Correction des mutations dans les cellules souches musculaires à l’aide d’une nouvelle technologie d’édition de gènes

Une nouvelle technique d’édition de gènes peut être utilisée pour corriger les mutations dans les cellules souches musculaires, ouvrant la voie à la première thérapie cellulaire potentielle pour les troubles musculaires génétiques. L’équipe ECRC dirigée par le professeur Simone Spuler a publié ses conclusions dans la revue « JCI Insight ».

Les cellules souches musculaires permettent à notre muscle de se développer et de se régénérer tout au long de sa vie grâce à l’exercice. Mais si certains gènes musculaires sont mutés, c’est l’inverse qui se produit. Chez les patients souffrant de dystrophie musculaire, le muscle squelettique commence déjà à s’affaiblir dans l’enfance. Soudainement, ces enfants ne sont plus capables de courir, de jouer du piano ou de monter les escaliers, et ils sont souvent dépendants d’un fauteuil roulant à l’âge de 15 ans. Actuellement, il n’existe aucune thérapie pour cette maladie.

Désormais, nous pouvons accéder aux mutations génétiques de ces patients en utilisant la technologie CRISPR-Cas9. Nous prenons en charge plus de 2 000 patients à la clinique externe de la Charité pour des troubles musculaires et avons rapidement reconnu le potentiel de la nouvelle technologie. « 

Professeur Simone Spuler, chef du laboratoire de myologie au Centre de recherche expérimentale et clinique (CRCE)

Les chercheurs ont immédiatement commencé à travailler avec certaines des familles touchées et ont maintenant présenté leurs résultats dans le journal. Perspicacité JCI. Dans les familles étudiées, les parents étaient en bonne santé et n’avaient aucune idée qu’ils possédaient un gène muté. Les enfants ont tous hérité d’une copie de la mutation de la maladie des deux parents.

Des cellules souches musculaires humaines modifiées se sont développées en fibres musculaires chez la souris

Le terme «dystrophie musculaire» est utilisé pour désigner une cinquantaine de maladies différentes. «Ils suivent tous le même cours, mais diffèrent en raison de la mutation de gènes différents», explique Spuler. « Et même au sein des gènes, différents sites peuvent être mutés. » Suite à une analyse génomique de tous les patients, les chercheurs ont choisi une famille en raison de leur forme particulière de maladie: la dystrophie musculaire des ceintures 2D / R3 est relativement courante, progresse rapidement et dispose d’un site d’accueil adapté pour les «ciseaux génétiques» fermer à la mutation sur l’ADN.

Pour l’étude, les chercheurs ont prélevé un échantillon de tissu musculaire d’un patient de dix ans, isolé les cellules souches, les ont multipliées in vitro et ont utilisé l’édition de base pour remplacer une paire de bases sur le site muté. Ils ont ensuite injecté les cellules souches musculaires modifiées dans les muscles de la souris, qui peuvent tolérer des cellules humaines étrangères. Ceux-ci se sont multipliés chez le rongeur et se sont le plus développés en fibres musculaires. «Avec cela, nous avons pu montrer pour la première fois qu’il est possible de remplacer les cellules musculaires malades par des cellules saines», explique Spuler. Suite à d’autres tests, les cellules souches réparées seront réintroduites chez le patient.

Édition de base – une technique sophistiquée

L’édition de base est une variante plus récente et très sophistiquée de l’outil d’édition de gène CRISPR-Cas9. Alors que dans la méthode « classique », les deux brins d’ADN sont coupés par ces ciseaux moléculaires, les enzymes Cas utilisées pour l’édition de base se contentent de couper le glucose résiduel d’une base particulière et d’en attacher une différente, créant ainsi une base différente à la cible. placer. «Cet outil fonctionne plus comme des pinces que des ciseaux et est parfait pour effectuer des mutations ponctuelles ciblées dans un gène», explique le Dr Helena Escobar, biologiste moléculaire dans l’équipe de Spuler. « C’est aussi une méthode beaucoup plus sûre, car les changements indésirables sont extrêmement rares. Dans les cellules souches musculaires génétiquement réparées, nous n’avons été témoins d’aucune mauvaise modification dans des régions non intentionnelles du génome. » Escobar est l’auteur principal de l’étude et celui qui a développé la technique pour les cellules musculaires.

La thérapie cellulaire autologue – qui consiste à retirer les propres cellules souches d’un patient, à les éditer à l’extérieur du corps, puis à les réinjecter dans le muscle – ne permettra pas aux personnes déjà en fauteuil roulant de marcher à nouveau. «Nous ne pouvons pas réparer un muscle qui s’est déjà atrophié et a été remplacé par du tissu conjonctif», souligne Spuler. Et le nombre de cellules qui peuvent être éditées in vitro est également limité. Cependant, l’étude fournit la première preuve qu’une forme de thérapie peut même être possible pour un groupe de maladies auparavant incurables, et elle pourrait être utilisée pour réparer de petits défauts musculaires, tels que ceux du fléchisseur du doigt.

Un pas de plus vers une cure

Mais ce n’est que la première étape. «La prochaine étape sera de trouver un moyen d’injecter l’éditeur de base directement dans le patient. Une fois à l’intérieur du corps, il« nageait »pendant un court instant, éditait toutes les cellules souches musculaires, puis se décomposait rapidement.  » L’équipe souhaite commencer prochainement les premiers essais sur un modèle de souris. Si cela fonctionne également, les nouveau-nés pourraient être testés pour les mutations génétiques correspondantes à l’avenir et la thérapie curative pourrait être initiée à un moment où comparativement peu de cellules auraient besoin d’être modifiées.

Alors, à quoi pourrait ressembler concrètement une thérapie in vivo pour la dystrophie musculaire? C’est quelque chose que les scientifiques testent depuis un certain temps sur des modèles animaux en utilisant des vecteurs viraux. Cependant, Helena Escobar explique que, comme ces vecteurs restent trop longtemps dans l’organisme, le risque de mauvaise interprétation et d’effets toxiques est trop élevé. «Une alternative serait que les molécules d’ARNm qui contiennent les informations permettant à l’éditeur de synthétiser les outils in vivo», explique le biologiste moléculaire. « L’ARNm se décompose très rapidement dans le corps, de sorte que les enzymes thérapeutiques ne peuvent rester à l’état actif que pendant une courte période. » La thérapie pourrait probablement également être répétée, si nécessaire. « Nous ne savons pas encore si cela devrait être un cycle de thérapie impliquant plusieurs applications. »

Cette voie thérapeutique signifierait que, contrairement à la thérapie cellulaire autologue, tous les patients n’auraient pas besoin d’être traités individuellement. Pour chaque forme de thérapie musculaire, un «outil» suffirait pour guérir l’atrophie musculaire avant même que des dommages majeurs ne se produisent. Mais, pour l’instant, c’est encore loin.