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Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses
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Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses Principles of therapeutic approaches for mucopolysaccharidoses Disponible en ligne sur
C. Caillaud www.sciencedirect.com Service de biochimie, métabolomique et protéomique, hôpital Necker-Enfants malades (AP-HP), 149, rue de Sèvres, 75015 Paris, France INSERM U845, université Paris Descartes, Sorbonne Paris Cité, 12, rue de l’École-deMédecine, 75270 Paris cedex 06, France INSERM 1151, Institut Necker-Enfants malades (INEM), Département de Biologie Cellulaire, Bâtiment Lericle, 14 rue Maria Helena Vieira de Silva, 75993 Paris cedex 14, France
Résumé Les mucopolysaccharidoses (MPS) sont dues au déficit d’enzymes intervenant dans le catabolisme des glycosaminoglycanes (GAG) et elles sont caractérisées par des atteintes viscérales multiples impliquant souvent le système nerveux central. Malgré leur statut de maladie rare, elles bénéficient d’ores et déjà d’approches thérapeutiques. L’une d’elles est la thérapie substitutive qui consiste à apporter l’enzyme manquante sous la forme d’une molécule recombinante administrée par voie intraveineuse. L’efficacité de cette thérapie repose sur le recaptage des enzymes par les différents tissus par le biais des récepteurs mannose-6-phosphate. Elle est disponible actuellement pour les MPS I, II, VI et d’autres maladies pourraient y avoir accès dans le futur. Pour la MPS I, une autre alternative est la transplantation de cellules souches hématopoïétiques dont les indications doivent être parfaitement définies, notamment compte tenu des risques inhérents à la procédure. D’autres stratégies thérapeutiques innovantes sont actuellement explorées, telle que la thérapie par réduction de substrats basée sur l’utilisation d’inhibiteurs de la biosynthèse des GAG, (génistéine,…) qui permettraient de réduire l’accumulation des composés pathologiques et leurs conséquences au niveau des tissus. D’autres thérapies moléculaires pouvant avoir un effet chaperon ou permettant la translecture de codon stop sont également à l’étude. Enfin, la thérapie génique basée sur l’apport d’un gène normal par l’intermédiaire d’un vecteur viral soit directement, soit à l’aide de cellules génétiquement modifiées, pourrait être une méthode envisageable dans le futur (premiers essais cliniques en cours). © 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Summary Mucopolysaccharidoses (MPS) are caused by a deficiency of enzymes involved in the catabolism of glycosaminoglycans (GAGs) and are multisystemic diseases, often including the central nervous system. Despite their rare prevalence, specific treatments for MPS are available. One of them is enzyme replacement therapy, which provides the missing enzyme in the form of a recombinant protein administered intravenously. The effectiveness of this treatment relies on the enzymes being taken up by the different tissues via mannose-6-phosphate receptors. Treatment is currently available for MPS I, II and VI, and may be available for other forms of the disease in the near future. An alternative in MPS I is hematopoietic stem cell transplantation, the indications for which must be very clearly defined, particularly given the inherent risks of the procedure. Other new treatment strategies are currently being investigated, including substrate reduction therapy which uses GAG biosynthesis inhibitors (genistein,...), which reduces the accumulation of pathological compounds and their repercussions on tissues. Other molecular therapies using molecular chaperones or read-through molecules for stop codon mutations are also being studied. Finally, gene therapy, by introducing a normal gene sequence through a viral vector, either directly or using genetically modified cells, is a potential future method (the first clinical trials are undergoing). © 2014 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Correspondance. e-mail : [email protected] (C. Caillaud).
S39 © 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Archives de Pédiatrie 2014;21: S39-S45
C. Caillaud
Archives de Pédiatrie 2014;21: S39-S45
1. Introduction
anomalies géniques responsables de ces maladies peuvent ensuite être déterminées par séquençage des gènes correspondants. Des
Les mucopolysaccharidoses (MPS) appartiennent au groupe des mala-
modèles animaux existent pour la plupart de ces maladies. Il s’agit
dies de surcharge lysosomale. Elles sont dues au déficit d’enzymes
le plus souvent de modèles obtenus par invalidation génique chez la
impliquées dans la dégradation des glycosaminoglycanes (GAG) ou
souris (knock-out), mais parfois aussi de modèles spontanés (souris
mucopolysaccharides comprenant le dermatane sulfate, l’héparane
MPS VII, chien MPS I…) [2]. Depuis quelques années, des progrès
sulfate, le kératane sulfate et le chondroïtine sulfate. Il existe sept
considérables ont été faits dans la connaissance des mécanismes
MPS (I, II, III, IV, VI, VII, IX) parmi lesquelles certaines peuvent résulter
physiopathologiques de ces maladies [3]. Ceci a permis d’envisager
de déficits différents, comme la maladie de Sanfilippo ou la maladie
diverses stratégies thérapeutiques, dont certaines sont déjà dispo-
de Morquio, ce qui amène à onze le nombre d’entités individuali-
nibles et apportent des bénéfices substantiels aux patients, comme
sables au sein de ce groupe. Les MPS se caractérisent par une atteinte
la thérapie substitutive ou la transplantation de cellules souches
multiviscérale, incluant le système musculo-squelettique, le cœur, le
hématopoïétiques (Fig. 1). D’autres approches sont encore en
foie, la rate, le poumon, l’œil et parfois le système nerveux central.
développement comme l’utilisation d’inhibiteurs de la biosynthèse
Elles peuvent débuter à différents âges : parfois in utero (notamment
de substrat, les molécules chaperonnes ou la thérapie génique. Il est
la MPS VII), le plus souvent chez l’enfant avec une symptomatologie
à noter qu’un diagnostic précoce des MPS est indispensable afin de
assez spectaculaire, parfois chez l’adulte avec des signes plus discrets
permettre aux patients de bénéficier d’une intervention thérapeu-
et une évolution plus lente [1]. Le diagnostic de ces affections repose
tique rapide (qu’elle soit spécifique ou symptomatique), ceci dans le
sur la mise en évidence d’une accumulation de GAG dans les urines
but d’éviter les graves détériorations liées à l’évolution progressive
et sur la caractérisation du déficit enzymatique spécifique. Les
mais inéluctable de leur maladie.
Traitements Symptomatiques Conséquences au niveau tissulaire Thérapie substitutive Voie de biosynthèse GAG accumulé Voie de dégradation
Inhibiteurs/modulateurs de la biosynthèse des GAG
Enzyme déficiente
Produits de dégradation
Elimination
Thérapie génique
Greffe de moelle osseuse
Synthèse ou maturation anormale de l'enzyme
Molécules chaperonnes
Gène muté
Translecture de codons stop {PTC124, ...}
Recyclage
Figure 1. Thérapies actuelles et futures pour les mucopolysaccharidoses. Les voies de biosynthèse et de dégradation des glycosaminoglycanes, ainsi que le niveau d’action des différentes thérapies sont schématiquement représentés. Les thérapies actuelles sont indiquées par des flèches noires, les thérapies en devenir par des flèches en pointillé. La croix grise représente le blocage lié à la pathologie survenant sur la voie de dégradation des GAG, la croix noire symbolise le blocage artificiellement créé sur la voie de biosynthèse des GAG par le biais d’inhibiteurs moléculaires (génistéine…).
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Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses
2. Traitements symptomatiques
qui est un analogue de l’α L iduronidase humaine produit en cellules CHO [7]. L’efficacité de cette enzyme recombinante a
Compte tenu de la diversité des atteintes viscérales (liée au caractère
été démontrée lors d’essais cliniques incluant des patients de
ubiquitaire des enzymes déficientes dans les MPS), la prise en charge
phénotypes et d’âges différents. L’enzyme améliore notamment le
de ces maladies requiert une équipe multidisciplinaire, incluant
périmètre de marche et la capacité vitale forcée, elle diminue le
chirurgiens orthopédiques, neurochirurgiens, cardiologues, oto-rhino-
volume du foie et réduit les GAG urinaires [8]. Cependant, après
laryngologistes, kinésithérapeutes et autres. Les nombreuses compli-
administration intraveineuse, l’enzyme ne peut franchir la barrière
cations évolutives des MPS nécessitent notamment la mise en œuvre
hématoencéphalique (BHE), ce qui limite son efficacité au niveau
de procédures chirurgicales : interventions orthopédiques pour corriger
du système nerveux central chez les patients ayant une forme
les déformations squelettiques, décompression de la moelle épinière
précoce (maladie de Hurler).
cervicale, opération du canal carpien, mais aussi cure de hernie, remplacement de valve cardiaque… [4]. Ces opérations peuvent être à risque tant sur le plan anesthésique que chirurgical et elles doivent donc être
3.1.2. Mucopolysaccharidose de type II ou maladie de Hunter
réalisées dans des centres spécialisés ayant une bonne connaissance de
La MPS de type II dispose elle aussi depuis 2006 d’une thérapie subs-
ces maladies et de leurs complications [5].
titutive reposant sur l’idursulfase, qui est une iduronate sulfatase recombinante produite en cellule humaine. Cette enzyme possède classiquement des résidus mannose-6-phosphate permettant un
3. Traitements spécifiques actuellement disponibles
recaptage tissulaire, mais elle bénéficie également d’une modification post-traductionnelle qui consiste en une transformation de la cystéine 59 en formylglycine. Cette étape est indispensable à son
3.1. Thérapies substitutives
activité biologique, comme ceci est le cas pour l’ensemble des sulfatases (l’absence de cette modification chez l’homme est respon-
La thérapie substitutive (enzyme replacement therapy) consiste à
sable de la maladie d’Austin ou déficit multiple en sulfatases) [9].
apporter de façon exogène au patient l’enzyme manquante, ceci grâce
L’idursulfase a été testée dans le cadre d’essais cliniques incluant
à des perfusions intraveineuses toutes les une à deux semaines. L’effi-
des patients de différents âges au-dessus de 5 ans. Elle est efficace
cacité de cette approche repose sur le fait que les enzymes lysosomales
sur le périmètre de marche, mais aussi sur la taille du foie et sur la
bénéficient d’un système de sécrétion-recaptage. En effet, lors de leur
fréquence des infections respiratoires [10]. Par contre, il n’y a pas
synthèse, ces enzymes subissent des modifications post-traduction-
de bénéfice au niveau cognitif du fait de l’incapacité de l’enzyme à
nelles leur permettant d’exposer des résidus mannose-6-phosphate
passer la BHE.
qui sont reconnus par des récepteurs spécifiques présents dans les différents tissus [6]. Les enzymes utilisées en thérapie substitutive sont issues du génie génétique. Elles sont synthétisées soit dans des cellules
3.1.3. Mucopolysaccharidose de type VI ou maladie de Maroteaux-Lamy
de type CHO (Chinese hamster ovary), soit dans des cellules humaines
La MPS de type VI peut être traitée depuis 2005 par la galsulfase
après transfection de l’ADNc (ADN complémentaire) correspondant.
qui est une arylsulfatase B (ou N-acétylgalactosamine 4-sulfatase)
Ces cellules productrices étant de type eucaryote, elles sont capables
humaine produite en cellules CHO. Cette enzyme présente les
d’assurer le processus de maturation nécessaire à un recaptage tis-
mêmes modifications post-traductionnelles que l’idursulfase. L’en-
sulaire efficace du médicament présent dans la circulation sanguine.
zyme améliore la capacité à marcher et à monter les escaliers et
Le traitement est administré à vie, car les patients ne peuvent pas
elle réduit l’excrétion des GAG urinaires [11]. Elle apporte également
synthétiser l’enzyme du fait de l’existence de mutations délétères sur
un bénéfice au niveau pulmonaire, mais aussi sur la croissance chez
le gène responsable de sa production endogène. Des thérapies de ce
les jeunes patients.
type sont actuellement disponibles pour plusieurs MPS.
3.1.4. Autres mucopolysaccharidoses Une N-acétylgalactosamine-6 sulfatase (GALNS) recombinante a
3.1.1. Mucopolysaccharidose de type I ou maladie de Hurler/Scheie
récemment obtenu une autorisation de mise sur le marché aux États-Unis dans la MPS de type IVA ou maladie de Morquio de type A. Par ailleurs, une thérapie substitutive est en cours de déve-
La MPS de type I a été la première à bénéficier dès 2003 d’une
loppement (stade préclinique) pour la MPS de type VII ou maladie
thérapie substitutive basée sur l’utilisation de la laronidase
de Sly.
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C. Caillaud
3.2. Transplantation de cellules souches hématopoïétiques
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dans la maladie de Hunter (type II) et la maladie de MaroteauxLamy (type VI), du fait de la disponibilité d’une thérapie substitutive spécifique pour chacune de ces affections. Pour ce qui est de la
La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (TCSH)
maladie de Sanfilippo (type III), dont l’atteinte est principalement
permet elle aussi l’apport d’une enzyme active dans un organisme
neurologique, la greffe a été peu pratiquée, même si cette affection
qui en est dépourvu. Elle consiste à administrer par voie intra-
ne dispose par ailleurs d’aucun traitement.
veineuse la moelle histocompatible d’un donneur à un patient préalablement soumis à une myéloablation. Les cellules injectées s’implantent dans la moelle osseuse et deviennent une source de production de la protéine manquante qui est ensuite délivrée aux
4. Stratégies thérapeutiques en développement
différents tissus et organes par le biais du recaptage spécifique aux enzymes lysosomales. Cette approche a été très anciennement
Différentes thérapies moléculaires ou géniques sont actuellement
utilisée dans les MPS.
développées, en vue soit de pallier les limites des traitements existants, soit d’explorer d’autres pistes éventuellement prometteuses.
3.2.1. Mucopolysaccharidose de type I Depuis le premier succès obtenu en 1980, de nombreuses trans-
4.1. Thérapies moléculaires
plantations ont été réalisées dans la MPS de type I, soit avec des cellules souches issues de la moelle osseuse d’un donneur apparenté ou non, soit avec des cellules souches de sang de cordon.
4.1.1. Thérapies substitutives ciblées
Cette approche thérapeutique prolonge significativement la survie
Malgré des résultats très encourageants, les thérapies substitutives
des patients, elle réduit la surcharge au niveau des tissus (foie, voies
disponibles pour les MPS ont une efficacité relativement modeste
aériennes supérieures…) et l’excrétion de GAG dans les urines [12].
sur certains tissus comme l’os, ceci du fait d’un recaptage relative-
D’autre part, elle freine le déclin cognitif des patients, même s’ils
ment faible. Certaines modifications des enzymes recombinantes
conservent des difficultés d’apprentissage. Cette efficacité est liée
pourraient être envisagées dans le futur. Ainsi, il a été montré qu’un
au fait que les cellules dérivées du greffon se différencient en
couplage de l’enzyme à un oligopeptide acide se fixant avec une
cellules microgliales au niveau du cerveau et apportent localement
forte affinité à l’hydroxyapatite pourrait faciliter le recaptage osseux,
l’enzyme manquante. Les activités enzymatiques restaurées dans
notamment dans le modèle de la maladie de Morquio [14,15]. D’autre
les différents organes périphériques peuvent quant à elles résulter
part, l’une des principales limites des enzymes recombinantes est
soit de l’implantation locale de cellules dérivées du greffon (cellules
leur incapacité à passer la barrière hématoencéphalique (BHE), ce
de Kupffer dans le foie…), soit du recaptage des enzymes présentes
qui les rend peu efficaces dans les MPS avec atteinte neurologique.
dans la circulation dont le niveau est fonction du statut du donneur
Il a été montré chez la souris atteinte de MPS VII que l’utilisation
(normal ou hétérozygote). Il est à noter que certaines des mani-
de très fortes doses permet de passer la BHE [16]. Cependant, si elle
festations cliniques continuent cependant à évoluer, notamment
était utilisée et efficace chez l’homme, cette stratégie entraînerait
au niveau squelettique, cardiaque ou oculaire. Cette approche
une augmentation du coût du traitement, qui constitue déjà à
thérapeutique est actuellement recommandée avant l’âge de 2 ans
l’heure actuelle un frein à son utilisation dans certains pays. Une
chez les patients atteints de maladie de Hurler ayant un quotient
autre voie possible consisterait à administrer l’enzyme par voie
de développement ≥ 70 [12]. Elle peut cependant être limitée par
intrathécale, ce qui faciliterait l’accès de l’enzyme au tissu cérébral.
le manque de donneur compatible et elle présente des risques
Ceci a été utilisé avec succès dans différents modèles animaux, mais
non négligeables (rejet de greffe, réaction du greffon contre l’hôte,
encore relativement peu chez l’homme [17].
décès).
D’autres approches sont également envisageables basées sur un possible recaptage par une autre voie que le récepteur man-
3.2.2. Autres mucopolysaccharidoses
nose-6-phosphate. Ainsi, il a été montré qu’une β-glucuronidase
Les greffes de cellules souches hématopoïétiques ont été moins
modifiée chimiquement (PerT-GUS) afin d’éliminer le recaptage par
nombreuses dans les autres MPS et les résultats sont assez hétéro-
le mannose-6-phosphate est capable de corriger la surcharge au
gènes [13]. Dans la plupart des études, le bénéfice au niveau cognitif
niveau du SNC plus efficacement que la protéine native, ceci après
n’est souvent que partiel. Un élément important est la précocité de
administration chaque semaine pendant 3 mois chez la souris
la transplantation, sachant que certaines mucopolysaccharidoses
MPS VII [18]. À l’inverse, il est possible d’augmenter le recaptage
sont parfois diagnostiquées plus tardivement que le type I. Les
par les récepteurs mannose-6-phosphate grâce à une substance
indications de cette approche sont donc discutées au cas par cas
pharmacologique, telle que l’épinéphrine qui, lorsqu’elle est admi-
S42
Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses
nistrée conjointement avec la β-glucuronidase, restaure le transport
rition d’un codon stop prématuré qui entraîne soit la synthèse de
de cette enzyme à travers la BHE à un niveau identique à ce qui
protéines tronquées, soit plus souvent la dégradation des ARNm
existe chez le nouveau-né [19]. Enfin, certaines enzymes ont été
anormaux correspondants. Il a été montré in vitro que certains anti-
modifiées afin de permettre leur recaptage par d’autres récepteurs
biotiques de la famille des aminoglycosides, comme la gentamycine,
de la BHE. Ainsi, une α-L-iduronidase fusionnée avec l’extrémité
étaient capables de diminuer la fidélité de la traduction, permettant
C-terminale de la chaîne lourde d’un anticorps contre le récepteur
ainsi de restaurer la synthèse d’un minimum de protéine fonction-
à la transferrine a été administrée chez la souris MPS I permettant
nelle [29]. Dans la maladie de Hurler, la gentamycine est efficace
une réduction significative de la surcharge cérébrale [20]. Toutes ces
sur un grand nombre de mutations différentes, avec des résultats
modifications ont été testées dans des modèles murins, mais il reste
variables selon le type de codon stop [30], mais compte tenu de
maintenant à démontrer leur efficacité chez l’homme.
sa toxicité, son utilisation à long terme en clinique est peu envisageable. D’autres composés possédant des propriétés similaires
4.1.2. Thérapies par réduction de substrat
sur la traduction sont actuellement à l’étude, comme le NB54 ou
Une autre stratégie thérapeutique envisageable dans les MPS
le PTC124 [31,32].
consiste à inhiber la biosynthèse des substrats afin d’éviter leur accumulation excessive. L’idée est ici de créer un nouvel équilibre
4.1.4. Molécules chaperonnes
entre la production des GAG et leur dégradation, équilibre qui avait
Les molécules chaperonnes pourraient constituer une autre
été précédemment rompu du fait du déficit enzymatique. Il a ainsi
approche thérapeutique pour les MPS, comme pour les autres mala-
été montré que la rhodamine B, un composé chimique fluorescent,
dies lysosomales. L’idée est ici d’utiliser des composés capables de se
peut réduire l’accumulation des GAG en inhibant leur biosynthèse.
fixer à une enzyme mal conformée, rétentionnée dans le réticulum
Ceci a été démontré à la fois dans des cellules de patients atteints
endoplasmique, afin d’éviter sa dégradation par la voie du protéa-
de MPS, mais aussi chez la souris MPS IIIA après administration
some et de lui permettre un acheminement vers son lieu d’action,
intraveineuse [21]. La synthèse des GAG peut également être
le lysosome [33]. Il a été montré que des inhibiteurs compétitifs
inhibée par la génistéine, une isoflavone extraite du soja, qui agirait
réversibles ou des analogues de substrats peuvent agir comme des
par une voie dépendante de l’EGF (epidermal growth factor) [22]. Ce
chaperonnes. À certaines concentrations, ils pourraient se fixer sur
composé utilisé sur des fibroblastes de patients atteints de diverses
le site actif d’une enzyme, la maintenant dans une conformation
MPS a permis de réduire la synthèse des GAG et de normaliser la
qui la rendrait résistante à la dégradation. Un dérivé du galactose,
morphologie des cellules en microscopie électronique [23]. Après
le N-octyl-4-épi-β-valiénamine (NOEV), a été testé dans le déficit
administration par voie orale chez la souris MPS IIIB pendant
en β-galactosidase responsable de la gangliosidose à GM1 et de la
9 mois, la génistéine diminue les GAG et la neuroinflammation au
maladie de Morquio de type B (MPS IVB). Il a montré sa capacité
niveau du SNC et elle permet une amélioration des tests de com-
à inhiber la β-galactosidase in vitro et à l’inverse, à augmenter
portement [24]. Même si la génistéine semble traverser la BHE, ce
l’activité de cette enzyme lorsqu’il est utilisé à des concentrations
passage est modeste et d’autres composés de la même famille sont
basses [34]. Les molécules de ce type ont l’avantage d’être de
actuellement en cours d’étude [25]. Ces composés sont cependant
petite taille et de pouvoir passer la BHE, mais leur efficacité reste
non spécifiques et ils pourraient donc avoir une certaine toxicité
limitée et restreinte à certains patients présentant des mutations
chez l’homme. Aussi, d’autres stratégies plus spécifiques utilisant
particulières.
des siARN (small interfering RNA) ou des shRNA (short hairpin RNA) visant à inhiber plus particulièrement l’expression de certains gènes
4.2. Thérapie génique
impliqués dans la synthèse des GAG ont été explorées [26,27]. Elles ont confirmé l’intérêt de la réduction de substrat, notamment
La thérapie génique consiste à apporter dans l’organisme du sujet
dans les MPS avec accumulation d’héparane sulfate. Par ailleurs,
malade une version normale du gène qui va produire la protéine
des petites molécules capables de freiner la synthèse des glycanes
manquante et ainsi pallier l’insuffisance du gène résident altéré.
(hydrates de carbone liés aux glycoprotéines et protéoglycanes)
Les MPS sont de bons candidats pour une approche de transfert de
pourraient être utilisées dans le but de rendre les substrats plus
gène. En effet, d’une part les gènes responsables de ces maladies
facilement dégradables [28]. Elles pourraient constituer une autre
sont tous caractérisés, ce qui permet le développement de vecteurs
source de molécules thérapeutiques pour les MPS.
spécifiques et, d’autre part, des modèles animaux pertinents sont disponibles pour les expérimentations in vivo. Les enzymes défi-
4.1.3. Translecture de codons stop
cientes dans les MPS étant ubiquitaires, une des difficultés de cette
Dans les MPS comme dans d’autres maladies génétiques, certaines
stratégie pourrait être de devoir corriger l’ensemble des cellules de
mutations sont des anomalies de type non-sens générant l’appa-
l’organisme malade. En réalité, ceci peut ne pas être indispensable, S43
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les cellules avoisinantes ou à distance pouvant être corrigées après
cations en clinique [40,41]. D’autres approches sont également
recaptage des enzymes sécrétées par les cellules transduites (cross-
explorées afin de franchir la BHE, soit par des méthodes physiques,
correction) [6].
soit par modification des vecteurs en vue de leur ciblage sur des récepteurs spécifiques à la surface des cellules endothéliales
4.2.1. Méthodes de transfert de gènes
cérébrales [42]. Tout récemment, une équipe a développé un vec-
Il existe deux méthodes différentes de transfert de gènes qui
teur AAV codant une sulfamidase contenant le domaine de liaison
peuvent toutes deux être utilisées dans les MPS. Il s’agit soit de la
de l’apolipoprotéine B au récepteur des lipoprotéines de basse
greffe de cellules génétiquement modifiées, soit de l’administration
densité, ainsi qu’un peptide signal permettant une forte sécrétion
directe d’un vecteur viral dans l’organisme malade. La greffe de
de l’enzyme. Ce vecteur, administré par voie intraveineuse chez des
cellules génétiquement modifiées consiste à prélever des cellules
souris MPS IIIA, a permis de restaurer une activité sulfamidase
chez un patient, à les corriger à l’aide d’un vecteur à l’extérieur
significative dans le cerveau des souris après sécrétion dans la
de l’organisme, puis à les réinjecter. Cette technique est basée sur
circulation, puis passage par transcytose à travers la BHE via le
l’utilisation des vecteurs rétroviraux, et notamment lentiviraux
récepteur ApoB-LDLR [43]. Cette stratégie originale permettant la
(dérivés du virus VIH). L’avantage de cette approche est qu’elle per-
synthèse in situ dans l’organisme d’une enzyme capable de passer
met d’envisager des greffes autologues chez les patients, ce qui, par
la BHE pourrait être applicable à d’autres maladies atteignant le
comparaison à la greffe classique, résout le problème du manque
SNC [44]. Au total, l’utilisation des méthodes de transfert de gènes
de donneur compatible. Dans le cas de l’administration directe in
chez l’homme semble une stratégie thérapeutique envisageable
vivo, les vecteurs les plus utilisés sont les vecteurs adénoviraux et
dans les MPS, même si de nombreuses questions restent encore
AAV (adeno-associated virus). Plusieurs voies sont envisageables
ouvertes,
en fonction des organes à cibler : intraveineuse, intramusculaire, intracérébrale… Ainsi, l’administration de vecteurs viraux par voie
5. Conclusion
veineuse permet généralement une transduction efficace du foie qui peut alors synthétiser l’enzyme manquante et la distribuer aux
De nombreuses thérapies sont actuellement en développement
différents organes.
pour les MPS, certaines déjà applicables en clinique, d’autres encore à l’étude. Il est clair aujourd’hui que les choix thérapeutiques
4.2.2. Questions à résoudre
devront être discutés individuellement, en fonction de la sévérité
De nombreuses approches ont été testées dans les MPS en utilisant
de la forme clinique et du rapport bénéfice-risque pour le patient.
différents vecteurs (adénoviraux, rétroviraux, AAV), ainsi qu’un grand
Ces décisions thérapeutiques devront donc être prises dans un cadre
nombre de voies d’abord différentes, dans des modèles animaux allant
pluridisciplinaire, notamment au sein des centres de référence et
de la souris à des animaux de plus grande taille (chien, singe…) [35-
de compétences qui maillent maintenant le territoire français et
37]. Cependant, au cours des dernières années, les équipes impliquées
permettent un échange d’expérience ainsi qu’une homogénéisation
dans le domaine du transfert de gènes pour les maladies lysosomales
des pratiques.
ont dû explorer de nombreux points avant d’envisager une éventuelle application en clinique : choix du vecteur viral, voie d’administration,
Liens d’intérêts
problèmes immunologiques vis-à-vis du transgène ou du vecteur, stabilité de l’expression à long terme…
C. Caillaud : Interventions ponctuelles : activités de conseil (Bio-
Une des questions les plus difficiles à résoudre encore à l’heure
marin) ; Conférences : invitations en qualité d’auditeur (Biomarin,
actuelle, notamment dans certaines MPS, est de trouver un moyen
Genzyme, Shire) ; Activité éditoriale GNM Healthcare (Shire).
de corriger le système nerveux central dont l’accès est restreint par la BHE [38]. De nombreuses équipes ont exploré des approches utilisant l’administration intracérébrale par stéréotaxie [39]
Références
et des essais cliniques sont en cours chez l’homme (maladie de
[1]
Sanfilippo de type IIIA et B). L’injection par voie intraveineuse ne permet habituellement pas de corriger le SNC, sauf en cas d’administration en période néonatale, ce qui est une situation rare en clinique en l’absence de dépistage systématique à la naissance. Récemment, deux équipes ont montré qu’il était possible d’obtenir une transduction du SNC après injection intraveineuse d’un vecteur de sérotype AAV9, ce qui pourrait ouvrir la voie à des appliS44
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Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses
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Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses Principles of therapeutic approaches for mucopolysaccharidoses Disponible en ligne sur
C. Caillaud www.sciencedirect.com Service de biochimie, métabolomique et protéomique, hôpital Necker-Enfants malades (AP-HP), 149, rue de Sèvres, 75015 Paris, France INSERM U845, université Paris Descartes, Sorbonne Paris Cité, 12, rue de l’École-deMédecine, 75270 Paris cedex 06, France INSERM 1151, Institut Necker-Enfants malades (INEM), Département de Biologie Cellulaire, Bâtiment Lericle, 14 rue Maria Helena Vieira de Silva, 75993 Paris cedex 14, France
Résumé Les mucopolysaccharidoses (MPS) sont dues au déficit d’enzymes intervenant dans le catabolisme des glycosaminoglycanes (GAG) et elles sont caractérisées par des atteintes viscérales multiples impliquant souvent le système nerveux central. Malgré leur statut de maladie rare, elles bénéficient d’ores et déjà d’approches thérapeutiques. L’une d’elles est la thérapie substitutive qui consiste à apporter l’enzyme manquante sous la forme d’une molécule recombinante administrée par voie intraveineuse. L’efficacité de cette thérapie repose sur le recaptage des enzymes par les différents tissus par le biais des récepteurs mannose-6-phosphate. Elle est disponible actuellement pour les MPS I, II, VI et d’autres maladies pourraient y avoir accès dans le futur. Pour la MPS I, une autre alternative est la transplantation de cellules souches hématopoïétiques dont les indications doivent être parfaitement définies, notamment compte tenu des risques inhérents à la procédure. D’autres stratégies thérapeutiques innovantes sont actuellement explorées, telle que la thérapie par réduction de substrats basée sur l’utilisation d’inhibiteurs de la biosynthèse des GAG, (génistéine,…) qui permettraient de réduire l’accumulation des composés pathologiques et leurs conséquences au niveau des tissus. D’autres thérapies moléculaires pouvant avoir un effet chaperon ou permettant la translecture de codon stop sont également à l’étude. Enfin, la thérapie génique basée sur l’apport d’un gène normal par l’intermédiaire d’un vecteur viral soit directement, soit à l’aide de cellules génétiquement modifiées, pourrait être une méthode envisageable dans le futur (premiers essais cliniques en cours). © 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Summary Mucopolysaccharidoses (MPS) are caused by a deficiency of enzymes involved in the catabolism of glycosaminoglycans (GAGs) and are multisystemic diseases, often including the central nervous system. Despite their rare prevalence, specific treatments for MPS are available. One of them is enzyme replacement therapy, which provides the missing enzyme in the form of a recombinant protein administered intravenously. The effectiveness of this treatment relies on the enzymes being taken up by the different tissues via mannose-6-phosphate receptors. Treatment is currently available for MPS I, II and VI, and may be available for other forms of the disease in the near future. An alternative in MPS I is hematopoietic stem cell transplantation, the indications for which must be very clearly defined, particularly given the inherent risks of the procedure. Other new treatment strategies are currently being investigated, including substrate reduction therapy which uses GAG biosynthesis inhibitors (genistein,...), which reduces the accumulation of pathological compounds and their repercussions on tissues. Other molecular therapies using molecular chaperones or read-through molecules for stop codon mutations are also being studied. Finally, gene therapy, by introducing a normal gene sequence through a viral vector, either directly or using genetically modified cells, is a potential future method (the first clinical trials are undergoing). © 2014 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Correspondance. e-mail : [email protected] (C. Caillaud).
S39 © 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Archives de Pédiatrie 2014;21: S39-S45
C. Caillaud
Archives de Pédiatrie 2014;21: S39-S45
1. Introduction
anomalies géniques responsables de ces maladies peuvent ensuite être déterminées par séquençage des gènes correspondants. Des
Les mucopolysaccharidoses (MPS) appartiennent au groupe des mala-
modèles animaux existent pour la plupart de ces maladies. Il s’agit
dies de surcharge lysosomale. Elles sont dues au déficit d’enzymes
le plus souvent de modèles obtenus par invalidation génique chez la
impliquées dans la dégradation des glycosaminoglycanes (GAG) ou
souris (knock-out), mais parfois aussi de modèles spontanés (souris
mucopolysaccharides comprenant le dermatane sulfate, l’héparane
MPS VII, chien MPS I…) [2]. Depuis quelques années, des progrès
sulfate, le kératane sulfate et le chondroïtine sulfate. Il existe sept
considérables ont été faits dans la connaissance des mécanismes
MPS (I, II, III, IV, VI, VII, IX) parmi lesquelles certaines peuvent résulter
physiopathologiques de ces maladies [3]. Ceci a permis d’envisager
de déficits différents, comme la maladie de Sanfilippo ou la maladie
diverses stratégies thérapeutiques, dont certaines sont déjà dispo-
de Morquio, ce qui amène à onze le nombre d’entités individuali-
nibles et apportent des bénéfices substantiels aux patients, comme
sables au sein de ce groupe. Les MPS se caractérisent par une atteinte
la thérapie substitutive ou la transplantation de cellules souches
multiviscérale, incluant le système musculo-squelettique, le cœur, le
hématopoïétiques (Fig. 1). D’autres approches sont encore en
foie, la rate, le poumon, l’œil et parfois le système nerveux central.
développement comme l’utilisation d’inhibiteurs de la biosynthèse
Elles peuvent débuter à différents âges : parfois in utero (notamment
de substrat, les molécules chaperonnes ou la thérapie génique. Il est
la MPS VII), le plus souvent chez l’enfant avec une symptomatologie
à noter qu’un diagnostic précoce des MPS est indispensable afin de
assez spectaculaire, parfois chez l’adulte avec des signes plus discrets
permettre aux patients de bénéficier d’une intervention thérapeu-
et une évolution plus lente [1]. Le diagnostic de ces affections repose
tique rapide (qu’elle soit spécifique ou symptomatique), ceci dans le
sur la mise en évidence d’une accumulation de GAG dans les urines
but d’éviter les graves détériorations liées à l’évolution progressive
et sur la caractérisation du déficit enzymatique spécifique. Les
mais inéluctable de leur maladie.
Traitements Symptomatiques Conséquences au niveau tissulaire Thérapie substitutive Voie de biosynthèse GAG accumulé Voie de dégradation
Inhibiteurs/modulateurs de la biosynthèse des GAG
Enzyme déficiente
Produits de dégradation
Elimination
Thérapie génique
Greffe de moelle osseuse
Synthèse ou maturation anormale de l'enzyme
Molécules chaperonnes
Gène muté
Translecture de codons stop {PTC124, ...}
Recyclage
Figure 1. Thérapies actuelles et futures pour les mucopolysaccharidoses. Les voies de biosynthèse et de dégradation des glycosaminoglycanes, ainsi que le niveau d’action des différentes thérapies sont schématiquement représentés. Les thérapies actuelles sont indiquées par des flèches noires, les thérapies en devenir par des flèches en pointillé. La croix grise représente le blocage lié à la pathologie survenant sur la voie de dégradation des GAG, la croix noire symbolise le blocage artificiellement créé sur la voie de biosynthèse des GAG par le biais d’inhibiteurs moléculaires (génistéine…).
S40
Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses
2. Traitements symptomatiques
qui est un analogue de l’α L iduronidase humaine produit en cellules CHO [7]. L’efficacité de cette enzyme recombinante a
Compte tenu de la diversité des atteintes viscérales (liée au caractère
été démontrée lors d’essais cliniques incluant des patients de
ubiquitaire des enzymes déficientes dans les MPS), la prise en charge
phénotypes et d’âges différents. L’enzyme améliore notamment le
de ces maladies requiert une équipe multidisciplinaire, incluant
périmètre de marche et la capacité vitale forcée, elle diminue le
chirurgiens orthopédiques, neurochirurgiens, cardiologues, oto-rhino-
volume du foie et réduit les GAG urinaires [8]. Cependant, après
laryngologistes, kinésithérapeutes et autres. Les nombreuses compli-
administration intraveineuse, l’enzyme ne peut franchir la barrière
cations évolutives des MPS nécessitent notamment la mise en œuvre
hématoencéphalique (BHE), ce qui limite son efficacité au niveau
de procédures chirurgicales : interventions orthopédiques pour corriger
du système nerveux central chez les patients ayant une forme
les déformations squelettiques, décompression de la moelle épinière
précoce (maladie de Hurler).
cervicale, opération du canal carpien, mais aussi cure de hernie, remplacement de valve cardiaque… [4]. Ces opérations peuvent être à risque tant sur le plan anesthésique que chirurgical et elles doivent donc être
3.1.2. Mucopolysaccharidose de type II ou maladie de Hunter
réalisées dans des centres spécialisés ayant une bonne connaissance de
La MPS de type II dispose elle aussi depuis 2006 d’une thérapie subs-
ces maladies et de leurs complications [5].
titutive reposant sur l’idursulfase, qui est une iduronate sulfatase recombinante produite en cellule humaine. Cette enzyme possède classiquement des résidus mannose-6-phosphate permettant un
3. Traitements spécifiques actuellement disponibles
recaptage tissulaire, mais elle bénéficie également d’une modification post-traductionnelle qui consiste en une transformation de la cystéine 59 en formylglycine. Cette étape est indispensable à son
3.1. Thérapies substitutives
activité biologique, comme ceci est le cas pour l’ensemble des sulfatases (l’absence de cette modification chez l’homme est respon-
La thérapie substitutive (enzyme replacement therapy) consiste à
sable de la maladie d’Austin ou déficit multiple en sulfatases) [9].
apporter de façon exogène au patient l’enzyme manquante, ceci grâce
L’idursulfase a été testée dans le cadre d’essais cliniques incluant
à des perfusions intraveineuses toutes les une à deux semaines. L’effi-
des patients de différents âges au-dessus de 5 ans. Elle est efficace
cacité de cette approche repose sur le fait que les enzymes lysosomales
sur le périmètre de marche, mais aussi sur la taille du foie et sur la
bénéficient d’un système de sécrétion-recaptage. En effet, lors de leur
fréquence des infections respiratoires [10]. Par contre, il n’y a pas
synthèse, ces enzymes subissent des modifications post-traduction-
de bénéfice au niveau cognitif du fait de l’incapacité de l’enzyme à
nelles leur permettant d’exposer des résidus mannose-6-phosphate
passer la BHE.
qui sont reconnus par des récepteurs spécifiques présents dans les différents tissus [6]. Les enzymes utilisées en thérapie substitutive sont issues du génie génétique. Elles sont synthétisées soit dans des cellules
3.1.3. Mucopolysaccharidose de type VI ou maladie de Maroteaux-Lamy
de type CHO (Chinese hamster ovary), soit dans des cellules humaines
La MPS de type VI peut être traitée depuis 2005 par la galsulfase
après transfection de l’ADNc (ADN complémentaire) correspondant.
qui est une arylsulfatase B (ou N-acétylgalactosamine 4-sulfatase)
Ces cellules productrices étant de type eucaryote, elles sont capables
humaine produite en cellules CHO. Cette enzyme présente les
d’assurer le processus de maturation nécessaire à un recaptage tis-
mêmes modifications post-traductionnelles que l’idursulfase. L’en-
sulaire efficace du médicament présent dans la circulation sanguine.
zyme améliore la capacité à marcher et à monter les escaliers et
Le traitement est administré à vie, car les patients ne peuvent pas
elle réduit l’excrétion des GAG urinaires [11]. Elle apporte également
synthétiser l’enzyme du fait de l’existence de mutations délétères sur
un bénéfice au niveau pulmonaire, mais aussi sur la croissance chez
le gène responsable de sa production endogène. Des thérapies de ce
les jeunes patients.
type sont actuellement disponibles pour plusieurs MPS.
3.1.4. Autres mucopolysaccharidoses Une N-acétylgalactosamine-6 sulfatase (GALNS) recombinante a
3.1.1. Mucopolysaccharidose de type I ou maladie de Hurler/Scheie
récemment obtenu une autorisation de mise sur le marché aux États-Unis dans la MPS de type IVA ou maladie de Morquio de type A. Par ailleurs, une thérapie substitutive est en cours de déve-
La MPS de type I a été la première à bénéficier dès 2003 d’une
loppement (stade préclinique) pour la MPS de type VII ou maladie
thérapie substitutive basée sur l’utilisation de la laronidase
de Sly.
S41
C. Caillaud
3.2. Transplantation de cellules souches hématopoïétiques
Archives de Pédiatrie 2014;21: S39-S45
dans la maladie de Hunter (type II) et la maladie de MaroteauxLamy (type VI), du fait de la disponibilité d’une thérapie substitutive spécifique pour chacune de ces affections. Pour ce qui est de la
La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (TCSH)
maladie de Sanfilippo (type III), dont l’atteinte est principalement
permet elle aussi l’apport d’une enzyme active dans un organisme
neurologique, la greffe a été peu pratiquée, même si cette affection
qui en est dépourvu. Elle consiste à administrer par voie intra-
ne dispose par ailleurs d’aucun traitement.
veineuse la moelle histocompatible d’un donneur à un patient préalablement soumis à une myéloablation. Les cellules injectées s’implantent dans la moelle osseuse et deviennent une source de production de la protéine manquante qui est ensuite délivrée aux
4. Stratégies thérapeutiques en développement
différents tissus et organes par le biais du recaptage spécifique aux enzymes lysosomales. Cette approche a été très anciennement
Différentes thérapies moléculaires ou géniques sont actuellement
utilisée dans les MPS.
développées, en vue soit de pallier les limites des traitements existants, soit d’explorer d’autres pistes éventuellement prometteuses.
3.2.1. Mucopolysaccharidose de type I Depuis le premier succès obtenu en 1980, de nombreuses trans-
4.1. Thérapies moléculaires
plantations ont été réalisées dans la MPS de type I, soit avec des cellules souches issues de la moelle osseuse d’un donneur apparenté ou non, soit avec des cellules souches de sang de cordon.
4.1.1. Thérapies substitutives ciblées
Cette approche thérapeutique prolonge significativement la survie
Malgré des résultats très encourageants, les thérapies substitutives
des patients, elle réduit la surcharge au niveau des tissus (foie, voies
disponibles pour les MPS ont une efficacité relativement modeste
aériennes supérieures…) et l’excrétion de GAG dans les urines [12].
sur certains tissus comme l’os, ceci du fait d’un recaptage relative-
D’autre part, elle freine le déclin cognitif des patients, même s’ils
ment faible. Certaines modifications des enzymes recombinantes
conservent des difficultés d’apprentissage. Cette efficacité est liée
pourraient être envisagées dans le futur. Ainsi, il a été montré qu’un
au fait que les cellules dérivées du greffon se différencient en
couplage de l’enzyme à un oligopeptide acide se fixant avec une
cellules microgliales au niveau du cerveau et apportent localement
forte affinité à l’hydroxyapatite pourrait faciliter le recaptage osseux,
l’enzyme manquante. Les activités enzymatiques restaurées dans
notamment dans le modèle de la maladie de Morquio [14,15]. D’autre
les différents organes périphériques peuvent quant à elles résulter
part, l’une des principales limites des enzymes recombinantes est
soit de l’implantation locale de cellules dérivées du greffon (cellules
leur incapacité à passer la barrière hématoencéphalique (BHE), ce
de Kupffer dans le foie…), soit du recaptage des enzymes présentes
qui les rend peu efficaces dans les MPS avec atteinte neurologique.
dans la circulation dont le niveau est fonction du statut du donneur
Il a été montré chez la souris atteinte de MPS VII que l’utilisation
(normal ou hétérozygote). Il est à noter que certaines des mani-
de très fortes doses permet de passer la BHE [16]. Cependant, si elle
festations cliniques continuent cependant à évoluer, notamment
était utilisée et efficace chez l’homme, cette stratégie entraînerait
au niveau squelettique, cardiaque ou oculaire. Cette approche
une augmentation du coût du traitement, qui constitue déjà à
thérapeutique est actuellement recommandée avant l’âge de 2 ans
l’heure actuelle un frein à son utilisation dans certains pays. Une
chez les patients atteints de maladie de Hurler ayant un quotient
autre voie possible consisterait à administrer l’enzyme par voie
de développement ≥ 70 [12]. Elle peut cependant être limitée par
intrathécale, ce qui faciliterait l’accès de l’enzyme au tissu cérébral.
le manque de donneur compatible et elle présente des risques
Ceci a été utilisé avec succès dans différents modèles animaux, mais
non négligeables (rejet de greffe, réaction du greffon contre l’hôte,
encore relativement peu chez l’homme [17].
décès).
D’autres approches sont également envisageables basées sur un possible recaptage par une autre voie que le récepteur man-
3.2.2. Autres mucopolysaccharidoses
nose-6-phosphate. Ainsi, il a été montré qu’une β-glucuronidase
Les greffes de cellules souches hématopoïétiques ont été moins
modifiée chimiquement (PerT-GUS) afin d’éliminer le recaptage par
nombreuses dans les autres MPS et les résultats sont assez hétéro-
le mannose-6-phosphate est capable de corriger la surcharge au
gènes [13]. Dans la plupart des études, le bénéfice au niveau cognitif
niveau du SNC plus efficacement que la protéine native, ceci après
n’est souvent que partiel. Un élément important est la précocité de
administration chaque semaine pendant 3 mois chez la souris
la transplantation, sachant que certaines mucopolysaccharidoses
MPS VII [18]. À l’inverse, il est possible d’augmenter le recaptage
sont parfois diagnostiquées plus tardivement que le type I. Les
par les récepteurs mannose-6-phosphate grâce à une substance
indications de cette approche sont donc discutées au cas par cas
pharmacologique, telle que l’épinéphrine qui, lorsqu’elle est admi-
S42
Principes des approches thérapeutiques pour les mucopolysaccharidoses
nistrée conjointement avec la β-glucuronidase, restaure le transport
rition d’un codon stop prématuré qui entraîne soit la synthèse de
de cette enzyme à travers la BHE à un niveau identique à ce qui
protéines tronquées, soit plus souvent la dégradation des ARNm
existe chez le nouveau-né [19]. Enfin, certaines enzymes ont été
anormaux correspondants. Il a été montré in vitro que certains anti-
modifiées afin de permettre leur recaptage par d’autres récepteurs
biotiques de la famille des aminoglycosides, comme la gentamycine,
de la BHE. Ainsi, une α-L-iduronidase fusionnée avec l’extrémité
étaient capables de diminuer la fidélité de la traduction, permettant
C-terminale de la chaîne lourde d’un anticorps contre le récepteur
ainsi de restaurer la synthèse d’un minimum de protéine fonction-
à la transferrine a été administrée chez la souris MPS I permettant
nelle [29]. Dans la maladie de Hurler, la gentamycine est efficace
une réduction significative de la surcharge cérébrale [20]. Toutes ces
sur un grand nombre de mutations différentes, avec des résultats
modifications ont été testées dans des modèles murins, mais il reste
variables selon le type de codon stop [30], mais compte tenu de
maintenant à démontrer leur efficacité chez l’homme.
sa toxicité, son utilisation à long terme en clinique est peu envisageable. D’autres composés possédant des propriétés similaires
4.1.2. Thérapies par réduction de substrat
sur la traduction sont actuellement à l’étude, comme le NB54 ou
Une autre stratégie thérapeutique envisageable dans les MPS
le PTC124 [31,32].
consiste à inhiber la biosynthèse des substrats afin d’éviter leur accumulation excessive. L’idée est ici de créer un nouvel équilibre
4.1.4. Molécules chaperonnes
entre la production des GAG et leur dégradation, équilibre qui avait
Les molécules chaperonnes pourraient constituer une autre
été précédemment rompu du fait du déficit enzymatique. Il a ainsi
approche thérapeutique pour les MPS, comme pour les autres mala-
été montré que la rhodamine B, un composé chimique fluorescent,
dies lysosomales. L’idée est ici d’utiliser des composés capables de se
peut réduire l’accumulation des GAG en inhibant leur biosynthèse.
fixer à une enzyme mal conformée, rétentionnée dans le réticulum
Ceci a été démontré à la fois dans des cellules de patients atteints
endoplasmique, afin d’éviter sa dégradation par la voie du protéa-
de MPS, mais aussi chez la souris MPS IIIA après administration
some et de lui permettre un acheminement vers son lieu d’action,
intraveineuse [21]. La synthèse des GAG peut également être
le lysosome [33]. Il a été montré que des inhibiteurs compétitifs
inhibée par la génistéine, une isoflavone extraite du soja, qui agirait
réversibles ou des analogues de substrats peuvent agir comme des
par une voie dépendante de l’EGF (epidermal growth factor) [22]. Ce
chaperonnes. À certaines concentrations, ils pourraient se fixer sur
composé utilisé sur des fibroblastes de patients atteints de diverses
le site actif d’une enzyme, la maintenant dans une conformation
MPS a permis de réduire la synthèse des GAG et de normaliser la
qui la rendrait résistante à la dégradation. Un dérivé du galactose,
morphologie des cellules en microscopie électronique [23]. Après
le N-octyl-4-épi-β-valiénamine (NOEV), a été testé dans le déficit
administration par voie orale chez la souris MPS IIIB pendant
en β-galactosidase responsable de la gangliosidose à GM1 et de la
9 mois, la génistéine diminue les GAG et la neuroinflammation au
maladie de Morquio de type B (MPS IVB). Il a montré sa capacité
niveau du SNC et elle permet une amélioration des tests de com-
à inhiber la β-galactosidase in vitro et à l’inverse, à augmenter
portement [24]. Même si la génistéine semble traverser la BHE, ce
l’activité de cette enzyme lorsqu’il est utilisé à des concentrations
passage est modeste et d’autres composés de la même famille sont
basses [34]. Les molécules de ce type ont l’avantage d’être de
actuellement en cours d’étude [25]. Ces composés sont cependant
petite taille et de pouvoir passer la BHE, mais leur efficacité reste
non spécifiques et ils pourraient donc avoir une certaine toxicité
limitée et restreinte à certains patients présentant des mutations
chez l’homme. Aussi, d’autres stratégies plus spécifiques utilisant
particulières.
des siARN (small interfering RNA) ou des shRNA (short hairpin RNA) visant à inhiber plus particulièrement l’expression de certains gènes
4.2. Thérapie génique
impliqués dans la synthèse des GAG ont été explorées [26,27]. Elles ont confirmé l’intérêt de la réduction de substrat, notamment
La thérapie génique consiste à apporter dans l’organisme du sujet
dans les MPS avec accumulation d’héparane sulfate. Par ailleurs,
malade une version normale du gène qui va produire la protéine
des petites molécules capables de freiner la synthèse des glycanes
manquante et ainsi pallier l’insuffisance du gène résident altéré.
(hydrates de carbone liés aux glycoprotéines et protéoglycanes)
Les MPS sont de bons candidats pour une approche de transfert de
pourraient être utilisées dans le but de rendre les substrats plus
gène. En effet, d’une part les gènes responsables de ces maladies
facilement dégradables [28]. Elles pourraient constituer une autre
sont tous caractérisés, ce qui permet le développement de vecteurs
source de molécules thérapeutiques pour les MPS.
spécifiques et, d’autre part, des modèles animaux pertinents sont disponibles pour les expérimentations in vivo. Les enzymes défi-
4.1.3. Translecture de codons stop
cientes dans les MPS étant ubiquitaires, une des difficultés de cette
Dans les MPS comme dans d’autres maladies génétiques, certaines
stratégie pourrait être de devoir corriger l’ensemble des cellules de
mutations sont des anomalies de type non-sens générant l’appa-
l’organisme malade. En réalité, ceci peut ne pas être indispensable, S43
C. Caillaud
Archives de Pédiatrie 2014;21: S39-S45
les cellules avoisinantes ou à distance pouvant être corrigées après
cations en clinique [40,41]. D’autres approches sont également
recaptage des enzymes sécrétées par les cellules transduites (cross-
explorées afin de franchir la BHE, soit par des méthodes physiques,
correction) [6].
soit par modification des vecteurs en vue de leur ciblage sur des récepteurs spécifiques à la surface des cellules endothéliales
4.2.1. Méthodes de transfert de gènes
cérébrales [42]. Tout récemment, une équipe a développé un vec-
Il existe deux méthodes différentes de transfert de gènes qui
teur AAV codant une sulfamidase contenant le domaine de liaison
peuvent toutes deux être utilisées dans les MPS. Il s’agit soit de la
de l’apolipoprotéine B au récepteur des lipoprotéines de basse
greffe de cellules génétiquement modifiées, soit de l’administration
densité, ainsi qu’un peptide signal permettant une forte sécrétion
directe d’un vecteur viral dans l’organisme malade. La greffe de
de l’enzyme. Ce vecteur, administré par voie intraveineuse chez des
cellules génétiquement modifiées consiste à prélever des cellules
souris MPS IIIA, a permis de restaurer une activité sulfamidase
chez un patient, à les corriger à l’aide d’un vecteur à l’extérieur
significative dans le cerveau des souris après sécrétion dans la
de l’organisme, puis à les réinjecter. Cette technique est basée sur
circulation, puis passage par transcytose à travers la BHE via le
l’utilisation des vecteurs rétroviraux, et notamment lentiviraux
récepteur ApoB-LDLR [43]. Cette stratégie originale permettant la
(dérivés du virus VIH). L’avantage de cette approche est qu’elle per-
synthèse in situ dans l’organisme d’une enzyme capable de passer
met d’envisager des greffes autologues chez les patients, ce qui, par
la BHE pourrait être applicable à d’autres maladies atteignant le
comparaison à la greffe classique, résout le problème du manque
SNC [44]. Au total, l’utilisation des méthodes de transfert de gènes
de donneur compatible. Dans le cas de l’administration directe in
chez l’homme semble une stratégie thérapeutique envisageable
vivo, les vecteurs les plus utilisés sont les vecteurs adénoviraux et
dans les MPS, même si de nombreuses questions restent encore
AAV (adeno-associated virus). Plusieurs voies sont envisageables
ouvertes,
en fonction des organes à cibler : intraveineuse, intramusculaire, intracérébrale… Ainsi, l’administration de vecteurs viraux par voie
5. Conclusion
veineuse permet généralement une transduction efficace du foie qui peut alors synthétiser l’enzyme manquante et la distribuer aux
De nombreuses thérapies sont actuellement en développement
différents organes.
pour les MPS, certaines déjà applicables en clinique, d’autres encore à l’étude. Il est clair aujourd’hui que les choix thérapeutiques
4.2.2. Questions à résoudre
devront être discutés individuellement, en fonction de la sévérité
De nombreuses approches ont été testées dans les MPS en utilisant
de la forme clinique et du rapport bénéfice-risque pour le patient.
différents vecteurs (adénoviraux, rétroviraux, AAV), ainsi qu’un grand
Ces décisions thérapeutiques devront donc être prises dans un cadre
nombre de voies d’abord différentes, dans des modèles animaux allant
pluridisciplinaire, notamment au sein des centres de référence et
de la souris à des animaux de plus grande taille (chien, singe…) [35-
de compétences qui maillent maintenant le territoire français et
37]. Cependant, au cours des dernières années, les équipes impliquées
permettent un échange d’expérience ainsi qu’une homogénéisation
dans le domaine du transfert de gènes pour les maladies lysosomales
des pratiques.
ont dû explorer de nombreux points avant d’envisager une éventuelle application en clinique : choix du vecteur viral, voie d’administration,
Liens d’intérêts
problèmes immunologiques vis-à-vis du transgène ou du vecteur, stabilité de l’expression à long terme…
C. Caillaud : Interventions ponctuelles : activités de conseil (Bio-
Une des questions les plus difficiles à résoudre encore à l’heure
marin) ; Conférences : invitations en qualité d’auditeur (Biomarin,
actuelle, notamment dans certaines MPS, est de trouver un moyen
Genzyme, Shire) ; Activité éditoriale GNM Healthcare (Shire).
de corriger le système nerveux central dont l’accès est restreint par la BHE [38]. De nombreuses équipes ont exploré des approches utilisant l’administration intracérébrale par stéréotaxie [39]
Références
et des essais cliniques sont en cours chez l’homme (maladie de
[1]
Sanfilippo de type IIIA et B). L’injection par voie intraveineuse ne permet habituellement pas de corriger le SNC, sauf en cas d’administration en période néonatale, ce qui est une situation rare en clinique en l’absence de dépistage systématique à la naissance. Récemment, deux équipes ont montré qu’il était possible d’obtenir une transduction du SNC après injection intraveineuse d’un vecteur de sérotype AAV9, ce qui pourrait ouvrir la voie à des appliS44
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