètes. Donc, ce transfert génique est destiné à ne pas laisser de traces dans les descendants de l'individu traité.

Lorsqu'on parle de «vecteurs» le discours devient difficile, pouvez-vous nous aider avec quelques explications? Ce n'est pas évident de faire entrer dans des cellules des molécules gigantesques telles que les fragments d'ADN (des gènes). Dans la thérapie génique un «vecteur» est un «véhicule» qui nous permet justement ce transfert de gènes. On dispose soit de substances biochimiques (aussi dites «non-virales», comme par exemple les liposomes) soit de systèmes basés sur des virus dont le génome à été modifié afin de porter le gène thérapeutique. La différence entre vecteurs viraux et non-viraux réside dans l'efficacité du transfert (entre 1'000 et 1'000'000 de fois moins efficace pour les vecteurs non-viraux).

On conclut à ce point qu'avec le transfert de gènes on peut traiter surtout des maladies qui sont causées par un défaut génique, c'est-à-dire des maladies héréditaires? Cela semble plausible, mais en vérité avec un transfert de gènes on peut très bien traiter des maladies acquises. Vous allez entendre à ce sujet Mme la Pr Iris Baumgartner. En ce qui concerne les maladies héréditaires, avant de faire des expérimentations sur les êtres humains, on a un grand avantage si on dispose d'un modèle animal de la maladie (par exemple obtenu avec un animal transgénique) qui permet à la fois de tester la méthode de transfert et son efficacité.

Est-ce que la thérapie génique somatique (TGS) a déjà fonctionné en clinique ou a-t-on seulement guéri des souris? Effectivement, même si on l'affirme souvent, cela n'est absolument pas vrai. Même si les succès en clinique ne sont pas trop nombreux, ils existent bien, et ils nous montrent que le principe fonctionne même avec les technologies actuelles qui, rappelons-le, ne sont pas encore complètement affinées. Vous allez entendre tout à l'heure deux exemples concrets de possibilités thérapeutiques avec transfert génique.

Les efforts de thérapie génique en Suisse sont-ils comparables à ceux qui se font dans le reste du monde? La TGS en Suisse a reçu beaucoup d'attention dans les années 1995-2000 comme dans le reste du monde. Pendant cette période environ 10% des quelque 25'000 patients traités de façon expérimentale provenaient d'essais menés en Suisse. Une partie de ces efforts faisait partie du programme national de recherche numéro 37 (www.unifr.ch/nfp37). À ce jour il y a une demi-douzaine de groupes de recherche en clinique qui s'occupent encore de TGS. En plus, il y a probablement une dizaine d'équipes en recherche fondamentale qui cherchent à résoudre différents problèmes de TGS (surtout le développement de nouveaux vecteurs).

Pouvez-vous nous donner un exemple d'une maladie dont le traitement a besoin d'un transfert efficace et permanent? L'exemple du Pr Reinhard Seger sera un excellent exemple d'une maladie héréditaire (immunodéficience) pour la correction de laquelle il faut disposer d'un transfert efficace et permanent (faisable dans les cellules souches du système immunitaire). Un exemple de succès dans une maladie de cette classe à été obtenu par l'équipe du Pr Alain Fischer à Paris.

Et, une maladie dont le traitement n'a pas besoin d'un transfert génique efficace et permanent? L'exemple qui sera présenté par Mme Baumgartner vous montrera une maladie (ischémie des membres inférieurs) dont le traitement avec transfert génique n'a besoin ni d'une grande efficacité ni de persistance. Au contraire, ce sont précisément l'inefficacité et le caractère éphémère du transfert génique qui permettent dans ce cas d'obtenir des résultats thérapeutiques satisfaisants avec un minimum d'effets secondaires.

Quelle est la vitesse de progrès actuel en TGS et quels sont les obstacles qui doivent être franchis? Actuellement, la TGS au niveau mondial subit une certaine stagnation à cause des effets secondaires graves qui se sont manifestés chez deux patients traités par l'équipe du Pr Alain Fischer. Selon moi, le fait que la TGS ait produit récemment ces effets secondaires importants est paradoxalement un bon signe, parce que cela montre que finalement on a atteint un niveau significatif d'efficacité de transfert. Cela n'est pas l'avis des autorités compétentes qui ont mis en suspens plusieurs essais, même certains très prometteurs. Les obstacles immédiats sont donc surtout d'ordre psychologique. Du point de vue technique, il y a de nouveaux vecteurs qui doivent encore être testés en clinique (comme par exemple ceux qui sont basés sur le virus HIV qui, chez le modèle animal, ont donné des résultats spectaculaires). En plus, dans les laboratoires académiques une quatrième génération de vecteurs qui devraient permettre l'insertion ciblée d'un gène thérapeutique est en gestation. Donc, la TGS est toujours en pleine évolution. Il faudra encore du temps et des ressources importantes pour obtenir des résultats encore plus encourageants.

Est-ce que les politiciens peuvent intervenir pour soutenir la TGS en Suisse? Oui, mais pas directement. Notre système politique devrait surtout veiller au maintien de la recherche fondamentale et diversifiée. C'est seulement en garantissant les ressources pour une recherche fondamentale avec peu de contraintes qu'on peut s'attendre à des résultats importants dans la recherche appliquée. Par exemple, la tendance actuelle à encourager la centralisation de la recherche scientifique dans deux pôles (Zurich et arc lémanique) ne semble pas aller dans la bonne direction de diversification nécessaire à un développement sain et équilibré de notre science. Les politiciens de bon flair devraient à mon avis s'opposer à ce type de raisonnement qui a montré toutes ses limites même au niveau économique.


2. Thérapie génique des troubles circulatoires graves

Pr Iris Baumgartner
Médecin-adjointe & cheffe du Service Recherche & Développement
Département d'angiologie
Division Coeur et Vaisseaux
Hôpital de l'Ile
CH-3010 Berne
Tél.: +41 31 632 42 37
Fax: +41 31 632 47 93
E-Mail: iris.baumgartner@insel.ch


Depuis plus de sept ans, des études cliniques de thérapie génique sont menées avec des facteurs de croissance angiogènes en vue d'améliorer la circulation sanguine dans les vaisseaux sténosés ou oblitérés. Chez les personnes en bonne santé, l'organisme est capable de former des vaisseaux de remplacement en cas d'artériosclérose. Ce rôle est assumé par des facteurs de croissance endogènes (protéines) qui stimulent la formation de nouveaux vaisseaux, assurant ainsi l'approvisionnement des tissus en oxygène et en nutriments. Chez les patients présentant des troubles circulatoires graves, la thérapie génique consiste à introduire dans la zone lésée le gène responsable de la formation des facteurs de croissance angiogènes. Pour ce faire, on utilise de minuscules fragments circulaires de matériel génétique (ADN plasmidiques) que l'on introduit soit dans le muscle (intramusculaire), soit dans la paroi artérielle (intra-artérielle). Dans les études contrôlées par placebo chez des patients atteints de cardiopathie coronarienne (sténose des coronaires), l'effet thérapeutique s'est avéré être cliniquement significatif. Il semble que l'on soit sur le point d'obtenir le même résultat dans les formes sévères d'artériopathie oblitérante périphérique (AOP), c'est-à-dire d'occlusion des artères de jambe.

L'ischémie chronique critique des extrémités (irrigation sanguine insuffisante des membres) constitue le stade terminal de l'artériopathie oblitérante périphérique, qui se caractérise par des douleurs au repos permanentes et la destruction des tissus. Le nombre annuel d'amputations dues à l'AOP est de 200 à 500 par million d'habitants. En d'autres termes, cela représente plus de 200'000 cas par an en Europe et aux Etats-Unis. Le traitement de choix est la revascularisation (rétablissement de la circulation sanguine locale) par pontage ou par angioplastie (intervention par cathéter), qui au demeurant est contre-indiquée chez 10-15% des patients. Le traitement faisant appel aux facteurs de croissance angiogènes ("angiogenèse thérapeutique") vise à l'amélioration non chirurgicale de l'irrigation sanguine. Ce concept est corroboré par des études récentes qui montrent que les patients âgés, les diabétiques et les patients atteints d'hypercholestérolémie (taux élevé de cholestérol dans le sang) présentent un manque de facteurs de croissance naturels, situation analogue à celle des diabétiques qui ont un manque d'insuline.

L'avantage de l'administration intramusculaire itérative de gènes de facteurs de croissance au moyen d'ADN plasmidique (transfert de gènes avec de l'ADN "nu", où les vecteurs de gènes ne sont pas des virus) réside dans la sécurité relative de cette forme de thérapie par rapport au traitement dans lequel les facteurs de croissance (c.à.d. sous forme de protéines) sont eux-mêmes administrés par perfusion. Une étude publiée dans la revue médicale "Nature Medicine" a montré que cette administration systémique de VEGF-A (un facteur de croissance vasculaire endothélial) favorise la progression de l'artériosclérose chez les animaux de laboratoire.

Différents facteurs de croissance angiogènes en sont actuellement au stade des essais cliniques (voir tableau). La thérapie génique avec le plasmide NV1FGF, au cours de laquelle l'ADN est injecté directement dans la musculature de la jambe ischémiée, en est au stade de développement le plus avancé. Les données précliniques documentent le haut degré de sécurité de cette construction génique. Une étude de phase I menée chez 51 patients atteints d'une ischémie chronique critique des extrémités et qui s'est achevée l'année dernière aux Etats-Unis a également confirmé cliniquement que le NV1FGF administré par voie intramusculaire est bien toléré, mais une très faible quantité d'ADN plasmidique est néanmoins restée un certain temps dans le sang circulant. Les résultats cliniques sont très prometteurs. Une diminution significative de la douleur au repos ainsi qu'une augmentation du taux d'oxygène cutané ont été observées chez les patients de l'étude. Après 6 mois, l'amputation avait pu être évitée chez 77% des patients. Une étude de phase II plus importante est maintenant menée en Europe afin de confirmer les données relatives à la sécurité et de prouver l'efficacité clinique de cette thérapie génique chez des patients atteints d'une AOP sévère.

Pour l'instant, le plus important est de procéder à une sélection convenable des patients. Les études entachées d'erreurs méthodologiques pourraient sonner le glas de cette thérapie de dernier recours en cas d'artériopathie oblitérante périphérique sévère. Les paramètres objectifs, tels que la guérison des membres lésés par une irrigation sanguine insuffisante ainsi que la prévention des amputations, sont un objectif louable qui, en raison du sombre pronostic de cette affection, justifient le risque d'effets indésirables du traitement par les facteurs de croissance angiogènes. Citons encore, parmi les risques encourus, la progression de l'artériosclérose ou l'instabilité des dépôts, la formation de vaisseaux sanguins dans les tumeurs ou la néoformation tumorale de tissu vasculaire par stimulation excessive.

Tableau synoptique des traitements des troubles circulatoires graves par la thérapie génique

Spécification Type d'essai Administration Dose Maladie Patients
Plasmide (VEGF165) pilote intra-artérielle 100µg - 1000µg AOP 12
Plasmide (VEGF165) pilote intramusculaire 1000µg - 8000µg + AOP 55
Plasmide (VEGF165) pilote intramyokardial 125µg - 250µg
250µg - 500µg
CP 20
13
Vecteur adénoviral (VEGF121) intramyokardial   4x108 - 4x1010 CP 21
Plasmide (VEGF-C) phase I intramusculaire 2000µg - 8000µg AOP 31 *(43)
Plasmide (VEGF-C) phase I intramyokardial 200µg - 2000µg CP 48 *(55)
Plasmide (FGF-1) phase I intramusculaire 500µg - 16'000µg AOP 51
Plasmide (FGF-1) phase II intramusculaire 4x4000µg AOP 60 *(120)
Vecteur adénoviral (VEGF121) pilote intramusculaire 4x1085 - 4x1010 AOP 15 *(18)
Vecteur adénoviral (HIF1alpha) phase I intramusculaire 1x108 - 1x1010 AOP 21 *(28)
Vecteur adénoviral (FGF-4) phase II intracoronarienne 4x1085 - 4x1010 CP 52 *(79)


CP: coronaropathie
AOP: artériopathie oblitérante périphérique
* y compris les traitements placebo
+ patient avec traitement bilatéral (2 x 4000 µg d'ADN plasmidique)

 


3. Succès et difficultés rencontrés lors de la thérapie génique d'enfants atteints de déficiences immunitaires congénitales

Pr Reinhard Seger
Chef du Service d'immunologie/hématologie/GMO
Clinique universitaire de pédiatrie
Kinderspital Zürich
Steinwiesenstrasse 75
CH-8032 Zurich
Tél.: +41 1 266 73 11
Fax: +41 1 266 71 71
E-Mail: reinhard.seger@kispi.unizh.ch


Les déficits immunitaires congénitaux sévères sont des affections héréditaires (génétiques) des cellules souches hématopoïétiques de la moelle osseuse. Ils sont souvent à l'origine de graves infections virales, fongiques ou bactériennes entraînant au cours des premières années de vie des lésions organiques irréversibles, une cachexie et la mort. Aujourd'hui, les déficits immunitaires congénitaux peuvent être corrigés en remplaçant les cellules souches malades par des cellules souches saines (p.ex. en procédant à une transplantation de moelle osseuse), à condition de trouver dans la fratrie du malade un donneur ayant les mêmes groupes tissulaires. Les trois quarts des enfants présentant ce déficit n'ont toutefois pas de frère ou soeur compatible. C'est pourquoi les familles concernées mettent tous leurs espoirs dans la correction génétique des cellules souches malades et donc dans la thérapie génique.

Lors de la thérapie génique, des cellules souches hématopoïétiques sont d'abord isolées à partir de la moelle osseuse facilement accessible du patient puis mises en contact, en laboratoire, avec des vecteurs de gènes (rétrovirus incapables de se reproduire) contenant une copie intacte (saine) du gène défectueux (voir schéma). Le vecteur de gènes s'arrime à la cellule souche et libère le gène thérapeutique à l'intérieur de la cellule. Le gène chemine jusque dans le noyau de la cellule souche et se niche dans un endroit facilement accessible du génome (chromosomes). Les cellules souches génétiquement corrigées sont alors réintroduites par perfusion dans l'organisme du patient. Lors des divisions cellulaires suivantes, le gène inséré sera dupliqué de la manière habituelle avec le matériel génétique et transmis à toutes les cellules filles. Dans le noyau de la cellule, le gène sera lu en permanence et la protéine thérapeutique qui faisait jusqu'alors défaut sera fabriquée en continu (par exemple la chaîne gamma c d'un récepteur pour les hormones thymiques, c.-à-d. des cytokines, en cas de déficit immunitaire combiné sévère). Ainsi, la cellule sera en mesure de fabriquer un récepteur de surface fonctionnel qui permettra la multiplication (prolifération) des globules blancs (lymphocytes) dans le thymus et finalement l'édification d'un nouveau système immunitaire.

Entre-temps, la correction a réussi chez 15 sur 17 nourrissons et enfants en bas âge atteints de deux formes différentes de déficit immunitaire qui eussent été fatales sans thérapie génique. Un système immunitaire fonctionnant normalement s'est développé chez ces enfants étaient jusqu'alors obligés de vivre sous une tente en plastique stérile pour être protégés des germes infectieux. Les infections graves préexistantes ont été jugulées, la croissance corporelle est redevenue normale et ces enfants ont pu reprendre une vie normale et même aller au jardin d'enfants. Toutefois, une maladie de type leucémique, ayant fort heureusement répondu au traitement, est survenue trois ans après la normalisation du système immunitaire chez deux enfants atteints du même déficit immunitaire. Cet échec montre que la thérapie génique peut avoir des effets secondaires imprévisibles, à l'instar de toute autre nouvelle thérapie efficace. Le rapport entre le bénéfice et un risque "acceptable" diffère d'une maladie à l'autre et doit être régulièrement pesé par des commissions d'experts.