Approche combinée d’optogénétique et de thérapie cellulaire à l’aide de cellules souches humaines pour la restauration visuelle – OPTOSTEM

En raison de l’absence de traitement curatif des maladies dégénératives de la rétine, les stratégies de thérapie cellulaire visant à remplacer les cellules dégénérées font l'objet d'une attention considérable. Bien que l'approche basée sur la transplantation de photorécepteurs soit très prometteuse, des résultats fonctionnels limités ont été obtenus jusqu'à présent. La récupération fonctionnelle précédemment observée peut être le résultat du transfert de matériel cytoplasmique des cellules transplantées vers les photorécepteurs hôtes restants, plutôt que par une réelle intégration dans la rétine du receveur. L'intégration fonctionnelle des photorécepteurs transplantés dans la rétine de l'hôte nécessite une connexion à la rétine interne de l'hôte mais aussi le développement de segments externes photosensibles, nécessitant une interaction avec l’épithélium pigmentaire sous-jacent. Dans les modèles de rongeurs dont la rétine est fortement dégénérée, les précurseurs de photorécepteurs transplantés n'ont pas réussi à développer des segments externes normaux avec une polarité correcte. Pour tenter de surmonter ces problèmes, la stratégie que nous proposons ici consiste à combiner la thérapie cellulaire basée sur l’utilisation des cellules souches pluripotentes (iPS) et l'optogénétique afin de conférer une sensibilité à la lumière aux cellules du donneur. Nous introduirons un optogêne spécifique (pompe à chlorure hyperpolarisante) dans les cellules iPS pour produire des photorécepteurs fonctionnels basés sur l'activité de cette opsine microbienne, même en l'absence de segments externes correctement formés. L'avantage majeur de notre stratégie est donc la synergie entre le remplacement cellulaire et la thérapie optogénétique qui permet de restaurer à la fois la structure de la rétine avec des dérivés de cellules souches et la fonction visuelle avec des opsines microbiennes.
Le deuxième grand problème que pose l'utilisation des cellules iPS humaines pour la thérapie cellulaire est la survie des dérivés de cellules souches greffées dans les modèles de xénogreffes, généralement utilisés pour valider les avantages de la transplantation de cellules dans les maladies neurodégénératives. Étant donné que la xénotransplantation chez les rongeurs immunodéprimés ne peut pas modéliser la réponse immunitaire de l'hôte à des greffes transgéniques et allogéniques spécifiques, elle ne peut pas vraiment prédire le résultat de l'efficacité de la transplantation chez l'homme. Nous proposons ici d'évaluer la transplantation chez des primates non humains (PNH) dans des situations allogéniques via la génération de photorécepteurs dérivés de cellules iPS de macaques avec des haplotypes correspondants ou non à ceux des macaques receveurs. Les modèles PNH sont aussi beaucoup plus pertinents que leurs homologues chez les rongeurs car leur rétine présente une anatomie et une fonction proche de celles de l'homme, essentiellement en raison de la présence d'une fovéa, la région spécifique ciblée par la thérapie cellulaire pour le remplacement des photorécepteurs.
Ainsi, nos objectifs spécifiques sont : i) d'intégrer par la stratégie CRISPR/Cas9 une opsine microbienne dans les cellules iPS humaines et de PNH ; ii) de générer et d'isoler une population homogène de précurseurs de photorécepteurs exprimant l’optogène issus des cellules iPS humaines et de PNH; et iii) d'évaluer les propriétés fonctionnelles de ces précurseurs de photorécepteurs modifiés dans un modèle macaque de dégénérescence des photorécepteurs. Les résultats obtenus seront essentiels pour documenter le potentiel thérapeutique de la combinaison de la thérapie optogénétique et de la thérapie à base de cellules souches en vue de développer de nouvelles thérapies sûres et efficaces pour les dégénérescences de la rétine humaine.