La thérapie génique - Académie de Grenoble

Myriam Vial
PAP Génétique - Lycée Marlioz, Aix Les Bains 15 juin 2004
Définition
• La thérapie génique consiste à :
introduire dans une ¢-cible
un gène d’intérêt thérapeutique
afin qu’il produise
- une protéine manquante (¢ déficiente)
ou
- un signal qui conduira à la mort de la cellule (¢
infectée ou ¢ cancéreuse).
L’avènement de la thérapie génique
• Début des années 80 : développement du génie
génétique ==> maîtrise de nouveaux procédés
techniques au niveau cellulaire, tels que
l’exploration du génome humain.
• 1990 : début des 1ers tests cliniques de la
thérapie génique.
• Approche innovante, nouvelle étape dans
l’histoire de la médecine, car elle contre
directement les causes de la maladie (au lieu
d’attaquer slt les symptômes).
La
ère
1 réussite
DÉCRYPTAGE. POUR LA PREMIÈRE FOIS UNE THÉRAPIE
GÉNIQUE MONTRE SON EFFICACITÉ.
Les bébés sortent de leurs bulles
Des médecins de l’hôpital Necker de Paris ont réussi à
traiter par thérapie génique quatre " enfants bulles "
atteints de déficit immunitaire combiné sévère. Cette
première mondiale est une réussite. Reste à savoir si la
guérison est temporaire ou définitive.
Première mondiale d’une thérapie génique efficace à
l’hôpital Necker. Grâce à l’utilisation de la thérapie
génique, difficile opération ……
La 1ère réussite
• Encore du domaine expérimental,
• => Résultats d’essais cliniques.
• Déc. 1999 : 1er succès probant à l’Hôpital
Necker par Pr A. Fischer (INSERM, U429) :
- « enfants bulles » (DICS, maladie liée à X)
- grave maladie génétique du SI => abs LT et
NK => aucun contact antigénique possible =>
vie sous atmosphère protectrice.
– soignés, au moins temporairement par
thérapie génique,
La 1ère réussite
La 1ère réussite
• prélèvement des ¢ souches de la moelle osseuse
des patients,
• introduction, dans ces ¢, d’un gène fonctionnel
en laboratoire,
• ré-injection des ¢ génétiquement modifiées aux
patients,
• capacité d’élaborer une réponse immunitaire,
• vaccination possible.
Les grandes dates
• 1973 : Premières expériences de transfert de gènes.
• 1980 : Première expérience de thérapie génique par Cline (États-Unis).
• 1986 : Identification du gène de la myopathie de Duchenne sur le
chromosome X par le généticien américain Anthony Monaco
• 1987 : Lancement du Téléthon par l’A.F.M.
• 1990 : Fondation du Généthon par l’Association française contre les
myopathies et le centre d’étude du polymorphisme humain
• 1990 : Premier succès partiel de la thérapie génique chez une fillette de
4 ans atteinte de déficit immunitaire en ADA (adénosine déaminase),
par l’équipe du Professeur Michael Blaese à Bethesda aux Etats-Unis.
• 2000 : Premier véritable succès de la thérapie génique chez deux
nourrissons atteints d’un déficit immunitaire combiné sévère lié au
chromosome X par le Professeur Alain Fischer et Marianne CavazzanaCalvo à l’hôpital Necker-Enfants Malades de Paris.
Le premier essai
• Essai clinique du Dr Martin Cline aux USA
• Thérapie génétique somatique sur 2 patientes
atteintes de thalassémie au stade terminal
• Il fut banni de la communauté scientifique à la
fin des années 70 => exclusion de son université
pendant plusieurs années.
La première autorisation
• 1990 : F. Anderson & M. Blaese
• une petite fille (3 ans) atteinte de l’adénosine
déaminase (ADA), qui correspond à un
effondrement total des défenses immunitaires.
Principes, aspects techniques
Une méthode en 4 étapes :
• Isoler et cloner le gène d’intérêt thérapeutique,
• Réaliser un vecteur chargé d’amener le transgène
dans le noyau cellulaire,
• Administrer le vecteur (3 protocoles ),
• Vérifier l’intensité et la durée de l’expression du
gène thérapeutique, mais aussi les effets secondaires
éventuels.
Etape  : isolement et clonage du
gène d’intérêt thérapeutique
• Grâce aux connaissances relatives au génome
humain, on parvient facilement et rapidement à
isoler un gène et à le cloner (PCR)
 Cf. Fiche Génoscope
Etape  : Réalisation d’un vecteur amenant
le transgène dans le noyau de la cellule-cible
Le vecteur généralement utilisé est un virus :
– adénovirus,
– rétrovirus.
Étape  : Réalisation d’un vecteur amenant
le transgène dans le noyau de la cellule-cible
INRA
Pour produire ces vecteurs viraux
on utilise des ¢ modifiées, les ¢
d’encapsidation.
Ces ¢ expriment, normalement, les
protéines virales formant la capside
de façon stable.
En l’absence de génome viral, elles
ne produisent que des particules
virales vides.
L’introduction dans ces ¢ d’une construction génétique : génome viral + gène
thérapeutique conduit à la formation de particules virales complètes contenant
vecteur.
Quels vecteurs ?
• Aujourd'hui, l'évolution de la thérapie génique repose
essentiellement sur le développement de systèmes de
transfert de gènes.
• Ils doivent être :
• sûrs,
• efficaces,
• spécifiques à un type cellulaire,
• capables de fonctionner dans des cellules qui ne se divisent pas
en assurant la stabilité de l'expression du gène d'intérêt
thérapeutique.
• De plus, leur production industrielle doit être fiable et
rentable.
Quels vecteurs ?
3 types :
• les vecteurs viraux = virus transformés = rétrovirus,
adénovirus, et AAV(virus associé à un adénovirus),
• les vecteurs non-viraux : il en existe deux classes
principales : l’ADN plasmidique et les vecteurs
synthétiques (ADN nu, ADN complexé à des lipides
cationiques ou ADN condensé par des polymères
cationiques et inséré dans des liposomes).
• les méthodes physiques : électroporation et
injection sans aiguille.
Quels vecteurs ?
• Les virus sont particulièrement efficaces pour délivrer leur
information génétique (ADN ou ARN) dans des cellules
spécifiques. Aujourd’hui, approximativement 2/3 des
protocoles cliniques des thérapie génique utilisent un
vecteur d’origine virale.
• Pour le transfert de gènes chez l’Homme, les virus sont
classés en deux catégories :
– lytiques : ont un cycle reproductif très court qui aboutit à la
destruction des cellules infectées
– non lytiques : qui sont produits par « bourgeonnement » des
virions à partir des membranes plasmiques des cellules infectées et
pendant un laps de temps prolongé.
Quels vecteurs ?
Les vecteurs non viraux :
• Ils sont peu immunogènes, ce qui autorise les
administrations répétées,
• Ils n’ont pas de limite théorique quant à la taille de
la cassette d’expression,
• Ils peuvent être produits à partir de composants
définis.
Quels vecteurs ?
• Leurs limites ===> transparent
Étape  : Administration du vecteur
3 protocoles
INRA
• la thérapie génique ex vivo :
prélever sur le patient les cellules cibles,
les modifier génétiquement avec le vecteur viral porteur du gène
d'intérêt thérapeutique,
puis à les réintroduire chez le patient. M
Méthode utilisée en particulier pour les cellules sanguines, faciles
à prélever et à réintroduire.
Étape  : Administration du vecteur
3 protocoles
INRA
• la thérapie génique in situ :
le vecteur de transfert est directement injecté au sein du tissu cible
• la thérapie génique in vivo :
elle consiste à injecter le vecteur portant le gène d'intérêt
thérapeutique directement dans la circulation sanguine,
celui-ci devant atteindre spécifiquement les cellules cibles
Étape  : Vérification de l’expression du gène
thérapeutique
INRA
Pour infecter une cellule, la particule
virale se fixe d'abord à la membrane
cellulaire.
Les gènes viraux sont libérés dans le
noyau et, qu'ils soient intégrés ou
non au génome cellulaire, ils
utilisent la machinerie de réplication
de la cellule pour produire de
nouvelles particules virales.
Ces dernières pourront aller infecter
d'autres cellules.
Étape  : Vérification de l’expression du gène
thérapeutique
Lorsque le virus est modifié pour être
utilisé comme vecteur de transfert,
les gènes codant pour les protéines
virales sont remplacés par le gène
d'intérêt thérapeutique.
Ce vecteur pénètre dans la cellule de
la même façon que le virus naturel.
Il permet la synthèse de la protéine
d'intérêt thérapeutique, sans
production de particules virales.
INRA
États des lieux
• Depuis début années 80, à travers le monde, 596 essais cliniques ont été ou
sont en cours de réalisation - une quinzaine en France pris en charge par
divers laboratoires.
• Pays leader au nombre d'essais cliniques = USA
• USA : > ¾ des tests (480) - législation + souple et moyens + importants.
• 3484 personnes dans le monde ayant ou ayant eu des cellules
génétiquement modifiées dans le corps dont 60,3% (n = 2088) aux USA
États des lieux
- 376 essais concernant les
cancers à l'exemple des
tumeurs gynécologiques, du
SN,de la peau ou du système
gastro-intestinal.
- 75 essais sur les maladies
monogénétiques:
hémophilie, myopathie,
mucoviscidose,...
- 38 essais sur des maladies infectieuses et virales, principalement le SIDA.
- 48 essais pour déterminer des marqueurs génétiques dans des cas comme le
SIDA,les mélanomes, le cancer du sein.
- 46 essais sur d'autres troubles comme au niveau des artères coronaires et
du réseau capillaire du cœur.
- 2 essais sur des volontaires sains (ce qui représente seulement 6 personnes).
Essais cliniques : procédure en France
Aspects éthiques généraux
Le génome n’est pas sacré, ce qui est sacré, ce
sont les valeurs liées à l’idée que nous nous
faisons de l’humanité.
Anne Fargot-Largault
Aspects éthiques généraux
 L’expérimentation sur le corps humain :
– Comment expérimenter sur le corps humain sans le
réduire à un simple objet ou un outil de recherche ?
=> nécessité d’encadrer les essais à l’aide de lois et
aussi avec des contrôles.
 Le risque de dérive lié à la thérapie génique :
– Jusqu’où modifier génétiquement les Hommes ?
– Risque d’eugénisme : grand,
=> Demande d’interdiction de la thérapie génique
germinale
=> Exclusion de produits susceptibles de modifier des
caractères physiques et/ou psychiques.
Aspects éthiques généraux
 Un jeu dangereux ? :
- Une connaissance incomplète de toutes les fonctions
du génome humain => utilisation dangereuse des
rétrovirus => réveil de fonctions ou de virus endormi
=> ne pas faire apparaître de nouvelles maladies en
voulant soigner.
 Les dangers de l’industrie pharmaceutique :
– Un nombre croissant d’entreprises impliquées,
=> Risque de franchissement d’étapes trop rapide,
=> Risques pris sous le pression industrielle
Aspects éthiques généraux
Pour chacun des aspects : une loi
 Expérimentation sur le corps humain et loi
Huriet-Sérusclat (1988) :
- identification du promoteur de la recherche => définir
ses responsabilités,
- obligation pour les laboratoires à définir les objectifs et
les risques des expérimentations,
- protection des « cobayes » :
. Consentement éclairé et libre,
. Méthodologie et ses risques transmis.
Aspects éthiques généraux
 Loi du 29 juil. 1994 - respect du corps humain :
- on ne peut porter atteinte à l ’intégrité du corps
humaine qu ’en cas de nécessité thérapeutique pour la
personne,
- nul ne peut porter atteinte à l ’intégrité de l ’espèce
humaine ; toute pratique eugénique tendant à
l ’organisation de la sélection des personnes est
interdite.
Aucune transformation ne peut être apportée aux
caractères génétiques dans le but de modifier la
descendance de la personne.
Aspects éthiques généraux
 Que faire contre les apprentis sorciers ? :
- Commission du génie biomoléculaire
- elle est chargée d’informer et de conseiller le Premier
Ministre.
Aspects éthiques généraux
 Loi du 28 mai 1996 - risques d’accidents
opératoires :
- concerne les produits des thérapies géniques et
cellulaires.
- réglementation de leur distribution, de leur agrément
=> les essais, en France, ne peuvent avoir lieu que dans
des établissements de santé publique ou de transfusion
sanguine agréés par le Ministère de la santé.
? Pour ou contre la TG somatique ?
• POUR :
– Il s’agit le plus souvent du seul moyen pour guérir
une personne atteinte d’une maladie génétique
incurable.
? Pour ou contre la TG somatique ?
• CONTRE :
– les risques liés à la recombinaison hétérologue,
– pas encore d’étude prolongée pour envisager les
conséquences à long terme.
« La plupart des thérapies géniques testées dans le
monde sont parvenues au stade de l’essai clinique
sans avoir subi les tests toxicologiques nécessaires,
ni avoir prouvé leur efficacité chez l’animal, donc
dans des conditions inconcevables pour un produit
ou une thérapie classique » - J. Descotes, Professeur à
l’Université de Lyon, chercheur INSERM et expert scientifique auprès de
la C.E.
?? Pour ou contre la TG germinale ??
• POUR :
– un moyen sûr d’éliminer une maladie ( moyen
palliatif),
– pourrait être le seul remède efficace dans certaines
maladies,
– éviter les risques et le coût liés à une TG somatique,
en évitant la transmission de la maladie,
– une réponse au besoin des parents d’éviter de
transmettre des maladies héréditaires incurables.
?? Pour ou contre la TG germinale ??
• CONTRE :
– trop d’incertitudes scientifiques et de risques
cliniques,
– risques liés aux modifications du génome humain
pour des raisons autres que médicales,
– implication de recherches sur des embryons, donc
sur des EV n’ayant pas consenti à ces recherches,
– très chère, nécessité d’une FIV, puis d’un DPI,
– transgression du droit des générations futures
d’hériter d’un patrimoine génétique inviolé.
Arrêt des essais en France - Oct. 2002 "Bébés bulles" : essai suspendu
• L'essai de thérapie génique mené en France sur des "enfants bulles" souffrant d'un
déficit immunitaire sévère, maladie héréditaire rare mais gravissime (les enfants
sont condamnés à vivre dans une bulle), vient d'être suspendu par l'AFSSAPS
(Agence française de sécurité sanitaire des produits de la santé). En effet, chez
l'un des dix enfants qui avaient été traités par ce biais, les chercheurs ont observé
un excès de lymphocytes T (des globules blancs) dans le sang. Selon l'AFSSAPS,
cette prolifération non contrôlée de lymphocytes "s'apparente à une leucémie".
Par prudence, les médecins et notamment le professeur Alain Fischer ont
suspendu l'essai avant d'en savoir plus sur cette complication. Ils veulent savoir si
"c'est un effet rare, s'il s'agit d'une malchance sur ce malade ou bien s'ils ont sous
estimé le risque"
in Le Quotidien du Médecin (Vincent Bargoin) 07/10/02
Reprise des essais en France - Mai 2004 Bébés bulles : essai de thérapie génique
relancé
• L'AFSSAPS (Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé) vient
d'annoncer qu'elle autorise, à compter de mai 2004, la reprise de l'essai de
thérapie génique sur des "bébés bulles", enfants souffrant d'un déficit immunitaire
sévère lié à l'X (SCID-X). Ces essais avaient été interrompus en 2002 car des
complications, du type leucémie, étaient survenues chez deux des neufs enfants
soignés. L'AFSSAPS apporte quelques modifications au protocole (dose de
cellules administrées, âge des patients…) afin de diminuer le risque de
survenue de complications. Ces modifications ont été proposées après les
nombreux travaux menés par les équipes du Pr Fischer pour identifier les causes
ou mécanismes ayant provoqué les complications. Les chercheurs ont également
confirmé l'efficacité de la thérapie génique pour le traitement de bébés bulles,
évaluée avec un recul de 5 ans pour les premiers patients et ont montré que le
rapport bénéfice/risque est positif.
in Libération
La thérapie génique se situe maintenant à un
carrefour :
Elle permet potentiellement
de modifier le génome
humain,
 une technique
inquiétante pour le devenir
collectif de l’humain
Elle laisse espérer la
guérison de maladies
graves.
 un espoir pour des
individus.
• Elle a suscité, à l ’origine, de grands espoirs.
• Les difficultés techniques ont freiné
considérablement sa mise en pratique.
• La suspension des essais.
 De nombreux chercheurs préfèrent dans ce
contexte se tourner vers une thérapie cellulaire,
celle mettant en jeu les cellules souches.
Ressources
•
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La Recherche n°315, déc. 1998
Biofutur n°202, juil.-août 2000
Biofutur n°198, mars 2000
Biofutur n°188, avr. 1999
La thérapie génique : bilan et perspectives - Rapport de
l’Académie de médecine et de l’Académie de pharmacie
- nov. 2001
• Rapport sur la thérapie génique humaine - Pr Edgar &
Pr Tursz - UNESCO, sept. 1994
• Le clonage, la thérapie cellulaire et l ’utilisation des
cellules embryonnaires - Clayes & Huriet - Office
parlementaire des choix scientifiques et technologiques Rapport AN n°2198 et Sénat n°238, 1999-2000