Système d’expression génique régulable par la nutrition et utilisable en thérapie génique chez l’homme – NUTRITHERAGENE

1- Optimisation de la construction: Nous avons testé plusieurs promoteurs sensibles à la carence en un acide aminé indispensable (AAI) afin d’améliorer l’inductibilité
2- Mesure de l’induction du transgène et de cartographie de la voie GCN2/eIF2a/ATF4 dans les tissus: Nous avons soumis des souris transgéniques exprimant le gène de la luciférase sous le contrôle du promoteur sensible à la carence AAI à différents régimes manquant d'un seul AAI. L’expression de la luciférase a été étudiée dans plusieurs tissus
3- Preuve de concept: des gènes d'intérêt ont été testés selon leur pertinence dans les domaines du cancer et / ou les maladies neurodégénératives (en collaboration avec des laboratoires spécialisés)
Pour cela différents types de vecteurs ont été utilisés. Nous avons testé le cerveau, le pancréas, le foie ainsi qu’une tumeur (glioblastome) en xénogreffe.

Nous avons développé un promoteur sensible à la carence en acide aminé indispensable (AAI) et un régime alimentaire qui peut rapidement induire une diminution d’AAI dans le sang. Ce système fournit un moyen pour réguler efficacement l’expression d’un transgène dans le cadre de la thérapie génique. Les caractéristiques et les avantages de notre système sont: (1) un contrôle précis de la période d'induction, (2) une très faible expression basale du transgène et un niveau d'expression fortement induit, (3) le contrôle de l'expression du transgène dans plusieurs tissus, y compris le cerveau, et (4) l'absence de toxicité. En effet, comme inducteur nous utilisons un léger «stress nutritionnel » qui, appliqué de façon contrôlé, n’induit aucune toxicité.

Notre système de régulation d’un transgène par une manipulation nutritionnelle présente un avantage unique par rapport aux autres systèmes inductibles qui ne sont pas utilisables en médecine humaine. C’est actuellement le seul disponible qui pourrait être applicable à l’homme et représente une étape majeure dans l’utilisation de la thérapie génique pour le traitement de pathologies humaines.

1 brevet a été déposé et deux articles ont été écrits.

Système d’expression génique régulable par la nutrition et utilisable en thérapie génique chez l’homme.

La thérapie génique est une stratégie thérapeutique qui consiste à transférer des gènes dans les cellules ou les tissus d'un individu pour traiter une maladie. Elle vise à remplacer ou complémenter un allèle mutant défectif par un allèle fonctionnel ou à surexprimer une protéine dont l'activité aurait un impact thérapeutique. Une des limites importantes dans l’utilisation de la thérapie génique réside dans le fait qu’il est difficile de moduler, quantitativement et au cours du temps, l’expression du gène transféré et ce avec un minimum d’effet secondaire. Nos connaissances dans le domaine de la nutrition protéique nous ont permis de concevoir un système d’expression génique inductible par une manipulation nutritionnelle. Nous avons mis au point (i) un promoteur artificiel fortement inductible par une carence en un Acide Aminé Indispensable (AAI) et (ii) une nourriture déséquilibrée en AAI qui entraîne une forte baisse de la concentration sanguine de l’AAI limitant. En utilisant le gène luciférase comme rapporteur et un vecteur lentiviral, nous avons apporté la preuve de concept de la fonctionnalité de ce système d’expression inductible (brevet 1103392).
Ce système présente de nombreux avantages :1) il permet de contrôler précisément dans le temps la période d’induction 2) il présente un faible niveau de base ainsi qu’un niveau élevé d’activation de l’expression du transgène après stimulation 3) le système inducteur est nutritionnel et ne présente aucune toxicité. Si le traitement doit être renouvelé régulièrement, il sera possible d’alterner la carence en différents AAI. Sur ce point, notre système présente un avantage unique par rapport aux autres systèmes inductibles qui, du fait de leur toxicité, ne sont pas utilisables en médecine humaine.

Nous avons constitué un consortium constitué de deux laboratoires leaders dans deux domaines différents et complémentaires : la nutrition et la thérapie génique. Notre but consiste à améliorer le système existant pour le rendre rapidement utilisable pour des utilisations cliniques. Le premier objectif consiste à améliorer le promoteur afin de diminuer le niveau d'expression basal et d'augmenter le taux d'induction. Dans un deuxième temps, nous optimiserons le système d’induction nutritionnelle du transgène. L’objectif est d’avoir à disposition plusieurs vecteurs et plusieurs « régimes inducteurs » ayant des propriétés différentes en termes de niveau d'expression dans les conditions non-induites et induites. Ainsi, il sera possible d'adapter le vecteur et le régime à des besoins spécifiques. Par la suite, le rapport signal/bruit de l’expression du transgène sera étudié dans des situations physiopathologiques qui pourraient interférer avec la voie de signalisation régulant l’expression du transgène. Enfin, nous allons illustrer la fonctionnalité du système d’expression génique régulé par une carence alimentaire en AAI en proposant deux applications. La première est de type clinique chez la souris : l’inhibition de la prise alimentaire par une expression contrôlée de leptine dans le noyau arqué de l’hypothalamus. La deuxième consiste à développer un système permettant l’expression d’un transgène dans un type cellulaire particulier et de plus contrôlé par un régime carencé en un AAI.

En bref, l'objectif de la présente demande consiste à optimiser et à améliorer ce système d'expression génique dans le but de le faire évoluer de l’état de preuve de concept au niveau de preuve de pratique pour des applications cliniques.