Myriam Vial

PAP Génétique - Lycée Marlioz, Aix Les Bains -

15 juin 2004

Définition

• La thérapie géniquethérapie 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 1ère réussite DÉCRYPTAGE. POUR LA PREMIÈRE FOIS UNE DÉCRYPTAGE. POUR LA PREMIÈRE FOIS UNE

THÉRAPIE GÉNIQUE MONTRE SON EFFICACITÉ.THÉRAPIE GÉNIQUE MONTRE SON EFFICACITÉ.

Les bébés sortent de leurs bullesDes 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 ……

Article paru dans l'édition du 30 décembre 1999 - Page imprimée sur http://www.humanite.fr

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 Cavazzana-Calvo 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

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.

INRA

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 virusLes 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 virauxLes 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

• 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.

INRA

Étape : Administration du vecteur

3 protocoles

• 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

INRA

Étape : Vérification de l’expression du gène thérapeutique

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.

INRA

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

RST

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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 positifrapport bénéfice/risque est positif.

in Libération 10/06/04

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• 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