Stratégies de thérapie génique pour la maladie de Charcot-Marie-Tooth: cibler le bon type cellulaire et compartiment – GENERATE

Ce projet est organisé en deux tâches:

La tâche 1 qui consiste à développer des outils et des approches thérapeutiques pour la CMT2A

La tâche 2 qui consiste à développer des outils et des approches thérapeutiques pour la CMT4H

Pour les deux tâches le but consiste à délivrer le gène réparateur dans le type cellulaire d'intérêt. Pour cela nous combinons à notre gène thérapeutique une séquence régulatrice appelée promoteur qui permettra soit de cibler les neurones atteints (motoneurones et neurones sensitifs pour la CMT2A), soit les cellules de schwann pour la CMT4H.

Nous avons également adapté le serotype du vecteur viral (appelé AAV) ainsi que la méthode d'administration (intrathécale lombaire) afin d'accroître le ciblage du système nerveux périphérique et de réduire la diffusion vers les organes périphériques et ainsi de potentielles effets indésirables.

Pour la tâche 1, les gènes thérapeutiques viseront à contrebalancer l'effet du gène muté MFN2 responsable de la CMT2A, en notamment permettant de reconnecter la communication entre les organelles des neurones.

Pour la tâche 2, les gènes thérapeutiques permettront de contrebalancer l'effet du gène muté FGD4, qui code pour la protéine FRABINE, responsable de la CMT4H, en produisant une protéine sauvage ou une version miniaturisée qui répareront la fonction de la cellule de Schwann.

Nous avons au cours de ce projet obtenus des résultats prometteurs:

Dans le contexte de la CMT2A, nous avons montré que nos approches de thérapies géniques permettait d'améliorer significative la pathologie CMT2A. Notamment les souris modèles de la CMT2A traitées présentent ainsi une amélioration de la fonction motrice. Fait intéressant, cette thérapie est bénéfique à la fois lorsque délivrée avant ou après la maladie déclarée chez les souris. Une des approches proposées à fait l'objet d'une déclaration d'inventivité et d'un dépôt de projet en cours.

Dans le contexte de la CMT4H, nous avons d'abord optimisé le sérotype viral notamment en privilégiant un sérotype connu pour favoriser le transport longue-distance, ce qui est un atout considérable pour une maladie comme la CMT, qui affecte primordialement les nerfs distaux.

Nous avons testé l'effet thérapeutique de notre stratégie de remplacement de gène (remplacer le gène muté par le gène sauvage) sur notre modèle de souris malade de la CMT4H.

Nous avons ainsi montrer que cette stratégie permettait de diminuer significativement la proportion de myéline anormale, générées par les cellules de Schwann atteintes. Par contre ce traitement ne marche pour l'instant que sur les parties de nerfs proximaux (ceux plus proches de la ligne centrale du corps) et moins pour les distaux, majoritairement atteints.

Ce projet ouvre de nombreuses perspectives . D'abord la valorisation des approches thérapeutiques visant la CMT2A au moyen d'un brevet constitue une première étape pour ensuite collaborer avec des investisseurs potentiels, lever des fonds permettant de tester l'inocuité de la thérapie chez l'animal plus gros, étape indispensable avant d'envisager un transfert vers la clinique clinique, qui j'espère pourra bénéficier aux patients.

En parallèle, nous continuons à optimiser les outils viraux à disposition afin de créer l'approche de thérapie la plus sûre. Récemment de nouveaux outils permettant de cibler très spécifiquement les motoneurones ont été développés et seraient intéressants à tester dans le contexte de la CMT2A.

Dans le cadre de la CMT4H, les résultats qui ont émergés grâce au financement de ce projet sont très encourageants. Il s'agit de la première approche de thérapie génique pour la CMT4H. Par la suite nous souhaitons améliorer nos outils et les doses afin de cibler un plus grand nombre de cellules de Schwann et notamment celles situées au niveau des parties distales des nerfs, qui est primordialement atteinte chez les patients CMT. D'autre part nos approches pourront également s'appliquer ensuite à d'autres sous types de CMT démyélinisantes.

La maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) est une maladie rare et incurable du système nerveux périphérique. Les CMT sont définis selon le type cellulaire affecté : la cellule de Schwann (CS) dans les CMT démyélinisantes, ou les neurones moteurs (MNs) et sensitifs (NSs) dans les CMT axonales. Plus de 100 gènes causaux liés au CMT ont été identifiés. Cette diversité génétique et cellulaire limite la perspective d'une approche thérapeutique largement applicable. Étant donné que la plupart des CMT sont monogéniques et causées par la dysfonction d'une population bien définie de cellules (CSs ou MNs et NSs), nous pensons que les stratégies de thérapie génique visant à restaurer la fonction altérée de la protéine mutée dans le type de cellule ou même le compartiment approprié pourraient être une approche prometteuse pour la CMT.
Nous nous concentrerons sur deux formes différentes de que nous étudions actuellement : la forme axonale CMT2A et le type démyélinisant CMT4H.
La CMT2A est liée à des mutations hétérozygotes du gène MFN2. Celle-ci est localisée au niveau de la membrane mitochondriale, où elle régule la fusion des mitochondries avec son homologue MFN1. Contrairement à ce dernier, la protéine MFN2 a également été observée à la surface du réticulum endoplasmique (RE) où elle contrôle les contacts RE-mitochondries, appelés MAM. La dérégulation de MAM contribuerait à la pathologie CMT2A via une perte de fonction, ce qui plaide pour une approche visant à restaurer la fonction de MAM. Ainsi, nous visons à contrecarrer les effets de la mutation de CMT2A en surexprimant la MFN2 de type sauvage dans les MNs et les SNs. En alternative, nous développerons une construction permettant l'expression ectopique de la protéine homologue MFN2, MFN1, dans le RE. Ces constructions seront exprimées dans les MNs et les SNs en utilisant des vecteurs AAVs et un promoteur spécifique aux neurones (hSynapsin).
La CMT4H est liée à des mutations homozygotes dans le gène FGD4 codant pour FRABIN. FRABIN est un facteur d'échange de guanine qui régule l'activité de la petite RhoGTPase cdc42. Les nerfs des patients CMT4H présentent des anomalies de la myéline. Des altérations similaires ont été observées dans les nerfs sciatiques de souris chez lesquelles Fgd4 ou cdc42 est spécifiquement supprimé dans les CSs. Cela suggère que la CMT4H serait due à la perte de fonction de FGD4/FRABIN et de cdc42 dans les CSs. Par conséquent, nous développerons pour la CMT4H une thérapie de remplacement de gène basée sur l'expression spécifique aux CSs soit de la forme sauvage et complète de FRABIN, soit d'une version raccourcie comprenant uniquement les domaines fonctionnels requis pour l'activité de cdc42. Ces constructions seront exprimées sélectivement dans les CSs en utilisant les vecteurs viraux appropriés et un promoteur spécifique aux CS (Mpz/P0).
Nous testerons l'effet des stratégies ci-dessus sur les altérations moléculaires, cellulaires et fonctionnelles associées au CMT2A ou CMT4H (altérations des MAM et dégénérescence axonale dans la CMT2A, anomalies de la myélinisation dans le CMT4H, défauts moteurs et sensoriels pour les deux formes de CMT). Pour cela, nous utiliserons une combinaison de biologie moléculaire, d’imagerie et de tests comportementaux, des préparations in vitro provenant de rongeurs et de patients atteints de CMT, et des modèles de souris transgéniques in vivo.
Nous parions que GENERATE est réalisable en trois ans car : 1) la plupart des outils et des modèles sont disponibles ; 2) la plupart des tâches décrites ci-dessus reposent sur des données préliminaires solides ; 3) les membres du projet disposent de toute l’expertise conceptuelle et technique nécessaire. Ce projet bénéficiera d’une collaboration étroite avec des cliniciens et des patients, un atout important en vue d’une application clinique. Enfin, GENERATE s'inscrit dans les priorités stratégiques de l'ANR et de l'État français concernant la recherche translationnelle sur les maladies rares.