La thérapie génique

1/ Article de Mélanie de 1ière 4S :
La thérapie génique
Dans le cadre du Téléthon se déroulant ce premier week-end de décembre et étant chercheur en génétique,
j’expose pour cette revue scientifique mon savoir sur une maladie génétique traitée par thérapie génique : la
bêta-thalassémie.
Comme je l’ai indiqué ci-dessus, je suis chercheur en génétique. Pour parvenir à faire ce métier il faut
y consacrer 12 à 13 ans d’étude. En effet il faut d’abord avoir fait des études scientifiques dans votre lycée.
Parallèlement, pour pouvoir exercer le métier de technicien ainsi que mettre en œuvre des protocoles, il est
nécessaire de faire une formation en IUT afin d’obtenir par la suite un DUT génie biologique.
Est-ce les seuls diplômes à acquérir ? Non ! Afin de devenir ingénieur il faut au moins un bac +8 et
auparavant il est obligatoire d’avoir un diplôme de niveau master, c’est-à-dire un bac +5 dans une grande
école ou quelques fois par une formation universitaire.
Est-ce là les seules études à envisager ? Non, il arrive toutefois que certains prennent une toute autre route
telle qu’Axel Kahn qui lui a commencé à étudier la biochimie (étude qui permet de comprendre les
mécanismes de maladies comme celles du sang) conjointement à son métier de médecin. De plus, il a fait des
études à la faculté de médecine et de science et a été interne aux hôpitaux de Paris. Axel Kahn explique
également que nous pouvons devenir généticien sans être médecin. D’après lui, nous devenons généticien
lorsque nous voulons comprendre les mécanismes de transmission des caractères héréditaires pour n’importe
quel organisme vivant. Ainsi, tout le monde peut parvenir à faire ce métier avec une réelle passion.
Comme je le disais, pour cet évènement, j’ai décidé de traiter un exemple de maladie génétique
traitée par thérapie génique. Il s’agit de la bêta-thalassémie. Très fréquente dans les populations
méditerranéennes et asiatiques, cette maladie génétique et héréditaire touche jusqu’à 6% des nouveaux nés
dans
certains
pays.
En
France,
350
à
400
personnes
seraient
malades.
Naissant durant notre enfance, la bêta-thalassémie est en effet une maladie génétique qui affecte la
molécule d’hémoglobine. Cette protéine est formée par le rassemblement de 4 chaînes globines : 2 chaînes a
et 2 chaînes ß. L’hémoglobine, présente dans les globules rouges, a pour rôle de transporter le dioxygène
dans le sang. Cette maladie se caractérise par la mutation ou l’anomalie du gène codant pour la ß-globine, un
constituant essentiel de la molécule d’hémoglobine.
Vous vous demandez sans doute que provoque cette anomalie !? Cette anomalie de l’hémoglobine, qui
n’est plus produite en quantité suffisante à cause de l’altération des 2 exemplaires du gène bêta, conduit à
une destruction des globules rouges fonctionnels. Les patients souffrent d’anémie profonde. Cette mutation a
de fortes conséquences sur l’enfant malade : il ressent une fatigue chronique, il est plus sensible aux
infections qu’un enfant non porteur de cette maladie, il grandit moins rapidement, est victime
d’épaississements osseux avec les os de son visage qui sont susceptibles de se déformer. De plus, les
malades présentent une augmentation du volume de la rate qui peut nécessiter son ablation. Leur survie est
assurée par des transfusions régulières ainsi que l’élimination systématique du fer. La présence de ce dernier,
à forte dose, très toxique, est due aux nombreuses transfusions.
Seulement une question se pose, celle qui vous trotte dans la tête : Existe-t-il un traitement... ? Car en
effet sans traitement, cette maladie est souvent mortelle. Cependant il existe par chance une solution : la
modification du gène défectueux dû à l’anomalie. Seul ceci permet d’en guérir. Ce mécanisme relève de la
thérapie génique.
A quoi consiste-t-elle ? La thérapie génique consiste à prélever des cellules souches à l’origine des cellules
sanguines dans la moelle osseuse du patient. Puis ces cellules sont mises en culture et nous y insérons une
copie normale du gène de la bêta-globine. Cette copie est transportée dans les cellules du patient par le biais
d’un vecteur viral (un virus inoffensif, dérivé du virus du sida). Parallèlement, le malade subit un traitement
de chimiothérapie qui a pour but de détruire une partie de sa moelle osseuse en vue de laisser de la place aux
cellules souches corrigées. Enfin, les cellules modifiées sont réinjectées chez le patient. Celles-ci se
multiplient peu à peu afin de reconstituer la moelle osseuse et donner entre autre des globules rouges
fonctionnels (le patient n’a alors plus besoin de transfusions).
Le protocole expérimental de la thérapie génique exposé ci-dessous est mis en œuvre dans le cas de la bêtathalassémie. Celui-ci permet d’en guérir.
Malgré un traitement efficace, la thérapie génique a néanmoins des limites. Il peut s’avérer quelques fois que
ce mécanisme ne fonctionne pas comme nous l’aurions souhaité ou encore que des complications
subviennent avant, pendant ou après la manipulation. En effet, la thérapie génique, par la transfusion
d’hémoglobine, entraîne une accumulation de fer dans l’organisme. Avec le temps, le fer provoque des
atteintes cardiaques et hépatiques, mais aussi des problèmes hormonaux. Afin de prévenir ces complications,
un fixateur de fer doit alors être administré mais celui-ci a des effets indésirables. De plus, les chercheurs
restent prudents car l’insertion du vecteur peut également activer un gène, le HMGA2, dans certaines
cellules. Ce gène entraîne une prolifération de ces cellules. Un suivi à long terme est donc indispensable
pour voir si cela n’entraîne pas de cancer du sang tel que la leucémie.
De plus, à l’heure actuelle, il est impossible d’établir un pronostic sur le long terme, c’est pourquoi de
nombreuses questions peuvent encore se poser : Ce traitement par thérapie génique sera-t-il efficace durant
toute l’existence du patient ou faudra-t-il le renouveler ? La bêta-thalassémie connaîtra-t-elle d’autres
moyens de se faire soigner ?
2/ Article d' Honorine de 1ière 5S :
La thérapie génique
Le métier de chercheur en génétique est un métier passionnant mais loin d'être donné à tout le monde. Il
faut obligatoirement aimer travailler en équipe et être très investi dans son travail. Il faut également apprécier la
biologie moléculaire, les nouvelles technologies, l’informatique, l’innovation et savoir effectuer un travail minutieux.
Malheureusement, il ne suffit pas de posséder ces qualités pour devenir chercheur en génétique. Pour y parvenir,
l’obtention d’un bac scientifique est nécessaire. Pour exercer en tant que technicien et mettre en œuvre des
protocoles, une formation en IUT permet d'obtenir un DUT génie biologique. Le niveau requis pour devenir ingénieur
est d'au moins bac +8. Il faut d'abord obtenir un diplôme de niveau master (bac +5), dans une grande école ou dans
certains cas par une formation universitaire. Nous avons interrogé Axel Kahn, médecin généticien. Il nous explique
que la génétique « permet de comprendre les mécanismes de transmission des caractères héréditaires d'un être
vivant. » Il nous fait ensuite part de ses trois passions : « la biologie pour comprendre les mécanismes de la vie, la
médecine pour améliorer les perspectives de traitements, et la recherche pour former les jeunes chercheurs. »
Posséder ces passions est donc indispensable pour exercer en tant que chercheur en génétique.
Nous avons travaillé sur un exemple de maladie génétique : la bêta-thalassémie qui est traitée par une
thérapie génique. La bêta-thalassémie, appelée aussi « maladie des globules rouges », est caractérisée par un déficit
total ou partiel de synthèse des chaînes de bêta-globine de l'hémoglobine. L’hémoglobine, qui est une protéine, est
produite par les cellules sanguines. Cette protéine permet la transportation du dioxygène dans le sang par les
hématies (ou globules rouges). L’hémoglobine est formée par l’association de quatre globines (deux globines alpha et
deux globines bêta). Chacune de ces globines est une chaîne protéique repliée sur elle-même, constituée d’une suite
de petites molécules appelées acides aminés. La bêta-thalassémie se caractérise par l’absence de la chaîne bêta de
l’hémoglobine. Les bêta-thalassémies sont de sévérités variables : certaines formes n’entraînent aucun symptôme
(bêta-thalassémies dites mineures) et d’autres mettent la vie en danger. Les bêta-thalassémies sévères (dites
majeures et intermédiaires) se caractérisent par une anémie (manque de globules rouges et d’hémoglobine). Celle-ci
se traduit par une pâleur, une grande fatigabilité, parfois des vertiges et des essoufflements. L’anémie peut
s’accompagner de complications diverses (problèmes de croissance, déformations osseuses…). Selon la gravité de
l’anémie, les premiers signes vont apparaître dans la petite enfance (entre 6 et 12 mois) ou plus tardivement. Dans les
formes majeures, des transfusions sanguines mensuelles systématiques sont nécessaires pour permettre une
croissance et une activité normale. Les transfusions permettent de rétablir une quantité acceptable de globules
rouges et donc de faire disparaître ou de diminuer significativement les symptômes d’anémie. Cependant, les
transfusions répétées ont un effet secondaire grave : elles entraînent une accumulation de fer dans l’organisme des
malades qui devient toxique, perturbant le fonctionnement normal des organes atteints. Une solution plus définitive
est la greffe de cellules souches de moelle osseuse ; mais ce traitement reste soumis à la difficulté de trouver un
donneur compatible. Elle n’est pas non plus idéale, car le greffon, prélevé chez un donneur, peut être rejeté par le
système immunitaire du patient, ou inversement réagir contre l’organisme. C’est pour cela qu’avoir recours à la
thérapie génique est préférable et représente une alternative.
La thérapie génique est une méthode thérapeutique destinée aux patients souffrant de maladies génétiques
donc porteurs d'allèles déficients. Le principe général de cette thérapie consiste à insérer dans une cellule le gène qui
lui fait défaut. Il faut pour cela disposer de vecteurs (virus ou autre) capables d’intégrer ce gène au génome des
cellules.
Dans le cas de la bêta-thalassémie, les cellules souches à l’origine des cellules sanguines sont prélevées dans
la moelle osseuse du patient. Puis ces cellules sont mises en culture et une copie normale du gène de la bêta-globine
y est insérée. Ce gène est transporté par un vecteur viral (un virus inoffensif), le vecteur lentiviral, dérivé ici du virus
du sida (VIH). Un virus a la particularité de pénétrer facilement dans l’organisme. Ensuite, le patient subit un
traitement de chimiothérapie afin de détruire une partie de sa moelle osseuse en vue de laisser de la place aux
cellules souches corrigées. Enfin, les cellules modifiées sont réinjectées chez le patient. Le vecteur se retrouve ainsi à
l’intérieur du noyau, et le gène fonctionnel est libéré. La cellule peut alors produire la protéine absente et la fonction
déficiente est rétablie : la cellule est traitée.
Schéma montrant le protocole expérimental de thérapie génique dans le cas de la bêta-thalassémie
Mise en culture des cellules souches et du
gène de la bêta-globine, infection de la
cellule par le virus modifié
Cellules souches du patient
Insertion du virus
modifié avec les
cellules souches
Prélèvement de moelle osseuse
Gène bêta-globine
Coquille vide du virus du sida inoffensif
(vecteur lentiviral)
Cellules souches
génétiquement
modifiées
Insertion du gène bêta-globine dans le vecteur
lentiviral, le virus est alors génétiquement modifié
Construction du vecteur viral
Injection intraveineuse des cellules
génétiquement modifiées
Chimiothérapie (élimination des cellules malades de la
moelle osseuse)
Néanmoins, cette thérapie génique a des limites. Après l’injection des cellules génétiquement modifiées, le
séquençage de l’ADN montre que, dans la moitié des cellules modifiées, le vecteur viral s’est inséré dans le gène qui
code la protéine HMGA2. Cette protéine est connue pour participer à la régulation de la prolifération et de la
différenciation cellulaire. Seize mois après la greffe, l’expression de ce gène, qui est normalement nulle, augmente de
10 000 fois. De plus, dans plusieurs types de tumeurs cancéreuses, la protéine HMGA2 est en quantité anormalement
élevée. La surproduction observée chez le patient traité pourrait alors provoquer une leucémie, un suivi à long terme
est donc nécessaire.
Honorine