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Chapitre 34
Thérapie génique

34.1. Vecteurs viraux pour la thérapie génique

C. KosticY. Arsenijevic

Les principes de la thérapie génique
La thérapie génique consiste à transférer du matériel génétique ou à modifier le matériel génétique des cellules, unités du vivant, à des fins thérapeutiques. Même si, au premier abord, d'aucuns songent aux pathologies liées à des anomalies génétiques, cette technique peut aussi s'avérer utile pour des maladies causées par des facteurs extérieurs puisque du matériel génétique bien choisi peut agir comme source thérapeutique (par exemple neuroprotection, inhibition de la néovascularisation). Pour une thérapie génique réussie, il faut un vecteur et une stratégie génique adaptés au contexte pathologique.
Le succès d'une thérapie génique dépend de trois principaux facteurs. L'agent thérapeutique doit tout d'abord ne pas provoquer d'effet indésirable notable notamment par une réaction immunitaire contre le vecteur ou le produit généré par ce vecteur. L'expression du produit thérapeutique doit ensuite être appropriée dans le temps; une thérapie génique est en principe unique et dure pour le restant de la vie du patient, et par le niveau d'expression, certains gènes demandent un taux de production de protéine bien défini pour remplir leur mission thérapeutique. Finalement, la spécificité du ciblage du transfert génique est cruciale pour assurer l'efficacité de la thérapie. Ce dernier paramètre permet en outre d'agir sur les deux premiers facteurs car une augmentation de la spécificité de ciblage permet de réduire la dose du vecteur administré et donc de minimiser des réactions secondaires potentielles tout en optimisant l'expression thérapeutique.
La thérapie génique s'est développée très rapidement en ophtalmologie grâce aux multiples avantages de l'œil pour ce genre d'approche. En effet, c'est un organe facilement accessible pour l'administration du produit et le suivi du traitement, tout en étant cloisonné par rapport au reste de l'organisme. Le développement préclinique de multiples outils géniques a ainsi rapidement ouvert de nouvelles voies thérapeutiques. Quelques exemples pertinents de thérapies géniques liés aux essais cliniques en cours seront exposés dans ce chapitre. Nous nous concentrerons sur l'utilisation des vecteurs viraux, mais d'autres stratégies géniques comme l'électroporation et l'utilisation d'oligonucléotides antisens sont aussi des technologies très prometteuses pour l'ophtalmologie [1-2-3].
Les vecteurs
Le nerf de la guerre de cette stratégie est le transfert efficace des outils moléculaires afin d'assurer le succès de cette approche. Deux types de vecteurs existent : les vecteurs non viraux (liposomes, nanoparticules etc.) et les vecteurs viraux. Les chercheurs ont très vite cherché à exploiter la puissance des agents viraux pour transférer le matériel génétique qui est à la base de la survie de ces micro-organismes. En inactivant les composants pathogéniques des virus (gènes de réplication et de structure du virus) et en les remplaçant par du matériel génétique thérapeutique (éléments de régulation d'expression génique et gène codant pour l'agent thérapeutique), les chercheurs ont créé des vecteurs viraux recombinants capables de transférer efficacement une cassette thérapeutique sans exprimer les traits pathogéniques du virus source [ 4 , 5]. Les gènes essentiels à la production des particules virales (polymérase, capside ou enveloppe, etc.) peuvent être exprimés en trans dans le système cellulaire choisi pour la préparation des vecteurs et leur purification (fig. 34-1
Fig. 34-1
Schéma des génomes viraux AAV et LV (a) et des vecteurs recombinants rAAV et rLV (b).
Pour préparer le génome de vecteurs recombinants, quelques éléments essentiels pour empaqueter le génome dans la particule du vecteur recombinant sont préservés, mais l'essentiel des gènes viraux est supprimé et sera fourni uniquement en trans pour la production du vecteur recombinant, mais non empaqueté dans le vecteur. ITR : inverted terminal repeat; LTR : long terminal repea; Rep, Cap : gènes AAV; Gag, Pol, Vif, Vpr, Vpu, Env, Tat, Rev, Nef : gènes de LV-Hiv1; RRE, j : séquences de LV-Hiv1.
). Le transfert du matériel génétique de ces vecteurs recombinants dans les cellules cibles est appelé transduction.
Afin d'améliorer ensuite le ciblage des différents types cellulaires d'intérêt, les chercheurs ont ensuite développé le pseudotypage des vecteurs qui consiste à assembler les vecteurs recombinants avec des enveloppes ou des capsides dérivant de différentes sources virales ou génétiquement modifiées. Couplés à des séquences régulatrices d'expression adéquate, le transfert et l'expression du gène thérapeutique sont ainsi optimaux. Deux types de vecteurs sont principalement disponibles ou en cours d'évaluation en essais cliniques pour l'ophtalmologie : les vecteurs dérivés de virus adéno-associé ou adeno-associated virus (AAV) et ceux dérivés de lentivirus (LV).
Vecteurs AAV
L'AAV est un petit virus à ADN ou acide désoxynucléique (20-25 nm), simple brin et non pathogénique pour l'homme, qui ne se réplique que dans les cellules préalablement infectées par un virus auxiliaire (adénovirus, herpès, etc.). La petite taille (4,6 kb ou kilobases) de son matériel génétique est principalement due au fait que son génome ne contient pas tous les gènes nécessaires à sa réplication (comme une polymérase) et qu'il profite de ceux exprimés par la cellule hôte. Pour faire un vecteur recombinant dérivé de l'AAV ( recombinant adeno-associated virus [rAAV]), il suffit donc de supprimer les deux gènes que contient l'AAV (rep, pour la réplication, et cap, pour le capside) et de conserver les éléments terminaux qui sont appelés inverted terminal repeats (ITR) qui sont de part et d'autre du génome viral, et qui sont essentielles pour la réplication du génome et son encapsidation [ 6 , 7]. La place libérée pourra ainsi être occupée par la cassette thérapeutique.
Bien que l'AAV ait un site d'intégration connu dans le génome humain (19q13,4), l'insertion du génome des rAAV n'est pas fréquente et donc la majeure partie de la cassette thérapeutique reste sous forme épisomique dans le noyau de la cellule transduite. Il s'ensuit que ce vecteur sera stablement exprimé uniquement dans des cellules quiescentes et n'est pas adapté pour les systèmes en division tels que le système hématopoïétique.
La capacité des AAV de former des épisomes concatémères a été exploitée par les chercheurs afin de transférer des gènes thérapeutiques dépassant la taille limite de 4,7 kb d'encapsidation. En morcelant le transgène dans plusieurs rAAV et en ménageant des séquences de regroupement (soit au niveau transcriptionnel, soit au niveau protéique) pour reconstituer dans la cellule hôte un cadre de lecture en continu, il a été possible d'obtenir l'expression de MYO7A (6,6 kb), ABCA4 (6,8 kb) et CEP290 (8 kb) dans la rétine [8 , 9].
Le génome de l'AAV est composé d'un simple brin et nécessite la synthèse du double brin pour sa réplication. Pour le rAAV, après transfert dans la cellule cible, ce processus de duplication permet l'expression du gène thérapeutique. C'est une étape limitante pour la transduction. Ainsi, afin d'améliorer l'efficacité des rAAV, les chercheurs ont développé des scAAV – self-complementary (sc) – dont le génome est un palindrome de la cassette thérapeutique et donc forme directement une molécule d'ADN double brin transcriptionnellement disponible dès sa libération dans le noyau [10]. Ce type de vecteur a l'avantage de permettre une expression rapide du transgène après la transduction, mais réduit de moitié la longueur de la séquence que l'on peut insérer dans le rAAV puisqu'il la contient deux fois en cis [ 11].
De multiples variants de capside ont été identifiés ou génétiquement modifiés et utilisés pour le ciblage de types cellulaires spécifiques par pseudotypage (tableau 34-1
Tableau 34-1
Les capsides AAV et leur récepteurs (d'après [12–14]).
CaspideRécepteurCorécepteur
AAV12,3 N-/2,6 N-acide sialique?
AAV2HSPGHGFR, FGFR-1, intégrine, LamR
AAV3HSPG et R FGF, LamRHGFR, FGFR-1, LamR
AAV42,3 O-acide sialique?
AAV52,3 N-acide sialique, PDGFRPDGFR
AAV62,3 N-/2,6 N-acide sialique, HSPGEGFR
AAV7N-acide sialiquePDGFR
AAV8?LamR
AAV9N-galactoseLamR
AAV10??
AAV11??
AAV12??
AAV2-7m8HSPGFGFR1, LamR
). Ils montrent également des variations dans la cinétique des mécanismes intracellulaires qui peut avoir un impact sur la rapidité d'expression. Concernant les variants naturels, bien que non pathogéniques, des anticorps neutralisants existent dans la population avec différentes prévalences qui peuvent être un frein à leur utilisation clinique. Certains variants artificiels ont même été sélectionnés et sont en développement dans le but d'aider le ciblage de la rétine externe (photorécepteurs), malgré une administration intravitréenne. Actuellement, c'est un rAAV2/2 (génome dérivé de l'AAV2, capside 2) qui a été commercialisé pour une amaurose congénitale de Leber avec déficit du gène RPE65 (Luxturna©), mais d'autres pseudotypes de rAAV sont évalués en essais cliniques (AAV2/4, AAV2/5 et AAV2/8; voir plus loin tableau 34-3
Tableau 34-3
Essais cliniques.
1.Seules les phases les plus avancées pour une maladie et un vecteur sont présentées. 2.Seuls les articles décrivant l'essai clinique sont cités.3.Approche d'édition de gène par CRISPR.4.Channel rhodopsin : approche optogénétique. 5.Channel rhodopsin optimisé.
MaladieGèneExpressionCibleType de vecteurEssai clinique 1TypeInitiationFinalisationRéférence 2
ACL2RPE65EPEPrAAV2NCT00999609Phase III 2012Prévue en 2029Russel et al., 2017
rAAV4NCT01496040Phase I/II 20112014Le Meur et al., 2018
rAAV5NCT02946879Phase I/II 2016Prévue en 2023Ghazi et al., 2016
RP38MERTKEPEPrAAV2NCT01482195Phase I 2011Prévue en 2023
USH1BMYO7APR et EPEPrEIAVNCT01505062Phase I/II 20122019
ChoriodérémieCHMPR et EPEPrAAV2NCT03496012Phase III 20172020Xue et al., 2018
rAAV2NCT02553135Phase II 20152018
AchromatopsieCNGA3PR (cônes)PR (cônes)rAAV2tYFNCT02599922Phase I/II 2016Prévue en 2025
RP40PDE6BPRPRrAAV5NCT03328130Phase I/II 20172024
Retinitis punctata albescensRLBP1EP et MüllerPR et EPrAAV8NCT03374657Phase I/II 2017Prévue en 2026
RP2/RP3/XLRPRPGRPRPRrAAV8NCT03116113Phase I/II 20172020
StargadtABCA4PREP et PRrEIAVNCT01367444Phase I/II 20112019
ACL10CEP2903PRPRrAAV5NCT03872479Phase I/II 20192024Maeder et al., 2019
Rétinite pigmentaire avancéeChR24__RGCrAAV2NCT02556736Phase I/II 2015Prévue en 2035
Rétinite pigmentaire avancéeChrimsonR-tdTomato5RGCrAAV2-7m8NCT03326336Phase I/II 2018Prévue en 2025
). La commercialisation du Luxturna©, premier rAAV pour l'ophtalmologie, a ouvert la voie au développement de rAAV pour de multiples autres affections dans ce domaine.
Vecteurs lentiviraux (LV)
Le LV est un sous-type de rétrovirus. C'est un virus à ARN ou acide ribonucléique (100–120 nm) dont le matériel génétique, une fois rétrotranscrit en ADN, est intégré dans la cellule cible. Les recombinant lentivirus (rLV) permettent donc aux cellules en division de conserver la cassette thérapeutique dans les cellules filles et d'assurer une expression stable dans le temps. Même si l'intégration de matériel étranger dans le génome pourrait provoquer des effets indésirables (tumorigénicité comme observé pour d'autres rétrovirus utilisés dans des essais cliniques pour X-SCID), il n'y a pas eu à ce jour d'observation de tels phénomènes pour les rLV qui ont été très utilisés pour modifier des cellules souches hématopoïétiques [ 15]. Des vecteurs non intégratifs ont néanmoins été développés pour minimiser ce risque lors de traitements de cellules quiescentes.
Les séquences minimales cis requises pour produire un rLV sont limitées au long terminal repeat (LTR) et à deux courtes séquences (φ, RRE) indispensables pour l'empaquetage du génome dans la particule et son transport dans le noyau hôte. Plus de 10 kb sont ainsi disponibles pour insérer une cassette thérapeutique. De plus, l'expression du transgène est extrêmement rapide après transduction, dès le deuxième à troisième jour après administration, et stable.
C'est un vecteur à enveloppe qui doit donc être pseudotypé par d'autres enveloppes pour étendre son tropisme normalement limité aux cellules exprimant CD4 comme les cellules T ou les macrophages par le VIH. Une enveloppe couramment utilisée est le VSV-G qui permet, par fusion de membrane, l'entrée des composants internes du rLV (capside et génome) dans la cellule. Après injection sous-rétinienne, le ciblage de cette enveloppe pour l'épithélium pigmentaire est très efficace, tandis que celui des photorécepteurs est controversé. Les chercheurs investiguent également d'autres enveloppes naturelles ou génétiquement modifiées pour moduler l'affinité du vecteur à différents types cellulaires.
Le tableau 34-2
Tableau 34-2
Comparaison de vecteurs recombinants rAAV et rLV.
rAAVrLV
Taille (nm)20–24100–120
GénomeTypessADNssARN
Capacité (kb)4,712
État dans la cellule hôteÉpisomeIntégration
ExpressionRapiditéDépend de la conception (scAAV et capside)+
DuréeStable dans cellules quiescentesStable aussi dans cellules en division
ImmunitéPréexistante suivant les capsidesPeu probable
Tropisme possibleÉpithélium pigmentaire et toute la neurorétineÉpithélium pigmentaire, cellules gliales de Müller et cellules ganglionnaires rétiniennes
AvantagesUne configuration déjà en clinique pour l'ophtalmologie, ciblage possible de multiples types cellulaires Grande cassette thérapeutique
InconvénientsPetite cassette thérapeutique, inflammationRisque dû à l'intégration, limité pour les photorécepteurs
présente une comparaison des vecteurs recombinants rAAV et rLV.
Stratégie
Dans cette partie, nous rendons compte des progrès les plus signifiants qui ont permis ou qui vont permettre d'amener un vecteur de thérapie génique en clinique dans le domaine des dystrophies rétiniennes héréditaires. Il existe une diversité de formes de ces maladies et donc différentes stratégies sont nécessaires pour atteindre la thérapie souhaitée. Nous présentons les plus courantes en développement. Comme le domaine est riche en activité, nous ne nous concentrerons que sur cette famille de maladies. Pour les approches concernant la DMLA et le glaucome, il est possible de se référer aux excellentes revues suivantes [ 16 , 17]. Il faut souligner que la DMLA a été la première cible pour la thérapie génique oculaire [18].
Remplacement de gène et essais cliniques en cours
Cibler l'épithélium pigmentaire
L'épithélium pigmentaire (EP) s'est vite avéré être un tissu qui est aisément transduit par des vecteurs rAAV ou rLV. En conséquence, les maladies qui se manifestent par une dérégulation de la fonction de l'EP sont devenues des cibles privilégiées pour la thérapie génique, pour autant que les vecteurs puissent contenir la séquence thérapeutique. Concernant les maladies héréditaires, le premier médicament de thérapie génique, le Luxturna® de Sparks Therapeutics, a été enregistré pour traiter l'amaurose congénitale de Leber de type 2 (ACL2). Cette maladie est due à un déficit de fonction de la protéine RPE65 dans l'EP qui participe au recyclage du chromophore, nécessaire aux photorécepteurs pour initier le processus de phototransduction. Le médicament est un rAAV2/2 codant pour la séquence complémentaire de l'ADN de RPE65 . Il a fallu environ 16 ans entre la preuve de principe obtenue sur des chiens Briard portant une mutation sur le gène RPE65 [ 19], les premiers essais cliniques encourageants [20-21-22] et sa production en tant que médicaments (2017, approbation de la Food and Drug Administration [FDA]). Les principales améliorations obtenues lors de l'essai clinique de phase III ont été documentées par une meilleure acuité visuelle de 8 à 9 lettres de gain en moyenne et une mobilité plus aisée pour les patients, c'est-à-dire plus rapide et avec une diminution de contacts avec des obstacles [ 23]. Comme test objectif, une réactivation de certaines zones du cortex visuel avait précédemment été observée [ 24]. Trois autres groupes ont aussi montré, avec d'autres vecteurs AAV2/2 et AAV2/4, des améliorations de la fonction visuelle chez certains patients (sensibilité accrue de la rétine, point de fixation se délocalisant sur la zone traitée, amélioration de la mobilité) [ 20 , 25 , 26]. Néanmoins, il a également été observé que le processus de dégénérescence continuait malgré le traitement [27], car le taux de chromophore synthétisé était probablement trop faible [ 28]. Les études du traitement avec Luxturna® ne documentent pas l'évolution de la structure de la rétine après plusieurs années (> 3 ans) de suivi et la communauté de la thérapie génique est très curieuse de prendre connaissance des données concernant ce paramètre pour savoir si l'évolution de la maladie peut être effectivement contrecarrée. Un essai clinique avec l'AAV2/5 est en cours, avec l'hypothèse que le niveau d'expression doit être optimisé non seulement pour assurer une restauration de la fonction visuelle optimale, mais aussi pour protéger efficacement les photorécepteurs (NCT02946879). À noter qu'un vecteur lentiviral est aussi en développement pour atteindre le même but [29]. Il est à noter que le coût de l'injection du Luxturna® pour un œil s'élève à environ 400000 euros. On pourrait comprendre ce coût si la thérapie assurait une guérison complète de la maladie, mais ce n'est pas le cas. Les systèmes de santé de certains pays sont prêts à rembourser le traitement seulement si un bénéfice est avéré pour le patient. De plus, une comparaison de ce coût avec les frais médicaux et sociaux standard d'une vie entière d'un patient non traité montre un excès de plus de 600000 dollars pour le Luxturna® (Zimmermmann 2019 Value in Health). Ce modèle économique est très discuté pour l'accessibilité de ce type de traitement pour les patients car il pèse lourdement sur les systèmes de santé. L'EP a aussi été ciblé par un AAV2/2 pour traiter la RP38 qui est la conséquence d'une déficience de la fonction du gène MERTK , qui participe à la phagocytose des segments des photorécepteurs. Après la validation de l'efficacité du vecteur et de sa sûreté d'utilisation sur différents modèles animaux, le vecteur a d'abord été étudié sur 6 patients pour un essai clinique de phase I pour tester la sécurité d'emploi du vecteur en fonction de la dose administrée (NCT01482195). Des effets indésirables, considérés comme mineurs par les auteurs, ont été observés chez 3 patients. Un patient a développé une kératite filamenteuse et deux autres une cataracte progressive. Sur 2 ans de suivi, une amélioration transitoire de l'acuité visuelle a été observée chez deux patients [30]. Le syndrome d'Usher de type 1B est causé par une déficience du gène MYO7A exprimé dans les photorécepteurs et l'EP. Un lignée de souris déficiente pour ce gène, Myo7a -/- , existe mais sans dégénérescence des photorécepteurs. Néanmoins, l'expression ciblée de Myo7A dans l'EP par un vecteur lentiviral équin a permis d'améliorer la distribution des mélanosomes dans l'EP [31]. Ces résultats ont suffi pour tester la sécurité de l'emploi de ce vecteur chez le primate [32], et ensuite initier un essai clinique (NCT01505062) en 2012, mais qui a été interrompu en 2019. Les résultats concernant la sécurité d'emploi ont été publiés sur le site clinicaltrials.gov pour les trois différentes doses injectées. Seule la dose la plus élevée a provoqué une uvéite chez un patient et une diminution de l'acuité visuelle chez un autre patient. Des effets mineurs ont été observés chez tous les patients. Aucune donnée sur la morphologie de la rétine et sa fonction n'a été documentée par une publication. Le développement de la thérapie génique pour traiter la choriodérémie (déficience pour l'activité du gène CHM ) a aussi été effectué en se focalisant essentiellement sur l'EP, bien que la protéine REP1, produite par le gène CHM , soit aussi présente dans les photorécepteurs. La preuve de concept de l'efficacité des vecteurs testés a été démontrée d'une part sur un modèle murin déficient pour ce gène, et d'autre part sur des cellules de l'EP générées à partir de cellules souches pluripotentes induites dérivées de patients. Le groupe de Vasiliki Kalatzis a pu montrer dans ces cellules que le transgène rétablit un métabolisme normal associé aux protéines RAB, plus spécifiquement pour RAB27A qui s'accumule anormalement dans le cytosol des cellules des patients au lieu de migrer sur la membrane cellulaire [33]. Des résultats similaires ont aussi été obtenus avec des cellules pluripotentes induites non différenciées [34]. Huit essais cliniques ont été lancés dont quatre en phase II (avec un achevé) et un en cours en phase III (voir tableau 34-3
Tableau 34-3
Essais cliniques.
1.Seules les phases les plus avancées pour une maladie et un vecteur sont présentées. 2.Seuls les articles décrivant l'essai clinique sont cités.3.Approche d'édition de gène par CRISPR.4.Channel rhodopsin : approche optogénétique. 5.Channel rhodopsin optimisé.
MaladieGèneExpressionCibleType de vecteurEssai clinique 1TypeInitiationFinalisationRéférence 2
ACL2RPE65EPEPrAAV2NCT00999609Phase III 2012Prévue en 2029Russel et al., 2017
rAAV4NCT01496040Phase I/II 20112014Le Meur et al., 2018
rAAV5NCT02946879Phase I/II 2016Prévue en 2023Ghazi et al., 2016
RP38MERTKEPEPrAAV2NCT01482195Phase I 2011Prévue en 2023
USH1BMYO7APR et EPEPrEIAVNCT01505062Phase I/II 20122019
ChoriodérémieCHMPR et EPEPrAAV2NCT03496012Phase III 20172020Xue et al., 2018
rAAV2NCT02553135Phase II 20152018
AchromatopsieCNGA3PR (cônes)PR (cônes)rAAV2tYFNCT02599922Phase I/II 2016Prévue en 2025
RP40PDE6BPRPRrAAV5NCT03328130Phase I/II 20172024
Retinitis punctata albescensRLBP1EP et MüllerPR et EPrAAV8NCT03374657Phase I/II 2017Prévue en 2026
RP2/RP3/XLRPRPGRPRPRrAAV8NCT03116113Phase I/II 20172020
StargadtABCA4PREP et PRrEIAVNCT01367444Phase I/II 20112019
ACL10CEP2903PRPRrAAV5NCT03872479Phase I/II 20192024Maeder et al., 2019
Rétinite pigmentaire avancéeChR24__RGCrAAV2NCT02556736Phase I/II 2015Prévue en 2035
Rétinite pigmentaire avancéeChrimsonR-tdTomato5RGCrAAV2-7m8NCT03326336Phase I/II 2018Prévue en 2025
). Un vecteur AAV2 codant pour CHM a été injecté sous la rétine et l'effet le plus marquant obtenu après 2 ans de suivi a été le changement du point de fixation du patient se déplaçant sur la zone traitée de la rétine et une augmentation de la sensibilité de la rétine en fonction de la dose [35]. L'acuité visuelle est souvent bonne chez ces patients et il n'est pas étonnant qu'aucun changement significatif entre l'œil traité et l'œil contrôle n'ait été observé chez 6 patients injectés lors d'un début d'essai clinique [ 36]. En revanche, avec plus de patients traités et une plus longue observation, 3 patients sur 12 montrent une nette amélioration de l'acuité visuelle (+9, 14 et 25 lettres ETDRS), si on exclut les yeux qui ont subi des cataractes ou un traitement laser (YAG) après l'injection du vecteur. Trois autres patients montrent une amélioration de 2 à 3 lettres de 2 à 5 ans après le traitement [ 37]. Une modeste amélioration a aussi été observée dans l'essai clinique conduit au Canada avec le même vecteur [ 38]. L'essai clinique de phase III permettra de mieux clarifier quel sous-groupe de patients pourrait potentiellement le mieux profiter de cette thérapie si ces résultats sont confirmés.
Cibler les photorécepteurs
Comme la grande majorité des maladies rétiniennes héréditaires touchent principalement la fonction des photorécepteurs ou leur intégrité (par exemple ROM1, périphérine, protéines du cilium), le challenge est actuellement de démontrer la restauration d'une fonction des cellules sensorielles de la rétine chez des patients atteints de dystrophie rétinienne héréditaire. Après de nombreuses preuves de concept chez des modèles murins et canins de dégénérescences de la rétine ainsi que des études de sécurité d'emploi et de distribution du vecteur chez des primates non humains, plusieurs études cliniques ont été initiées. Le fait d'avoir de grands animaux pour des modèles de dystrophie rétinienne héréditaire a fortement orienté le choix des maladies qui pourraient être traitées [39]. L'achromatopsie , qui peut être la conséquence d'une déficience des gènes CNGA3 ou CNGB3 , se manifeste par une forte diminution de l'acuité visuelle même avant qu'une perte significative de cônes soit observée [40]. Pour ces cas, la rétine, souvent bien préservée lors du diagnostic, est donc un avantage pour la thérapie génique. Le transfert du gène CNGA3 par un AAV2/5 chez le mouton [41 , 42] rétablit de manière spectaculaire la fonction des cônes et améliore la navigation de l'animal dans un labyrinthe en diminuant très significativement le temps du parcours et le nombre de collision pendant le trajet, cela même après 6 ans de traitement. Des résultats très similaires ont été publiés pour le modèle de chien portant une mutation dans le gène CNGB3 par AAV2/5 [43], montrant que cette approche de thérapie génique peut être très efficace. Les résultats chez les patients sont plus contrastés. Trois essais cliniques de type I/II ont été initiés (voir tableau 34-3
Tableau 34-3
Essais cliniques.
1.Seules les phases les plus avancées pour une maladie et un vecteur sont présentées. 2.Seuls les articles décrivant l'essai clinique sont cités.3.Approche d'édition de gène par CRISPR.4.Channel rhodopsin : approche optogénétique. 5.Channel rhodopsin optimisé.
MaladieGèneExpressionCibleType de vecteurEssai clinique 1TypeInitiationFinalisationRéférence 2
ACL2RPE65EPEPrAAV2NCT00999609Phase III 2012Prévue en 2029Russel et al., 2017
rAAV4NCT01496040Phase I/II 20112014Le Meur et al., 2018
rAAV5NCT02946879Phase I/II 2016Prévue en 2023Ghazi et al., 2016
RP38MERTKEPEPrAAV2NCT01482195Phase I 2011Prévue en 2023
USH1BMYO7APR et EPEPrEIAVNCT01505062Phase I/II 20122019
ChoriodérémieCHMPR et EPEPrAAV2NCT03496012Phase III 20172020Xue et al., 2018
rAAV2NCT02553135Phase II 20152018
AchromatopsieCNGA3PR (cônes)PR (cônes)rAAV2tYFNCT02599922Phase I/II 2016Prévue en 2025
RP40PDE6BPRPRrAAV5NCT03328130Phase I/II 20172024
Retinitis punctata albescensRLBP1EP et MüllerPR et EPrAAV8NCT03374657Phase I/II 2017Prévue en 2026
RP2/RP3/XLRPRPGRPRPRrAAV8NCT03116113Phase I/II 20172020
StargadtABCA4PREP et PRrEIAVNCT01367444Phase I/II 20112019
ACL10CEP2903PRPRrAAV5NCT03872479Phase I/II 20192024Maeder et al., 2019
Rétinite pigmentaire avancéeChR24__RGCrAAV2NCT02556736Phase I/II 2015Prévue en 2035
Rétinite pigmentaire avancéeChrimsonR-tdTomato5RGCrAAV2-7m8NCT03326336Phase I/II 2018Prévue en 2025
). Dans une étude, il apparaît que deux patients sur trois développent une activation des PBMC pendant le premier mois suivant l'injection du vecteur (AAV2/8). Sur 9 patients injectés, la moyenne de l'acuité visuelle du groupe augmente significativement, mais modérément, dès 6 mois après le traitement et est stable une année après. L'acuité visuelle de base est de 41,38 ( standard deviation [SD] : 6,39) et passe à 43,75 (SD : 5,80) à 6 mois. La sensibilité au contraste est aussi améliorée pendant cette période atteignant 0,74 (0,35) log alors qu'avant le traitement la moyenne était de 0,52 (0,26) log. La constriction pupillaire à la lumière rouge est aussi améliorée, mais l'activité des cônes stimulés à hautes fréquences ne montre pas de changement. Le suivi de ces patients montrera si ces résultats très encourageants sont confirmés par le maintien de l'activité des cônes à moyen terme. D'autres formes de dystrophies rétiniennes héréditaires sont ciblées par un traitement de thérapie génique pour suppléer la déficience de certains gènes ( PDE6B , RLBP1, RPGR et ABCA4 ), mais aucune donnée sur les essais cliniques n'est disponible à ce jour (voir tableau 34-3
Tableau 34-3
Essais cliniques.
1.Seules les phases les plus avancées pour une maladie et un vecteur sont présentées. 2.Seuls les articles décrivant l'essai clinique sont cités.3.Approche d'édition de gène par CRISPR.4.Channel rhodopsin : approche optogénétique. 5.Channel rhodopsin optimisé.
MaladieGèneExpressionCibleType de vecteurEssai clinique 1TypeInitiationFinalisationRéférence 2
ACL2RPE65EPEPrAAV2NCT00999609Phase III 2012Prévue en 2029Russel et al., 2017
rAAV4NCT01496040Phase I/II 20112014Le Meur et al., 2018
rAAV5NCT02946879Phase I/II 2016Prévue en 2023Ghazi et al., 2016
RP38MERTKEPEPrAAV2NCT01482195Phase I 2011Prévue en 2023
USH1BMYO7APR et EPEPrEIAVNCT01505062Phase I/II 20122019
ChoriodérémieCHMPR et EPEPrAAV2NCT03496012Phase III 20172020Xue et al., 2018
rAAV2NCT02553135Phase II 20152018
AchromatopsieCNGA3PR (cônes)PR (cônes)rAAV2tYFNCT02599922Phase I/II 2016Prévue en 2025
RP40PDE6BPRPRrAAV5NCT03328130Phase I/II 20172024
Retinitis punctata albescensRLBP1EP et MüllerPR et EPrAAV8NCT03374657Phase I/II 2017Prévue en 2026
RP2/RP3/XLRPRPGRPRPRrAAV8NCT03116113Phase I/II 20172020
StargadtABCA4PREP et PRrEIAVNCT01367444Phase I/II 20112019
ACL10CEP2903PRPRrAAV5NCT03872479Phase I/II 20192024Maeder et al., 2019
Rétinite pigmentaire avancéeChR24__RGCrAAV2NCT02556736Phase I/II 2015Prévue en 2035
Rétinite pigmentaire avancéeChrimsonR-tdTomato5RGCrAAV2-7m8NCT03326336Phase I/II 2018Prévue en 2025
).
Chirurgie problématique
Dans la plupart des études de sécurité de l'emploi des vecteurs et lors des essais cliniques, l'injection rétinienne reste un challenge pour éviter des dommages dans la zone maculaire. Il est remarquable de voir, sur les images de fonds d'œil prise en autofluorescence de primates non humains, un ou deux anneaux sombres se former après l'injection témoignant d'une perte d'activité de l'EP [ 29 , 44]. Ces anneaux correspondent à la zone de tension maximale au bord de la bulle faite lors de l'injection. Au début de l'injection, la bulle s'élargit jusqu'à une certaine limite, puis elle gonfle et s'étend soudainement pour faire une autre bulle plus large. Les anneaux correspondent à ces deux zones de tensions successives. Comme amélioration à la procédure, il a été proposé d'effectuer un détachement préalable mécanique avec une solution saline pour créer une bulle parafovéolaire qui servira par la suite de récipient du vecteur qui sera lentement infusé en contrôlant la pression automatiquement. Cette approche a été utilisée pour certains essais cliniques pour traiter la choriodérémie [45 , 46]. Par ailleurs, lorsque la zone maculaire est détachée, un amincissement de la couche des photorécepteurs est parfois observé, ainsi qu'une hyporéflectivité de l'EP dans certaines parties de la zone détachée. Une stratégie propose d'effectuer plusieurs injections autour de la macula pour la préserver [ 47], mais cela est dépendant des cellules qu'il faut cibler pour la thérapie. Néanmoins, la chirurgie sous-rétinienne reste un problème majeur d'une thérapie génique efficace et reproductible. Il est intéressant de regarder le site de luxturna.com pour réaliser les potentiels effets indésirables sérieux que le traitement peut provoquer (endophtalmie, diminution permanente de l'acuité visuelle, amincissement de la rétine, trou rétinien, etc.), révélant les efforts qui restent à faire dans le domaine de la chirurgie ou de celui de la vectorologie pour, par exemple, se passer d'injection sous-rétinienne et privilégier la voie intravitréenne.
Cibler des maladies dominantes
La difficulté du traitement des maladies génétiques dominantes réside dans le fait qu'il faut non seulement annihiler la composante néfaste qui empoisonne le système (allèle muté), mais aussi s'assurer d'exprimer un gène sain résistant pour rétablir la fonction biologique. Des revues très complètes décrivent les mécanismes et thérapies (pas seulement génique) pour les rétinites pigmentaires autosomiques dominantes [ 48 , 49]. Plusieurs approches allant du ribozyme, à l'interférence par ARN ou à l'édition ont été évaluées précliniquement. D'autres stratégies utilisant des facteurs neuroprotecteurs ou qui diminuent le stress cellulaire sont aussi explorées [ 50]. Pour l'instant, les thérapies géniques de pathologie rétinienne due à des mutations dominantes sont principalement évaluées au niveau préclinique dans des modèles de mutations de RHODOPSIN , PERIPHERIN , ou IMPDH1 par exemple [51-52-53].
Les mutations du gène RHO sont très variées et, même si certaines sont plus fréquentes, les mécanismes pathologiques peuvent être très différents. Une approche pour cibler toutes les mutations, mais exprimer en parallèle un ADNc résistant, paraît dès lors intéressante. Cideciyan et al. ont ainsi montré une réduction de 97 à 100 % du transcrit et de la protéine de la rhodopsine endogène après 7 semaines chez des chiens sains dans la zone rétinienne ayant reçu un AAV2/5 contenant un shARN ( short hairpin ARN) dirigé contre l'ARNm de la rhodopsine. Ils ont également défini une dose idéale entre la suppression de l'expression du gène endogène (mais avec préservation de la structure) et un minimum d'inflammation. Ils ont ensuite montré que, dans le modèle de chien portant la mutation T4R, la suppression seule de l'expression de rhodopsine endogène (allèle muté et sain) permet déjà dans une certaine mesure une protection avec une couche externe plus épaisse. Néanmoins, un AAV2/5, contenant le shARN et le gène humain de la rhodopsine résistant au shARN, permet une meilleure préservation des couches externes qui se maintient sur le long terme avec une réexpression de la rhodopsine humaine représentant plus de 110 % du niveau transcriptionel canin à 13 semaines post-injection et une préservation de l'épaisseur rétinienne, en tout cas jusqu'à 9 mois. Une nette amélioration stable de l'électrorétinographie (ERG) montre l'efficacité de cette approche pour préserver la fonction des cônes et bâtonnets [51]. Ce vecteur est très prometteur pour une application clinique dans les années à venir (IC-100©, Iveric Bio). Le même principe de rAAV pour supprimer les formes endogènes et réexprimer la rhodopsine résistante avait été développé puis testé dans la souris, et a obtenu la désignation de médicament pour maladie rare en 2010 (Europe) et 2013 (États-Unis), mais sans nouvelle étape depuis (Rhonova® propriété de Genable acquis par Spark Therapeutics en 2016, lui-même racheté par Roche en 2019).
Le cas du gène de la périphérine ( PRPH2 ) est très illustrateur des difficultés qui peuvent être rencontrées dans le traitement par voie génique. Plus de 175 mutations ont été identifiées à ce jour, provoquant des phénotypes très variables dans la sévérité et l'âge d'apparition, la plupart autosomiques dominants mais pas tous, allant des rétinites pigmentaires (RP7) aux dystrophies maculaires (dystrophie maculaire vitelliforme adulte, une dystrophie « papillon» ou une dystrophie centrale aérolaire par exemple), ou même à l'amaurose congénitale de Leber (ACL18) [54]. Le lien entre génotype et phénotype n'est pas toujours clair, ce qui a poussé vers le développement d'une multitude de stratégies précliniques bien détaillées dans la revue de Conley et al. [55]. Néanmoins, cette protéine fonctionne en oligomère afin de maintenir les disques ou invaginations dans les segments externes des deux types de photorécepteurs. Or, les mutations touchant la partie protéique nécessaire à l'oligomérisation provoquent un gain de fonction dominant qui plaide en faveur d'une stratégie d'inhibition de l'allèle muté tout en assurant une expression suffisante d'une version saine du gène [49]. Ainsi, Petrs-Silva et al. [56] ont développé un vecteur AAV2/5 qui permet de diminuer, chez la souris saine, de 50 % l'expression du gène endogène Périphérine grâce à un ARNsi ( small interfering RNA ), ce qui engendre une perte de 30 à 50 % de la fonction par ERG. En revanche, si le même vecteur porte également un gène résistant au ARNsi, la fonction mesurée par ERG est maintenue à un niveau normal. Évidemment, l'évaluation de ce type de vecteur dans des modèles déficients pour la péripherine sera très importante pour déterminer son potentiel clinique. Un autre groupe a aussi évalué un micro-ARN pour diminuer son expression dans la rétine chez la souris [52], mais pour l'instant, il n'y a pas d'autres études plus proches d'une application clinique utilisant ce type de vecteur.
L'arrivée de nouvelles technologies très prometteuses comme l'édition du gène va probablement beaucoup influencer les approches de thérapie génique développées à l'avenir pour les mutations dominantes (voir plus loin).
L'optogénétique pour l'ophtalmologie
Lorsque l'ensemble des photorécepteurs ont disparu, trois stratégies différentes d'interventions génétiques sont en développement pour restaurer la vision. Toutes les trois ont pour but de créer une fonction photosensible aux cellules ganglionnaires, aux cellules bipolaires ON ou aux cônes survivants, mais les gènes utilisés pour le faire sont très différents.
La première stratégie a pour but de transférer un gène codant pour une protéine sensible à la lumière qui convertit sa capture en signal cellulaire afin de rendre une certaine sensibilité visuelle. Certaines études utilisent la mélanopsine, qui sert à un sous-type de cellules ganglionnaires à médier le réflexe pupillaire et à régler notre horloge interne. En effet, la mélanopsine est capable de jouer ce double rôle comme photosenseur et médiateur de l'information lumineuse. La transduction, par un vecteur AAV2/8(Y733F), d'interneurones chez des souris qui ont perdu tous leurs photorécepteurs permet de rétablir un comportement d'évitement de la lumière chez ces souris et une réponse motrice à un environnement visuel changeant [57]. Un des problèmes avec cette approche est la faible sensibilité à la lumière et les faibles possibilités de répondre à différents niveaux de lumière (2 log) par rapport aux opsines de la couche externe qui réagissent à au moins 6 logarithmes de différentes intensités lumineuses. Une approche similaire avec des résultats très proches ont été obtenus avec un vecteur codant pour un canal bactérien « ChR2» qui a aussi la caractéristique de capter la lumière et d'activer la cellule par son canal ionique. Mais cette activation est également dépendante d'une lumière intense. Deux essais cliniques sont en cours, mais aucun résultat n'est disponible pour l'instant (NCT02556736 et NCT03326336).
Pour étendre le champ de réponse des cellules, une deuxième stratégie propose un récepteur mixte dont la partie photosensible est composée d'une partie du récepteur de la mélanopsine et de la partie C-terminale de la protéine G mGluR6 de cellules bipolaires ON qui induit une transduction cellulaire [58]. L'avantage de cette technologie est que ce récepteur peut répondre à des intensités de lumière de l'ampleur de 6 log et que la sensibilité des cellules transduites correspond à celle des cônes. L'identification par le même groupe d'un promoteur spécifique pour les cellules bipolaires ON permettra de mettre en évidence si ce vecteur peut restaurer une fonction visuelle utile [59].
La troisième stratégie est d'utiliser des cônes dormants qui n'ont plus d'activité et qui persistent dans la rétine d'un certain nombre de patients [60]. Une approche prometteuse pour stimuler ces cônes, et très technologique, consiste à utiliser des bâtonnets d'or de différentes longueurs couplés à des anticorps qui reconnaissent le récepteur TRP ( temperature-sensitive transient receptor potential ). Le récepteur TRP est généralement exprimé sur des organes sensibles à la chaleur chez certains serpents et détecte les émissions dans l'infrarouge. Les nanoparticules d'or ont été conçues pour transmettre la chaleur aux TRP. Les chercheurs ont développé un rAAV codant pour un TRP modifié qui aura une grande affinité pour ces nanoparticules d'or, et le vecteur a été injecté chez des souris qui n'avaient plus que des cônes dormants après la disparition des bâtonnets. La stimulation des nanoparticules par une longueur d'onde spécifique (dépendante de la taille des bâtonnets d'or) stimule l'activité des cônes, qui transmettent un signal détectable dans le cortex de ces souris. Ces animaux peuvent développer un comportement en fonction du stimulus lumineux pour, par exemple, détecter quand de l'eau sera à disposition pour boire, montrant que cette approche de thérapie génique permet de répondre à des stimuli visuels. Cette technologie permettrait aussi de coupler une fonction résiduelle de la vision avec ce nouveau décodage de l'environnement qui superposerait les deux types d'informations pour en faire une seule image, comme chez les serpents [61].
Édition de gènes
L'approche la plus judicieuse d'un point de vue moléculaire est de modifier directement dans le génome la séquence qui mène à une pathologie, soit en la supprimant, dans le cas de maladies dominantes, soit en corrigeant la séquence. Le développement récent de la technologie CRISPR/Cas9 offre de nouvelles opportunités très prometteuses pour toutes ces stratégies, bien qu'avec différentes efficacités. Un ARN guide (ARNg) se complexe à la Cas9 qui doit aussi pouvoir se lier à une séquence, dite PAM, de trois nucléotides. Le challenge est de trouver une séquence PAM pas trop loin de la cible voulue et de pouvoir définir un ARNg qui permet de placer la Cas9 au bon endroit. Heureusement, différentes nucléases existent avec des affinités différentes pour des séquences PAM permettant de trouver le bon système CRISPR/Cas9 pour effectuer l'excision à l'endroit précis. La conséquence de la coupure du double brin d'ADN est un rattachement non homologue des deux brins (NHEJ) qui n'est pas précis et qui provoque une délétion ou une insertion dans la région de la coupure, ce qui souvent induit une délétion de la fonction du gène (fig. 34-2
Fig. 34-2
L'édition d'une mutation dominante.
Dans le cas de mutations dominantes (ici symbolisées par une bande jaune), la désactivation spécifique du gène muté peut être envisagée grâce à l'utilisation du système CRISPR/Cas9. Pour reconnaître la séquence à exciser, un ARN guide (ARNg) est synthétisé pour ne reconnaître que la séquence mutée. Cet ARNg contient aussi une séquence qui est reconnue par la nucléase Cas9 qui sera ainsi guidée sur la bonne localisation du brin d'ADN à couper. Comme le système de réparation dans les cellules post-mitotiques n'est pas efficace, il provoque des insertions ou des délétions (indel) qui changent ainsi le cadre de lecture et provoquent souvent l'arrêt de la transcription.
). Alternativement, une séquence peut être insérée par une intégration ciblée indépendante d'homologie [ 62] dans le site de la coupure si on co-administre une séquence thérapeutique. Ainsi, une séquence mutée peut être remplacée par une séquence saine. Nous donnerons quelques exemples caractéristiques de ces avancées, dont une approche d'édition de gène qui est déjà évaluée en clinique.
Mutations dominantes pour le gène de la rhodopsine
Au moins six stratégies différentes sont en développement par des biotechs pour cibler les mutations dominantes de la rhodopsine [ 48]. Parmi celles-ci, deux approches différentes proposent l'utilisation de nucléases pour soit ne cibler que le gène muté (stratégie efficace seulement pour une mutation), soit inactiver les deux allèles endogènes (gène sain et muté) et délivrer en même temps un ADN complémentaire dont la séquence codante pour la rhodopsine est résistante à la nucléase. Pour cibler un allèle spécifique, la nucléase doit être dirigée sur la bonne séquence. Pour pouvoir désactiver l'allèle porteur de la mutation P23H dans le gène de la rhodopsine, Giannelli et al. ont utilisé deux vecteurs rAAV pour transférer d'une part la Cas9, et d'autre part les ARNg [63]. L'efficacité de ces constructions a d'abord été validée en électroporant dans la rétine des plasmides codant pour ces molécules. L'efficacité est haute avec une diminution de 42 % de l'allèle muté. Il ne reste donc plus qu'environ 8 % de l'allèle muté sur les 50 % de départ (l'autre allèle étant sain). Le traitement augmente d'environ 50 % la réponse de l'ERG (ondes A et B) et maintient la structure de la rétine 3 mois après l'édition de gène. La transposition de cette approche avec un vecteur rAAV est moins efficace, néanmoins avec une notable diminution d'environ 30 % de l'allèle muté. Aucune donnée physiologique ou morphologique n'est présentée. Une autre approche est en développement et consiste à inactiver à la fois l'allèle sain et l'allèle porteur de la mutation, puis à transférer un transgène codant pour la rhodopsine qui n'est pas reconnu par l'ARNg et donc le système CRISPR/Cas9. Seul un résumé de ces études est disponible et suggère, à partir d'études faites sur des explants de rétine humaine, une efficacité de la délétion du gène de la rhodopsine et une expression de la protéine « synthétique». Cette stratégie est développée par EDITAS qui a déjà un vecteur en essai clinique pour une forme de l'amaurose congénitale de Leber de type 10 (ACL10, voir ci-dessous). L'utilisation de l'édition de gènes pour traiter des formes dominantes de mutations du gène de la rhodopsine est prometteuse, mais il faut attendre des essais sur les grands animaux pour évaluer quelle technique est réalisable et sûre pour être testée dans un essai clinique.
Restauration de la fonction du gène CEP290 dans l'ACL10 par le système CRISPR/Cas9
L'ACL10 est une ciliopathie due à des mutations dans le gène CEP290 qui provoquent la dysfonction du cilium des photorécepteurs ne permettant pas un bon échange de protéines entre le corps cellulaire et le segment externe qui assure la phototransduction. La mutation IVS26 est une des plus fréquentes mutations. Elle se trouve dans un intron du gène et crée ainsi un nouveau site d'épissage de l'ARNm et un codon stop provoquant une perte de la fonction du gène. Maeder et al. [ 64] ont créé un vecteur AAV2/5 (nommé EDIT-101) codant à la fois pour la Cas9 et pour deux ARNg, dont les séquences ciblent des sites de part et d'autre de la mutation IVS26. Sur plusieurs échantillons d'explants de rétine d'un patient, l'efficacité du vecteur se mesure par une correction de l'allèle porteur de la mutation de 16,6 % en moyenne. Comme la préservation de 10 % des cônes permet de maintenir une bonne acuité visuelle, cette efficacité correspond aux attentes thérapeutiques potentielles du vecteur. Chez la souris, in vivo, l'efficacité monte à environ 21 %. Afin de tester la sécurité d'emploi du vecteur et son efficacité dans une rétine riche en cônes, des primates non humains ( cynomolgus ) ont été injectés avec le même type de vecteur, mais avec deux ARNg complémentaires aux séquences de singe. Suivant la dose injectée, l'efficacité d'édition de la séquence de l'intron dans la macula peut monter jusqu'à 28 % + 20 (moyenne, SD). Concernant les effets indésirables, seulement une inflammation modérée a été observée chez les singes non immunosupprimés. Ces études précliniques ont ouvert la voie pour des applications chez le patient pour exciser la mutation IVS26, permettant au vecteur EDIT-101son évaluation actuelle en essai clinique de phase I/IIa (NCT03872479).
Remplacement de séquences mutées par la séquence du gène sain avec un seul vecteur
L'application la plus élégante du système CRISPR/Cas9 est le remplacement des nucléotides qui sont responsables de la pathologie (mutation) par les nucléotides qui assurent une séquence correcte du gène. Cette approche de «chirurgie moléculaire» a été appliquée avec succès dans un modèle de souris pour une mutation dans le gène Gnat1 qui est impliqué dans le processus de la phototransduction des bâtonnets. Pour être sûr que cette approche est efficace, la souris knockout pour Gnat1 a été croisée avec une souris knockout pour Cpfl1 dont la fonction des cônes n'est plus active. Les souris double knockout résultantes Gnat1 -/- ; Cpfl1 -/- sont ainsi totalement aveugles, avec une perception lumineuse seulement à de très fortes intensités (fonction de GNAT2 qui supplée en partie la perte de GNAT1). En minimisant autant que possible la taille des séquences pour être contenues dans un rAAV, un vecteur codant à la fois pour la Cas9, deux ARNg et le fragment d'ADN nécessaire à la recombinaison a été produit et injecté sous la rétine de ces doubles mutants [ 65]. L'efficacité de la correction du gène est de 10 % en moyenne, ce qui permet de redonner une expression de GNAT1 dans certains bâtonnets (correspondant à 12,7 % de l'expression de la souris sauvage), de réactiver les cellules bipolaires et de restaurer une activité rétinienne. La sensibilité est augmentée de 4 logarithmes et l'acuité visuelle correspond environ à 60 % de celle des souris sauvages. Le pourcentage de cellules corrigées pourrait paraître faible, mais lorsque ces expériences sont comparées à des souris qui ont subi une approche de thérapie génique d'augmentation de gène (approche « classique»), la même efficacité est observée au niveau de l'activité rétinienne et de l'acuité visuelle. Ces résultats révèlent la grande pertinence de l'approche d'édition de gène et cette technologie sera certainement développée pour d'autres gènes cibles dans les prochaines années. Bien que l'application de l'édition de gène par CRISPR/Cas9 soit une innovation récente qui a valu le prix Nobel 2020 à Emmanuelle Charpentier et Jennifer A. Doudna, elle n'est déjà plus restreinte à des études en laboratoire et est déjà en essais cliniques dans de nombreuses pathologies grâce à des effets prometteurs obtenus sur différents modèles animaux [ 66 , 67].
Conclusion
Ces dix dernières années ont vu un développement remarquable d'une grande diversité d'approches de thérapie génique pour traiter de multiples formes de dégénérescences rétiniennes héréditaires. Le premier médicament de thérapie génique a été approuvé en 2017 pour traiter l'amaurose congénitale de Leber de type 2 en ciblant l'épithélium pigmentaire. Même si nous ne connaissons pas encore la durée de l'action bénéfique de ce médicament, celui-ci permet déjà de prolonger de manière très significative (d'au moins 3 ans) la vision d'enfants qui auront ainsi une meilleure qualité de vie et une meilleure intégration sociale. Cette percée est très encourageante pour le développement des vecteurs qui ciblent les photorécepteurs et autres neurones de la rétine (pour l'approche optogénétique). Avec les différents essais cliniques en cours, nous devrions savoir ces prochaines années quels sont les vecteurs efficaces qui serviront de modèles de développement et quels sont les points à améliorer pour augmenter l'efficience de cette technologie qui n'a pas fini de nous surprendre et qui pourra enfin proposer une thérapie pour certaines maladies jusqu'à présent incurables.
34.2. Thérapie génique non virale

F. Behar-Cohen

Pourquoi développer des méthodes de thérapies géniques non virales?
Les thérapies géniques qui utilisent des virus pour transfecter les cellules ont démontré une efficacité et ont apporté la preuve de concept que la thérapie génique peut être utilisée en clinique pour traiter des maladies héréditaires oculaires. Cependant, à ce jour, l'injection sous rétinienne des AAV reste requise pour obtenir une efficacité optimale de transfection des cellules de l'épithélium pigmentaire (EP) ou des photorécepteurs (fig. 34-3
Fig. 34-3
Sites d'injections de thérapies géniques virales et non virales.
AON : oligonucléotides antisens; miARN : micro-ARN; siARN : petits ARN interférents.
Source : Cyrille Martinet.
). Les complications de ce type d'injection comprennent un trou maculaire, un décollement de la rétine, des décollements choroïdiens, une hypotonie et des déchirures rétiniennes [68-69-70-71-72]. De plus, la zone rétinienne transduite est restreinte à la zone décollée, ce qui limite le bénéfice du traitement à cette zone [ 72]. À ce jour, l'administration intravitréenne d'AAV a été utilisée dans un nombre limité d'essais cliniques, notamment pour la neuropathie optique héréditaire de Leber (LHON), pour laquelle les photorécepteurs ne sont pas la cible principale (NCT03293524), ou dans des essais évaluant des approches optogénétiques pour transformer des cellules rétiniennes naïves à la lumière en cellules photosensibles (NCT02556736; NCT03326336).
Les vecteurs AAV ont par ailleurs une capacité de chargement limitée à environ 4,7 kb (kilobases) d'ADN, ce qui empêche le conditionnement efficace de transgènes de grande taille dans les particules AAV [73]. Des stratégies visant à surmonter la capacité limitée des AAV sont en cours d'élaboration; elles consistent à répartir les grands transgènes dans plusieurs vecteurs AAV distincts [74].
L'expression à long terme et l'efficacité chez les patients restent des questions ouvertes. Bien que les essais avec Luxturna® aient rapporté des données d'efficacité encourageantes à long terme, d'autres études avec des vecteurs AAV2-RPE65 similaires ont indiqué une progression de la dégénérescence rétinienne malgré l'augmentation du gène [ 75 , 76].
En outre, si l'expression du transgène à long terme est nécessaire pour le remplacement de gènes dans le traitement des maladies héréditaires, on peut s'interroger sur la pertinence d'une expression prolongée, sans capacité de régulation de l'expression, quand il s'agit de produire des protéines thérapeutiques dans le traitement des maladies multifactorielles comme la DMLA.
Enfin, les thérapies géniques virales posent des problèmes économiques majeurs. Les procédés de fabrication des vecteurs viraux recombinants ayant encore un rendement trop faible, les coûts de production sont exorbitants [77]. Il est donc urgent de trouver des méthodes de fabrication plus efficaces [ 78]. Une fois sur le marché, ces traitements représentent un fardeau économique pour les systèmes de santé et soulèvent des questions sur le remboursement et l'accès des patients aux traitements [79].
Pour toutes ces raisons, les alternatives aux vecteurs viraux font l'objet de recherche active. Les molécules d'acides nucléiques nues peuvent parfois être utilisées, en particulier quand il s'agit de petites molécules comme les oligonucléotides. Mais quand il s'agit de transfecter des molécules comme de l'ADN, des méthodes sont requises pour permettre leur pénétration intracellulaire. Les vecteurs non viraux offrent une grande flexibilité, un excellent profil de sécurité (moins immunogène et risque moindre de mutagenèse insertionnelle que les virus), une plus grande capacité de chargement, la possibilité d'une administration répétée, et sont plus facilement produits à grande échelle. Leur coût est en général considérablement réduit. Ils ont été délaissés pendant des années parce que réputés comme moins efficaces que les vecteurs viraux, mais avec les avancées technologiques récentes, des produits efficaces semblent émerger. À ce jour, aucun produit n'est approuvé pour le traitement des maladies oculaires.
Méthodes chimiques
Parmi les méthodes de vectorisation chimique, les formulations à base de lipides [80 , 81], de polymères [82], de particules physiques [83] ou de peptides pénétrant dans les cellules et fonctionnalisés ont été les plus étudiés (fig. 34-4
Fig. 34-4
Résumé des méthodes de thérapies géniques non virales.
Source : Cyrille Martinet; d'après : Gantenbein B, Tang S, Guerrero J, et al. Non-viral gene delivery methods for bone and joints Front Bioeng Biotechnol 2020.
). Les lipides cationiques sont utilisés de façon courante en recherche préclinique, mais leur toxicité ne permet pas leur transposition clinique. Nous ne détaillerons pas les nombreux travaux menés sur ces systèmes dans des modèles de pathologie oculaire, mais résumerons uniquement les programmes de développement clinique les plus avancés.
Bien que des travaux précliniques aient démontré que les nanoparticules d'ADN permettent la transduction des cellules rétiniennes, aucun essai clinique n'a été initié, principalement en raison d'une transduction faible et/ou de courte durée de ces particules [84 , 85]. Le programme le plus avancé dans ce domaine est la nanoparticule (NP) d'ADN développée par Copernicus Therapeutics qui comprend un ADN plasmidique unique compacté avec un peptide lysine 30-mer substitué par du polyéthylène glycol (PEG) de 10 kDa (CK30PEG) qui utilise le processus d'endocytose dépendant des nucléoles pour atteindre rapidement le noyau [86]. Lorsqu'elles sont délivrées dans l'espace sous-rétinien, ces NP d'ADN compactes ciblent les photorécepteurs et les cellules de l'EP sans toxicité significative et avec une persistance jusqu'à 2 ans chez la souris [87 , 88]. Les NP de CK30PEG ont également permis une amélioration histologique et fonctionnelle dans plusieurs modèles murins, notamment les modèles Rds+/-, Rho-/- et P23H de dystrophie rétinienne, le modèle Rpe65-/- LCA et le modèle Abca4-/- de la maladie de Stargardt (examinés dans [89]). Il est important de noter que les NP ont démontré qu'elles pouvaient transduire la rétine et l'EP même lorsqu'elles étaient administrées par injection intravitréenne chez des primates non humains, ce qui représente un avantage considérable par rapport aux vecteurs AAV qui, jusqu'à présent, n'ont pas réussi à traiter la rétine en dehors de la zone d'injection sous-rétinienne [ 90]. N'ayant pratiquement aucune limitation de charge, ces NP d'ADN pourraient devenir une alternative pour la thérapie de remplacement de gènes oculaires, en particulier pour les gènes trop volumineux pour les vecteurs AAV, à condition que l'expression à long terme soit prouvée chez les grands animaux.
Méthodes physiques
Le transfert de gènes avec de l'ADN plasmidique nu est peu efficace en raison d'une absorption cellulaire limitée et d'une mauvaise importation nucléaire, ce qui entraîne une expression génique faible et transitoire (voir fig. 34-4
Fig. 34-4
Résumé des méthodes de thérapies géniques non virales.
Source : Cyrille Martinet; d'après : Gantenbein B, Tang S, Guerrero J, et al. Non-viral gene delivery methods for bone and joints Front Bioeng Biotechnol 2020.
). Des méthodes physiques ont été développées pour améliorer l'entrée de l'ADN dans les cellules oculaires, comme l'iontophorèse [ 91 , 92], la balistique [93], l'électrotransfection [94], la magnétofection [ 95], la sonoporation [96] et l'optoporation [97]. Parmi elles, l'électrotransfection ou électrotransfert d'ADN plasmidique pour l'administration de gènes dans l'œil est la plus prometteuse, avec un premier essai clinique en cours, offrant de nouvelles possibilités de traitement des maladies menaçant la vue.
L'électrotransfection , également connue sous le nom d'électroporation ou d'électroperméabilisation, consiste à appliquer un champ électrique externe local et court à la cellule pour modifier transitoirement la perméabilité de la membrane cellulaire, faciliter la pénétration de l'ADN plasmidique nu et favoriser son trafic intracellulaire par électrophorèse [ 98]. La démonstration du transfert très efficace d'ADN plasmidique in vivo a été rapportée pour la première fois dans les fibres musculaires squelettiques permettant une expression soutenue du transgène pendant au moins 9 mois, avec des niveaux jusqu'à 100 fois supérieurs à ceux obtenus par simple injection d'ADN plasmidique. Par la suite, l'électroporation in vivo a été appliquée avec succès à une variété de tissus, ce qui a donné lieu à environ 90 essais cliniques (examinés dans [ 99 , 100]). Dans l'œil, l'électroporation d'ADN plasmidique a été appliquée pour transfecter des cellules rétiniennes. L'électrotransfection après injection sous-rétinienne de plasmides nus a permis une transduction assez efficace de la neurorétine lorsqu'elle a été appliquée à des rongeurs nouveau-nés [101], et de l'EP et, dans une moindre mesure, des photorécepteurs lorsqu'elle a été réalisée chez des animaux adultes [102 , 103]. Lorsque l'injection sous-rétinienne et l'électroporation ont été appliquées au modèle de rat du Royal College of Surgeons (RCS), une augmentation de la survie des photorécepteurs a été obtenue en utilisant la transfection du gène du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) dans l'EP. De même, l'injection d'un plasmide soluble codant pour le récepteur 1 du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (sFlt-1) dans l'espace suprachoroïdien, suivie d'une électrotransfection, a permis la transduction des cellules de la choroïde et de l'EP, et potentiellement des photorécepteurs, ce qui a entraîné une inhibition significative de néovaisseaux induits par le laser dans un modèle préclinique de DMLA exsudative [104]. L'électroporation après l'injection intravitréenne d'ADN a permis la transfection des cellules ganglionnaires de la rétine de rats adultes [105]. Enfin, la délivrance de plasmides d'expression d'ADN à l'endothélium cornéen a été démontrée après injection de plasmides dans la chambre antérieure et électroporation [ 106]. Bien qu'elles aient été couronnées de succès dans des contextes précliniques, ces approches nécessitent une chirurgie assez invasive pour placer des microélectrodes afin de produire un champ électrique localisé à proximité des cellules ciblées, ce qui rend difficile leur transposition à l'homme.
L'électrotransfection du muscle ciliaire oculaire est plus prometteuse, car elle peut servir à l'expression et la sécrétion intraoculaires élevées et durables de protéines thérapeutiques (voir fig. 34-3
Fig. 34-3
Sites d'injections de thérapies géniques virales et non virales.
AON : oligonucléotides antisens; miARN : micro-ARN; siARN : petits ARN interférents.
Source : Cyrille Martinet.
) [107]. Situé au carrefour entre les segments oculaires antérieur et postérieur, le muscle ciliaire est facilement accessible et se prête à l'électrotransfert de gènes pour le traitement des maladies des segments antérieur et postérieur. À l'aide d'une électrode de contact à plaque externe positionnée sur la surface oculaire et d'une électrode cathodique à aiguille insérée dans le muscle ciliaire, le muscle a été transfecté efficacement sur des modèles animaux des rats adultes [ 108] et des lapins [109], avec une expression de protéines jusqu'à 9 mois avec un plasmide codant pour une forme monomérique du récepteur soluble humain du TNF-alpha de type I (hTNFR-Is) [110]. Les niveaux de protéines intraoculaires sont également corrélés à la dose de plasmide et à la surface du muscle transfecté, ce qui permet d'adapter le régime de traitement à la réponse clinique. Cette méthode non virale a été utilisée pour délivrer des plasmides codant pour différentes protéines thérapeutiques, notamment les protéines hTNFR-Is, le facteur neurotrophique GDNF [ 111], le récepteur soluble du VEGF-1 (sFlt-1) [ 112] ou la transferrine [ 113]. Pour chaque protéine testée, des concentrations thérapeutiques ont été atteintes permettant la préservation de la rétine dans des modèles animaux malades d'uvéite, de rétinite pigmentaire, d'œdème maculaire ou de dégénérescence rétinienne.
Sur la base de ces résultats, Eyevensys (Paris) fait passer cette technologie au stade du développement clinique avec la fabrication d'un dispositif oculaire [114] en se fondant sur des mesures d'imagerie par résonance magnétique (IRM) des caractéristiques du muscle ciliaire, qui montrent que l'épaisseur de la sclère, la distance entre la cornée et le muscle ciliaire et la longueur du muscle ciliaire sont assez stables dans les différents groupes de patients [ 109].
L'uvéite non infectieuse a été choisie comme première indication pour valider cliniquement cette plateforme technologique. Le TNF a été reconnu comme un acteur majeur dans l'induction et le maintien de l'inflammation intraoculaire et dans la mort des cellules rétiniennes [115], et l'adalimumab systémique (Humira®), un anticorps monoclonal anti-TNF entièrement humanisé, a récemment été approuvé pour le traitement de l'uvéite [116]. Mais le traitement anti-TNF systémique expose les patients à des effets indésirables potentiellement graves, tels que des risques accrus de malignité [117]. L'administration intraoculaire prolongée de protéines anti-TNF par électrotransfection de plasmides dans les muscles intraciliaires pourrait être une alternative plus sûre. L'électroporation de pVAX2.hTNFR-Is/mIgG1, un plasmide codant pour le récepteur soluble p55 du TNF-α humain lié au domaine Fc d'une IgG1 murine, a réduit les médiateurs pro-inflammatoires intraoculaires et la gravité de l'uvéite dans des modèles d'uvéite chez le rat [108 , 118 , 119]. Un essai clinique de phase I/II à doses croissantes évaluant l'innocuité, la tolérabilité et l'activité clinique de cette nouvelle thérapie génique chez des patients souffrant d'uvéite sévère est actuellement en cours au Royaume-Uni, en France et aux États-Unis (NCT03308045). L'électrotransfert de plasmides dans le muscle ciliaire est proposé comme une alternative à l'injection intravitréenne répétée de protéines thérapeutiques pour le traitement des troubles rétiniens sans limitation de la taille des protéines. Afin d'affiner les niveaux et la durée de l'expression ultérieure du transgène en fonction des besoins spécifiques des divers troubles rétiniens, le protocole d'impulsion utilisé pour la délivrance des plasmides peut être adapté à chaque application thérapeutique.
Défis futurs pour les approches de vectorisation non virale d'ADN
Une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la pénétration l'ADN plasmidique est nécessaire. Des résultats récents suggèrent que l'endocytose pourrait être impliquée dans l'absorption et le transport intracellulaire de l'ADN plasmidique électrotransfecté [120 , 121]. Les approches qui amélioreraient l'endocytose des vecteurs d'administration de gènes pourraient accroître l'efficacité de l'électrotransfection. En outre, le fait de retarder l'échappement endosomal pourrait offrir une meilleure protection de l'ADN plasmidique nu contre la dégradation par les endonucléases dans le cytosol [ 122].
L'amélioration continue de l'ingénierie des plasmides est également essentielle pour surmonter les limites de l'expression à long terme associées à l'administration non virale de gènes. L'ajout d'un échafaudage/région d'attachement à la matrice (S/MAR) permet non seulement de maintenir les plasmides sous forme d'épisomes réplicatifs, mais aussi d'éviter le silençage épigénétique en ancrant la séquence du transgène à des séquences régulatrices dans l'hétérochromatine, ce qui maintient le vecteur dans un état transcriptionnellement actif, et pendant une période prolongée dans l'EP et les photorécepteurs [123]. Les futures générations d'ADN plasmidique permettront la combinaison de plusieurs transgènes dans un seul vecteur; par exemple, un candidat médicament idéal pour l'œdème maculaire pourrait combiner des gènes anti-angiogéniques, antifibrotiques, anti-inflammatoires et neuroprotecteurs.
Oligonucléotides
Les oligonucléotides antisens (AON), les petits ARN interférents (ARNsi) ou les micro-ARN (miARN) sont très prometteurs pour les thérapies oculaires. Il convient de noter que le premier oligonucléotide antisens dont la commercialisation a été approuvée par la Food and Drug Administration (FDA) était destiné au traitement de la rétinite à cytomégalovirus : le fomivirsen (Vitravène®). Depuis, ProQR Therapeutic va de l'avant avec QR-110 (sepofarsen), un oligonucléotide antisens visant à rétablir l'épissage correct chez les patients LCA10 présentant une mutation ponctuelle du gène de la ciliopathie, la protéine centrosomale 290 (CEP290). Les résultats préliminaires d'une étude de phase I/II n'ont fait état d'aucun effet indésirable grave après l'injection répétée tous les 3 mois d'AON (NCT03140969). L'acuité visuelle s'est même améliorée à 3 mois, avec une différence de 26 lettres entre les yeux traités et non traités, ce qui a incité la société à prévoir un essai pivot de phase II/III en 2019 [123]. Des résultats de sécurité encourageants similaires ont été rapportés avec des siRNA ciblant le gène RT801 ou la caspase-2 (QPI-1007) dans la DMLA [124] ou la neuropathie optique ischémique antérieure non artéritique (NAION) et le glaucome, respectivement. Avec une compréhension toujours plus grande des pathologies, le nombre de candidats va continuer à augmenter.
Conclusion
Bien que la voie réglementaire pour le développement de vecteurs non viraux soit compliquée par l'association d'un produit de thérapie génique et d'un dispositif médical (c'est-à-dire un générateur d'impulsions/électrodes, des liposomes), le nombre croissant de ces produits combinant médicament et dispositif permettra d'établir des lignes directrices qui faciliteront le développement et l'évaluation par les organismes de réglementation [125].
Il ne fait aucun doute que les thérapies géniques vont bientôt élargir l'arsenal thérapeutique pour les maladies oculaire. Dans le même temps, de nouvelles cibles sont identifiées. Dans les maladies multifactorielles non monogéniques, de nombreuses voies impliquant de multiples protéines régulatrices solubles sont impliquées. Il est très peu probable qu'une seule protéine thérapeutique suffise à contrôler les maladies chroniques à long terme. La flexibilité du système d'administration des gènes et la possibilité de combiner les thérapies, ainsi que les biomarqueurs pour une médecine personnalisée, sont les voies d'avenir.
34.3. Thérapie génique des maladies du segment antérieur

S. PoinardP. GainG. Thuret

Introduction
La facilité d'observation de l'œil, son accessibilité, ainsi que sa segmentation et son privilège immunologique constituent autant d'avantages pour le développement de procédés de thérapies géniques. Leurs premières applications ciblent naturellement des dystrophies rétiniennes bien caractérisées sur le plan génétique, sans solution thérapeutique et cécitantes.
À l'inverse, les pathologies du segment antérieur (exception faite des glaucomes) provoquent des baisses moins profondes d'acuité visuelle, et peuvent bénéficier de nombreuses voies thérapeutiques peu invasives (topique, sous-conjonctivale, intrastromale, intracamérulaire). Pour la cornée en particulier, les greffes apportent une solution aux stades avancés de pathologies variées avec un taux de succès certes variable, mais souvent bon ou très bon. Ces pathologies n'ont donc pas été les cibles privilégiées de la thérapie génique.
Pourtant, les approches thérapeutiques conventionnelles (pharmacologiques ou chirurgicales) ont la plupart du temps une action transitoire et suspensive nécessitant des administrations répétées car elles ne s'attaquent le plus souvent pas aux causes de la pathologie. Pour les greffes, le nombre de donneurs augmente beaucoup moins vite que le nombre de patients à traiter et la pénurie s'aggrave lentement mais sûrement au niveau mondial. Enfin, de nombreuses pathologies cornéennes altèrent la qualité de vie sans pour autant justifier les risques d'une transplantation cornéenne.
Tous ces facteurs justifient un regain d'intérêt pour les médicaments de thérapies innovantes (MTI) dont ceux de thérapie génique, d'autant que, comme pour les pathologies rétiniennes, la connaissance de la physiopathologie des atteintes du segment antérieur ne cesse de s'améliorer et permet de définir des cibles thérapeutiques potentielles.
Concernant les applications cliniques, nous avons interrogé les registres en ligne : https://www.clinicaltrialsregister.eu et https://beta.clinicaltrials.gov avec les mots clés « gene therapy» AND « ophthalmology» .
Voies d'administration
La voie d'administration est conditionnée par la durée de la libération du médicament (conventionnel ou MTI), la cible à atteindre, les barrières oculaires à franchir et l'observance du patient. Les voies peuvent être combinées entre elles s'il faut cibler plusieurs types cellulaires.
Voie topique
La voie topique représente une des principales voies d'administration des thérapeutiques en ophtalmologie pour son caractère non invasif et la possibilité d'une administration par le patient lui-même. Cependant, la faible capacité de stockage du réservoir conjonctival et la présence de barrières statiques (film lacrymal, lipophilie et hydrophilie variables des couches cornéennes, jonctions serrées intercellulaires) ou dynamiques (clignement palpébral, flux lacrymal, renouvellement de l'humeur aqueuse) limitent la capacité de délivrance de cette voie. Celle-ci pourrait être envisagée lorsqu'il s'agit de cibler des cellules de la surface oculaire en utilisant des vecteurs adaptés dérivés de virus ayant un tropisme pour les épithéliums oculaires ou en utilisant des adjuvants physiques. La nature des agents physiques utilisés peut être électrique (iontophorèse), mécanique (ultrasons), électromagnétique (par laser femtoseconde encore appelée photo- ou opto-poration). La iontophorèse agit selon plusieurs mécanismes : création de courants fluidiques par modification du potentiel membranaire, création de pores cellulaires (électroporation), migration directe selon le champ électrique [126 , 127]. Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) utilisent des ondes acoustiques de forte de pression pour dilater les gaz physiologiques piégés dans les tissus et générer un nuage de bulles de cavitation avec la possibilité de limiter l'échauffement tissulaire (cavitation dite mécanique). En fonction des paramètres utilisés, le nuage pourra être stabilisé pour générer des microcourants (régime de cavitation stable) ou se collaber, à l'origine d'ondes de choc liées à l'implosion des bulles pouvant léser transitoirement des membranes ou des jonctions cellulaires (sonoporation) [128]. Les lasers femtosecondes génèrent une cavitation par la création d'un plasma grâce à des impulsions ultracourtes (10–15 secondes). Le collapsus de ces bulles permet la création de pores dans les cellules. Cet effet photoacoustique peut être catalysé par l'activation de nanoparticules de carbone [129 , 130]. Les adjuvants peuvent aussi être chimiques et la composition ou la taille de ces vecteurs est vaste, depuis les macromolécules liposomales et les dendrimères jusqu'aux nanoparticules d'or [ 131].
Voie sous-conjonctivale
La voie sous-conjonctivale sous anesthésie topique augmente la capacité de stockage du médicament, utilise préférentiellement la diffusion sclérale et évite le flux lacrymal. Il est facile d'injecter dans les quatre quadrants pour imprégner l'ensemble du chorion conjonctival. Cette voie pourrait permettre de cibler certaines pathologies conjonctivales fibrosantes par exemple, ou les affections limbiques : néovascularisation cornéenne et rejet de greffe [ 132].
Voie intrastromale cornéenne
La voie intrastromale (en utilisant des aiguilles Luer-Lock 30 G ou 34 G) contourne les barrières superficielles antérieures, mais ne permet d'injecter qu'un volume faible (de l'ordre de 150 μl au maximum); cependant, il est possible de réaliser plusieurs injections dans les différents quadrants [133]. L'œdème est rapidement résorbé si l'endothélium cornéen est sain. Astucieusement, il est possible de créer, grâce au laser femtoseconde, une poche dans le stroma cornéen pour permettre de délivrer le vecteur de manière plus contrôlée que les injections à l'aiguille [ 134].
Voie intracamérulaire
La voie intracamérulaire permet une administration au plus près de l'endothélium cornéen, de la cristalloïde antérieure et du trabéculum. Bien que les barrières soient ainsi contournées, le renouvellement de l'humeur aqueuse, intégralement obtenu en 2 à 3 heures, limite le temps de contact et la demi-vie du médicament. De plus, les mouvements de vection de l'humeur aqueuse diffusent le médicament à l'ensemble des constituants du segment antérieur et soulèvent la question du choix du bon vecteur pour ne cibler que le type cellulaire souhaité [135]. Par ailleurs, l'élimination dans la circulation générale expose théoriquement à un risque d'effet indésirable systémique.
Cibles thérapeutiques potentielles
Processus fibrosants conjonctivaux et cornéens
La cicatrisation normale est caractérisée par un équilibre entre synthèse et dépôts de constituants matriciels (fibres de collagènes, fibres élastiques et glycoprotéines) d'une part, et leurs remodelages d'autre part. Un déséquilibre au profit de leur accumulation intervient dans le processus de fibrose quel que soit l'organe concerné : foie, poumon, rein, peau, œil, etc. [136].
La cellule clé impliquée dans le processus de fibrose est le myofibroblaste dont l'origine peut varier : transition épithélio-mésenchymateuse, fibroblaste résident, fibrocyte sanguin. Son activité est médiée par la voie canonique du transforming growth factor -β TGF-β/SMAD en interaction avec les voies des bone morphogenic proteins (BMP) ou de proliférateurs de peroxisomes (PPARγ). La cascade moléculaire qui découle de la stimulation du récepteur TGFβ active, selon ses isoformes directement ou par l'intermédiaire de MAP kinase (p42/44 ERK, c-Jun N-terminal kinase, p38), des molécules de type SMAD. Cette activation dépend d'une phosphorylation dont le site modulera son activité. La modulation peut aussi provenir de l'activation d'autres voies de signalisation impliquant les SMAD : BMP, PPAR. Par ailleurs, selon le sous-type de molécules SMAD, le système est facilitateur ou inhibiteur de gènes de la fibrose (modulation des enzymes métalloprotéases, promotion de la transition épithélio-mésenchymateuse, etc.) [137].
Les protéines qui composent ces différentes voies de signalisation sont autant de cibles pour la thérapie génique : Smad7, récepteur de TGF-β, PPARγ, BMP7, Decorine [137-138-139-140-141]. Les modèles expérimentaux utilisés pour réaliser les preuves de concepts de thérapie génique sont essentiellement des cultures in vitro de cellules humaines (kératocyte, kératinocyte de la peau, cellules endothéliales vasculaires, cellules épithéliales limbiques) et des modèles de fibrose cornéenne ou conjonctivale in vivo chez le lapin ou la souris. Les premières indications médicales visées sont les fibroses conjonctivales et cornéennes après brûlures chimiques, la fibrose conjonctivale de certaines bulles de filtrations dans les chirurgies du glaucome, les hazes cornéens après photoablation laser (photokératectomie réfractive ou thérapeutique, LASIK). Les vecteurs utilisés sont principalement viraux, même si des particules d'or ou des hydrogels chargés positivement sont aussi explorés. Le mode d'action repose dans la plupart des cas sur l'apport d'un gène capable de produire une protéine inhibitrice de la voie du TGFβ (Smad7, Decorine, PPARγ, BMP7); toutefois, l'extinction épigénétique de cette voie par l'emploi de petits ARN interférents (siRNA, siSPARC) a été décrite [142]. La voie d'administration envisagée est majoritairement la voie topique, mais les voies sous-conjonctivales et intrastromales sont possibles. À ce jour, l'étape de l'essai clinique n'a pas encore été franchie, ni celle de l'industrialisation de ces POC.
Dystrophie endothéliale cornéenne de Fuchs
Des anomalies descemétiques sont présentes chez 4 à 11 % des adultes (des « gouttes» ou « guttae»), compatibles avec le diagnostic d'une dystrophie endothéliale cornéenne de Fuchs, avec une prédominance féminine et des grandes variations de prévalence selon la région du monde [ 143 , 144]. Une proportion de ces patients, difficile à estimer, a une vision qui se dégrade spontanément ou après chirurgie de la cataracte, et ces patients atteignent un stade où une greffe de cornée devient nécessaire.
Chez les Caucasiens, dans 70 % des cas, cette affection provient d'une anomalie génétique de type répétition de triplet de nucléotides, comme c'est le cas pour la dystrophie myotonique de Steinert ou encore la chorée de Huntington. La répétition concerne les nucléotides CTG du gène TCF4 (un facteur de transcription) et produit des transcrits (ARN messagers [ARNm]) s'accumulant dans le noyau cellulaire devenant néfastes pour la transcription d'autres gènes impliqués dans la survie cellulaire [145]. La dystrophie de Fuchs représente la première indication de greffe de cornée au monde, depuis l'essor des greffes lamellaires postérieures [146 , 147]. Les stades modérés, ne relevant en théorie pas d'une greffe, peuvent néanmoins altérer la qualité visuelle lorsque la densité des verrucosités, les « guttae» (fig. 34-5
Fig. 34-5
Image en rétro-illumination des innombrables « gouttes» d'une dystrophie endothéliale cornéenne de Fuchs.
), de la membrane de Descemet devient importante et responsable d'aberrations optiques ainsi que de phénomènes de diffusion de la lumière [148]. Le contexte de pénurie mondiale de greffons cornéens et l'absence de traitements, étiologiques ou préventifs, conduisent à envisager un traitement par la thérapie génique pour la réparation de l'anomalie causale. Deux stratégies différentes sont d'ores et déjà explorées.
Thérapie par ARN pour l'extinction génique (gene silencing)
Les ARNm toxiques peuvent être désactivés par l'apport de séquences ARN complémentaires sous forme de simples brins, alors appelés oligonucléotides anti-sens (ASO), ou doubles brins comme les petits ARN interférents ( small interfering RNA ). Les premiers se lient directement avec la cible d'intérêt, puis sont dégradés par une enzyme endogène à la cellule, la RNAse. Les seconds nécessitent l'intervention d'un complexe protéique cytoplasmique (RISC) qui assure la séparation du double brin et la fusion du brin antisens avec la cible, puis leur dégradation [149]. La preuve de concept de l'utilisation des ASO dans la forme à répétition de triplet nucléotidique du gène TCF4 de la dystrophie de Fuchs a été établie sur culture de cellules endothéliales humaines [150]. Le développement clinique est engagé à travers un essai de phase 1 « Fuchs focus» afin d'évaluer le profil de sécurité de ce traitement chez des patients à un stade avancé en attente de greffe (NCT05052554). La société biotechnologique ProQR Therapeutics (Leyde, Pays-Bas) est en charge du développement de la molécule et un brevet (10760076) a été déposé. Parallèlement, l'utilisation d'ARNsi est à un stade de développement préclinique [144] avec l'existence d'un autre brevet (20210139894). Si la preuve in vitro d'un effet moléculaire a été établie pour ces deux types d'ARN thérapeutiques, ainsi que la bonne délivrance in vivo sur modèle murin, l'efficacité finale sur le phénotype clinique de la maladie chez l'homme reste à démontrer [151].
Modification localisée de séquence génomique par ciseaux moléculaires (gene editing)
L'extinction génique décrite ci-avant paraît particulièrement adaptée aux maladies à répétition nucléotidique, mais cette approche nécessite une administration répétée du traitement pour éteindre la production permanente d'ARNm toxiques. Il semblerait donc logique de traiter plus radicalement la cause à l'origine de la dérégulation : la mutation génétique causale. La découverte du mécanisme naturel des bactéries pour lutter contre l'intégration d'ADN de virus bactériophages marque le développement de ciseaux moléculaires CRISPR-Cas9 pour l'édition du génome (prix Nobel de chimie 2020, Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna). Cet outil se présente sous la forme d'une protéine Cas9 capable de couper l'ADN double brin du génome pour supprimer ( knock-out ) ou insérer ( knock-in ) une séquence. Cette protéine est accompagnée d'un ARN guide (gARN) permettant de reconnaître précisément les séquences d'ADN à cibler. L'application de cette technologique à la maladie de Fuchs concerne aussi bien les formes impliquant le gène TCF4 [ 146] que les formes précoces (très rares) caractérisées par une mutation du gène du collagène 8 ( COLVIII2a ) [147], respectivement sur lignées cellulaires et modèle murin. Les effets à long terme ne sont pas encore connus. Les développements cliniques et industriels ne sont pas publics.
Dystrophies stromales héréditaires
Les dystrophies stromales et épithéliostromales héréditaires sont un groupe hétérogène de pathologies qui associe à un phénotype clinique et histologique, des anomalies génétiques de mieux en mieux caractérisées, comme en témoigne l'évolution de la classification commune d'experts internationaux, International commitee for classification of corneal dystrophies (IC3D), de 2008, révisée en 2015 (tableau 34-4
Tableau 34-4
Principales dystrophies cornéennes antérieures avec atteinte génétique caractérisée (adapté de Weiss et al. [152]).
DystrophiesCatégorie
IC3D
TransmissionGèneLocusCellules concernées
Épithéliales et sous-épithéliales
De la membrane basale (Cogan)1ADSporadique ou TGFBI5q31Épithéliales
Meesmann1ADKRT3 ou KRT1212q13, 17q12Épithéliale
Gélatineuse en goutte1ARTACSTD21p32Épithéliales?
Épithéliostromales liées au TGFBI
Stromales antérieures (Rheis-Bücklers, Thiel-Behnke)1ADTGFBI5q31 codon R555Q G623DÉpithéliales
Grillagée de type 1 1ADTGFBI5q31 codon R124CÉpithéliales
Granulaire de type 1 classique (Groenouw I) 1ADTGFBI5q31 codon R555WÉpithéliales
Granulaire de type 1 variante superficielle 1ADTGFBI5q31 codon R124LÉpithéliales
Granulaire de type 2 (Avellino) 1ADTGFBI5q31 codon R124HÉpithéliales
Stromales
Granulaire maculaire (Groenouw II) 1ARCHST616q22?
Cristalline (Schnyder)1ADUBIAD11p36?
Congénitale stromale (Turpin)1ADDecorine12q21.33?
Dystrophie moucheté (Francois-Neetens)1ADPIP5K32q34?
).
Parmi ces affections, les dystrophies stromales sont une cible d'intérêt pour la thérapie génique. Elles peuvent survenir tôt dans la vie de l'individu (de la première à la troisième décennie), avec une altération significative de la qualité de vie bien avant le stade de la greffe de cornée, surtout celles qui provoquent des ulcérations épithéliales récidivantes. Du fait de la profondeur des lésions, elles ne sont pas toujours accessibles à un traitement par photokératectomie thérapeutique et les récidives après traitement (excimer ou greffe) sont de toute façon fréquentes.
Les dystrophies épithéliostromales liées à des mutations du TGFβI (locus 5q31; anciennement appelé BIGH3 ) sont les plus fréquentes et les mieux caractérisées. Ce gène est responsable de la synthèse d'une protéine appelée kérato-épithéline produite par l'épithélium cornéen, seule couche de cellules non concernée par les kératoplasties, expliquant ainsi les récidives postopératoires. Cette protéine est impliquée dans les phénomènes d'adhérence cellulaire aux collagènes de la matrice extracellulaire et sert de ligand à des intégrines. En fonction du codon concerné par la mutation et du type d'acide aminé généré par la nouvelle séquence mutée, l'expression phénotypique est cliniquement différente, expliquant que plusieurs dystrophies aient été décrites. Les interactions épithéliostromales responsables de la forme des dépôts intrastromaux caractéristiques de chaque mutation (lignes grillagées, dépôts granulaires, dépôts étoilés, etc.) ne sont pas encore connues, mais de subtiles modifications de la protéine modifient des propriétés biochimiques, altèrent sa solubilité et favorisent le dépôt du TGFβI [153].
À ce jour, 74 mutations du gène TGFβI sont associées au dépôt de protéines amyloïdes et amorphes dans les dystrophies cornéennes liées au TGFβI . Dit autrement, ce seul gène impliqué dans plusieurs affections en fait une cible de choix pour la thérapie génique. L'efficacité de l'ARNsi délivré par liposomes pour le traitement de la dystrophie grillagée de type 1 a pu être prouvée in vitro sur cultures de cellules limbiques [ 154]. Par ailleurs, l'édition génique par CRISPR-Cas9 ( knock in ) a été expérimentée pour la dystrophie granulaire type 2 sur culture de kératocytes [155]. De la même manière, ces deux techniques ont pu être appliquées à d'autres dystrophies comme celle de Meesmann, où les mutations des filaments intermédiaires du cytosquelette (cytokératine) désorganisent l'épithélium sous forme de kystes [ 156 , 157]. Jusqu'à présent, nous n'avons pas retrouvé d'essai clinique, ni de développement industriel dans ces pathologies (fig. 34-6
Fig. 34-6
Exemples de dystrophie dont l'origine génétique est bien caractérisée.
a. Dystrophie grillagée, vue en rétro-illumination. b. Dystrophie de Meesmann. c. Dystrophie granulaire de type 1. d. Dystrophie stromale antérieure de Thiel Behnke.
).
Trabéculum
Le glaucome est la deuxième cause de cécité dans le monde après la cataracte. L'augmentation de la pression intraoculaire est un des principaux facteurs de risque à l'origine de cette neuropathie optique. Le trabéculum, qui participe à la résorption de l'humeur aqueuse et donc à l'équilibre tensionnel oculaire, se caractérise par un maillage constitué par un réseau de matrice extracellulaire spécialisée et de cellules endothéliales trabéculaires. Son remodelage au profit de la fibrose est à l'origine d'une mauvaise filtration, de manière isolée dans le glaucome primitif à angle ouvert ou associée à différents mécanismes (encombrement, fermeture de l'angle, inflammation) dans les glaucomes secondaires. Assurer une bonne filtration trabéculaire est un des objectifs de la thérapie génique dans le glaucome.
Les cibles géniques explorées sont notamment les enzymes impliquées dans le remodelage trabéculaire comme les métalloprotéases matricielles (MMP3) ou les cellules endothéliales trabéculaires dotées d'une activité contractile et modulant l'ouverture des mailles. Cette activité est médiée par la dynamique du cytosquelette d'actine dont la voie de signalisation Rho-GTPase est un acteur majeur. Son inhibition via des ARNsi ou des activations géniques d'enzyme font l'objet d'une recherche intense [ 158 , 159]. Si les vecteurs de type lentivirus semblent cibler avec une certaine spécificité la cellule endothéliale trabéculaire [160], l'utilisation d'autres vecteurs viraux comme l'AAV (virus adéno-associé) pourrait concerner d'autres constituants du segment antérieur (cellule épithéliale ciliaire, cellule endothéliale de cornée) et entraîner des perturbations de leur homéostasie, à l'origine d'effets indésirables comme le cas rapporté d'un œdème cornéen après inactivation enzymatique de la voie Rho sur modèles murins et simiens [135].
Augmentation de la survie de greffons modifiés ex vivo
La cornée est le tissu le plus greffé au monde. Bien que nous assistions à l'essor des greffes lamellaires depuis une quinzaine d'années, les greffes transfixiantes gardent leurs intérêts pour certaines indications ou conditions anatomiques. Il n'existe pas encore en France de traçabilité exhaustive sur le type de greffes réalisées, mais 42 % des cornées délivrées dans le monde par les banques américaines concernaient des greffes transfixiantes en 2019 [161]. Le risque de rejet pour cette technique est estimé autour 30 % à 10 ans, avec de grandes disparités selon les facteurs de risque associés [ 162 , 163]. La réaction immunitaire détruit à chaque épisode une partie des cellules endothéliales et écourte la durée de vie du greffon. Les patients présentant un antécédent de rejet, une indication de regreffe, une néovascularisation profonde a fortiori supérieure à deux quadrants, et/ou une étiologie infectieuse/inflammatoire sont à haut risque de rejet. Les stratégies de prévention ou de traitement du rejet dans cette population nécessitent une immunosuppression forte, le plus souvent par une voie d'administration systémique et des molécules avec un index thérapeutique étroit entre efficacité et effets indésirables sévères.
La cornée est cependant le seul tissu qui peut être conservé plusieurs semaines en organoculture et cette spécificité pourrait permettre l'application d'une thérapie génique ex vivo avant transplantation en vue de prolonger sa durée de vie. Les études réalisées sur ce sujet visent à apporter au greffon une production de protéines modulant la réponse immunitaire du lymphocyte T chez l'hôte et donc à rétablir un privilège immunologique local. Il s'agit de cytokines de type interleukine 10 [164-165-166] et interleukine 12 [ 167], ou d'inhibiteurs du « checkpoint» immunitaire cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4 [CTLA4] [168], programmed death-ligand 1 [PDL1] [169]. La robustesse de ces greffons génétiquement modifiés pourrait aussi être renforcée par l'intégration de gènes produisant des facteurs anti-apoptotiques comme p35 ou Bcl-xL [ 170 , 171]. Les premières applications thérapeutiques n'ont pas encore été effectuées.
Kératite herpétique récidivante
L'herpès représente la première cause de cécité d'origine virale dans le monde. Les lésions cornéennes sont liées à la virulence du pathogène, mais aussi à la réaction immunitaire mise en jeu lors du processus de défense de l'œil. Cela peut aboutir à la constitution d'une opacité stromale cicatricielle avec un risque de récurrence, y compris après transplantation cornéenne étant donné l'établissement de réservoirs viraux dans le ganglion trigéminal.
La tolérance immunitaire cornéenne pourrait être rétablie par l'apport de gènes produisant des facteurs anti-angiogéniques [ 172] ou anti-inflammatoires [ 173 , 174]. Quant à l'éradication du génome viral pour éliminer définitivement les récurrences, elle fait l'objet d'un essai clinique de phase 1 utilisant la technologie CRISPR/Cas9 en Chine [175] (NCT04560790, BDgene Technology Co., Ltd., Shanghai, Chine).
Insuffisance limbique
La cornée est dotée d'un épithélium non kératinisé de type malpighien dont la régénération est assurée principalement par la présence de cellules souches limbiques. Leur destruction, quel qu'en soit le mécanisme (mécanique, chimique, inflammatoire, génétique), peut mener à un tableau clinique d'insuffisance limbique associant ulcération, néovascularisation voire « conjonctivalisation» de la surface cornéenne.
Le gène Pax6 est une cause majeure de l'engagement de la cellule souche limbique dans un processus de différenciation épithéliale. Ouyang H. et al. montrent même qu'il est possible de transdifférencier des cellules souches de la peau en un phénotype limbique et de les greffer sur un modèle de lapin d'insuffisance limbique [ 176]. En clinique, l'aniridie congénitale impliquant Pax6 peut montrer des signes d'insuffisance limbique, et souligne le caractère essentiel de ce gène et la faisabilité de cette approche pour la thérapie génique de certaines anomalies du segment antérieur [177]. En France, l'équipe d'Éric Gabison (Fondation Rothschild) développe un modèle de pathologie du développement impliquant le gène TP63 qui résume les anomalies majeures du développement de l'épithélium cornéen et cutané. Ce modèle extrême pourra servir à évaluer diverses stratégies de thérapie génique à destiné cornéenne (NCT02896387).
34.4. Thérapie génique pour les neuropathies optiques héréditaires

C. Vignal Clermont

Neuropathies optiques héréditaires
Les neuropathies optiques héréditaires (NOH) sont des maladies rares, avec une prévalence d'environ 1/10000 habitants. Elles forment un groupe hétérogène génétiquement et sont secondaires à des mutations de l'ADN mitochondrial (chef de file : la NOH de Leber) et de l'ADN nucléaire (chef de file : l'atrophie optique dominante ou maladie de Kjer liée dans 70 % des cas à une mutation du gène OPA1 ). Tous les gènes identifiés actuellement codent pour des protéines impliquées dans la régulation des fonctions mitochondriales, et les NOH sont donc qualifiées de maladies mitochondriales, quel que soit leur mode de transmission. L'atteinte du nerf optique est indolore, le plus souvent bilatérale, isolée, et affecte préférentiellement la vision centrale sous la dépendance des cellules ganglionnaires rétiniennes (CGR) avec un axone de petit calibre; ces cellules qui ont le moins de réserve mitochondriale sont localisées au niveau du faisceau interpapillomaculaire [ 178 , 179].
Neuropathie optique héréditaire de Leber
La NOH de Leber (NOHL), liée très majoritairement à une mutation ponctuelle de l'ADN mitochondrial, avec comme conséquence un dysfonctionnement du complexe 1 de la chaîne respiratoire mitochondriale, est la seule NOH concernée actuellement par la thérapie génique. Elle est transmise par les femmes et se traduit par une baisse visuelle bilatérale profonde, indolore, séquentielle (3/4) et d'évolution rapidement progressive, le plus souvent chez un homme jeune. Elle aboutit à une cécité légale dans un délai inférieur à un an dans la majorité des cas, avec cependant conservation du champ visuel périphérique; des récupérations spontanées variables surviennent dans moins de 20 % des cas. L'examen du fond d'œil oriente le diagnostic quand il retrouve des papilles un peu saillantes, hyperhémiées, avec des dilatations des capillaires péripapillaires – les télangiectasies – associées à une majoration de la tortuosité vasculaire.
Le traitement doit toujours comporter une prise en charge basse vision [180]. L'idébénone, analogue du coenzyme Q10, qui favorise le transfert des électrons au niveau du complexe 1 de la chaîne respiratoire mitochondriale défaillante dans la NOHL, a bénéficié d'une autorisation de mise sur le marché (AMM) européenne en 2015, puis d'une autorisation temporaire d'utilisation (ATU) permettant une délivrance hospitalière en France pour les patients NOHL [181]. À partir du 31 janvier 2022, la mise à disposition d'Amizal® en remplacement de la spécialité Mnesis® (idébénone), qui n'est plus disponible en autorisation d'accès compassionnel, a été validée par l'ANSM. Il existe un autre dosage d'idébénone : Raxone® 150 mg, comprimés pelliculés, qui dispose d'une AMM en Europe.
Thérapie génique
L'évolution rapide et séquentielle de la maladie, l'accès facile aux structures oculaires par injection intravitréenne et le privilège immun relatif de l'œil font de la NOHL un bon candidat à la thérapie génique; les essais thérapeutiques ne concernent que les patients porteurs de la mutation ponctuelle du gène mitochondrial ND4 m.11778G>A, qui représente 70 % des NOHL, dont le pronostic visuel est très sévère, avec des récupérations souvent limitées et chez seulement 10 % des patients [ 182].
Trois équipes ont actuellement publié sur la thérapie génique dans la NOHL et, dans la mesure où il n'est actuellement pas possible d'insérer directement un gène dans la mitochondrie, tous les produits utilisent la technique d'« expression allotopique optimisée». Celle-ci consiste à insérer dans le noyau de la cellule ganglionnaire rétinienne, par voie intravitréenne et à l'aide d'un vecteur viral non réplicatif, le plus souvent un adénovirus, un brin d'ADN complémentaire comportant la version saine du gène ND4 associée à une ou deux séquences d'adressage mitochondrial. Une fois dans le noyau de la cellule ganglionnaire, l'ADN est transcrit en ARN messager qui rentre dans le cytoplasme avec la séquence d'adressage mitochondrial. C'est au voisinage des polysomes de cette cellule que la protéine ND4 est synthétisée et pénètre dans la mitochondrie, restaurant la production d'adénosine triphosphate (ATP) au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale (fig. 34-7
Fig. 34-7
Expression allotopique optimisée du gène ND4.
Cette technique est la seule qui permette aux protéines mitochondriales d'être transférées activement dans la mitochondrie pour restaurer la production d'énergie.
AAV : adeno-associated virus; ADNc : ADN complémentaire; ITR : inverted terminal repeat; MTS : mitochondrial targeting sequence (séquence d'adressage mitochondrial).
Source : Cyrille Martinet.
).
Après avoir établi une preuve de ce concept par des études sur modèle murin en 2008, le premier essai clinique de thérapie génique par lénadogène nolparvovec a débuté en France en 2014 et inclus 15 patients adultes atteints de NOHL avec la mutation m.11778G>A dans le gène ND4 [183]. Il a montré une bonne tolérance et une bonne sécurité du produit et permis la sélection de la dose thérapeutique.
Les essais de phase 3 s'adressaient à des patients de plus de 15 ans, atteints depuis moins de 6 mois (39 patients, étude RESCUE) et un an (37 patients, étude REVERSE) [184]. Ces essais randomisés multicentriques, internationaux, en double aveugle avec injection de thérapie génique dans un œil et simulée dans l'autre, ont mis en évidence une évolution identique dans les deux yeux avec un taux de patients « répondeurs» (définis par l'amélioration d'au moins 15 lettres ETDRS d'au moins un œil par rapport à l'acuité la plus basse) de 71 % dans l'étude RESCUE et 76 % pour l'étude REVERSE 2 ans après l'injection. L'acuité visuelle finale reste cependant limitée et l'injection n'a pas empêché la baisse visuelle initiale chez les patients injectés très tôt (RESCUE), mais la comparaison avec l'histoire naturelle de la maladie met en évidence une efficacité modeste de ce traitement [185 , 186]. L'effet indésirable le plus fréquent (74 % RESCUE et 92 % REVERSE) est l'inflammation intraoculaire, contrôlée par la corticothérapie prescrite actuellement de manière systématique pendant un mois.
Une étude chez des primates non humains injectés dans un œil a détecté et quantifié l'ADN du vecteur thérapeutique dans les deux yeux et les deux nerfs optiques, indiquant la possibilité d'un transfert interoculaire du matériel thérapeutique [ 187]. La dernière étude comparant de manière prospective et masquée chez 98 patients les résultats d'une injection unilatérale et d'un traitement bilatéral suggère un effet dose. Le lénadogène nolparvovec GS010 est désormais accessible auprès de la firme GenSight Biologics dans le cadre d'une autorisation d'accès compassionnel sous le nom de Lumevoq (GS010)® 1× 10 12 génomes de vecteur (vg)/ml, suspension injectable.
Une thérapie génique très similaire a été développée en Chine où des patients, adultes et enfants, ont été traités unilatéralement avec des résultats identiques, en particulier une évolution bilatérale de l'acuité visuelle [ 188].
Enfin, la publication des résultats d'une étude portant sur un troisième médicament développé aux États-Unis, combinant escalade de dose et patients adultes à des stades différents de la maladie, est attendue pour 2023; les premières communications montrent, comme dans les cas précédents, une bonne sécurité du produit et qu'une injection précoce n'empêche pas la baisse visuelle initiale [189].
Conclusion
Les études de thérapie génique dans la neuropathie optique héréditaire de Leber ouvrent des perspectives nouvelles, mais les mécanismes neurodégénératifs des neuropathies héréditaires sont encore incomplètement connus et, pour majorer l'effet de la thérapie génique, des promoteurs spécifiques qui contrôlent l'expression du gène thérapeutique dans le tissu pourraient être optimisés pour le sous-type de cellule ganglionnaire pathologique. De plus, le développement de l'édition de gènes grâce au système CRISPR-Cas et de la thérapie par cellules souches pourrait révolutionner le traitement des maladies du nerf optique en raison de l'accès facile aux structures oculaires et au privilège immun relatif de l'œil.
34.5. Thérapie génique des maladies rétiniennes

G. Le MeurM. Weber

Les principes de la thérapie génique
La thérapie génique est une stratégie thérapeutique innovante qui consiste à transférer du matériel génétique pour traiter une maladie. Elle vise à corriger une fonction moléculaire déficiente ou à inactiver l'expression toxique d'une protéine, ou à faire exprimer par les cellules cibles un gène thérapeutique.
Bien que le concept de « thérapie génique» ait été évoqué pour la première fois par Clyde E. Keeler en 1947 – mais réellement démontré par le prix Nobel Joshua Lederberg en 1963 –, il a fallu attendre 1990 pour qu'un premier essai clinique humain par thérapie génique pour traiter une immunodéficience sévère et rare voie le jour outre-Atlantique.
Depuis, cinq médicaments de thérapie génique ont déjà obtenu une autorisation de mise sur le marché (AMM) en Europe : Glybera® (2012), pour le traitement des déficits héréditaires en lipoprotéine lipase; Strimvelis® (2016), pour le traitement des déficits immunitaires combinées sévères dus à un déficit en adénosine désaminase (cas des « enfants bulles»); Kymriah® et Yescarta® (2018), deux traitements par CAR-T ( chimeric antigenic receptor T ) pour le traitement de lymphome diffus à grandes cellules B; Luxturna® (2018) pour traiter des amauroses congénitales de Leber ou des rétinopathies pigmentaires sévères précoces liées à une mutation du gène RPE65 . Zinteglo®, qui avait obtenu une AMM européenne pour le traitement de la béta-thalassémie, a été retiré du marché et n'a plus d'autorisation en Europe.
De très nombreux essais cliniques de thérapie génique sont en cours pour des pathologies oculaires, notamment rétiniennes, à côté de maladies d'autres organes. La grande majorité des essais cliniques concernent des cancers de différents organes.
L'apport du gène peut suivre plusieurs stratégies distinctes [190] : supplémentation, inactivation, inactivation et supplémentation, compensation, thérapie génique « pharmacologique» et, pour ce qui concerne l'œil, l'optogénétique.
La supplémentation (apport du gène défaillant) est particulièrement adaptée pour les maladies héréditaires à transmission récessive (fig. 34-8
Fig. 34-8
Différentes stratégies de thérapie génique.
a. Thérapie génique de supplémentation. b. Thérapie d'inactivation. c. Édition génétique (gene editing).
Source : Cyrille Martinet.
).
La correction et l'inactivation d'un gène pathogène sont plus pertinents en cas de maladie héréditaire à transmission dominante, ce que les Anglo-Saxons appellent le « gene-editing» (édition de gènes) (fig. 34-9
Fig. 34-9
Gene editing par CRISPR/cas9 (a) dont la cible est l'ADN ou par oligonucléotide anti-sens (b) dont la cible est l'ARN.
Source : Cyrille Martinet.
). Cette stratégie s'appuie sur différentes approches :
  • soit la modification de l'ADN, par l'intermédiaire d'endonucléases comme CRISPR/Cas9 (voir fig. 34-9
    Fig. 34-9
    Gene editing par CRISPR/cas9 (a) dont la cible est l'ADN ou par oligonucléotide anti-sens (b) dont la cible est l'ARN.
    Source : Cyrille Martinet.
    ) qui sont de véritables enzyme-ciseaux pouvant couper une séquence d'ADN, mécanisme physiologique par lequel les bactéries se défendent d'une deuxième agression virale – la découverte a été faite en 2012 par Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna, depuis lauréates du prix Nobel de médecine (2020). Il existe par ailleurs d'autres endonucléases permettant du gene editing : méganucléases (MN), zinc finger nucleases (ZFN) et transcription activator-like effector nucleases (TALEN);
  • soit modification de l'ARN par des oligonucléotides anti-sens, des si-RNA ( small interfering RNA , ou ARNsi), du saut d'exon ( Exon skipping ) ou des ribozymes. Ces stratégies permettent de traiter des mutations dominantes négatives comme les mutations de la rhodopsine, des mutations de l'exon 13 dans USH2A ou des mutations de grands gènes. Les avantages de ces stratégies « ARN» sont de permettre une modulation de l'effet voire un arrêt de l'effet; les inconvénients de ces stratégies résident dans la nécessité de répéter le traitement.
La compensation correspond, elle, à l'apport d'un gène différent de celui qui est déficient afin de compenser la perte fonctionnelle. Cette approche est particulièrement adaptée si le gène malade n'est pas connu, ou si la maladie est à un stade avancé. En effet, le transfert de gènes thérapeutiques n'a de sens que si les cellules ciblées sont encore présentes et fonctionnelles dans l'organe altéré. La compensation permet ainsi d'apporter des gènes favorisant l'expression de protéines (facteurs de croissance, facteurs neuroprotecteurs, facteur de modification génétique – Nr2e3, CRX, etc.) ayant un rôle protecteur sur les cellules environnantes.
L'optogénétique est une approche de compensation dont l'objectif est de faire exprimer par d'autres cellules rétiniennes que les photorécepteurs habituellement impliqués (cellules bipolaires, cellules ganglionnaires, cônes dormants) des protéines photosensibles à même de restaurer une certaine transduction du signal lumineux en signal électrique. Une autre approche compensatrice consiste à reprogrammer des cellules gliales de la rétine afin de stimuler la régénération rétinienne [191].
Enfin, la thérapie génique « pharmacologique» consiste à faire exprimer par les cellules de l'organisme une protéine thérapeutique, telle qu'un facteur neuroprotecteur, un anti-VEGF, etc. Mais c'est également cette approche qui peut être utilisée pour traiter par immunothérapie des cancers par des vaccins à ADN.
Le principe de la thérapie génique à ADN (supplémentation, « pharmacologique», optogénétique) est d'avoir une efficacité prolongée voire définitive après une seule administration. Cet effet durable est par exemple retrouvé sur les bénéfices fonctionnels conservés à 5 ans dans les études de phases II et III avec le voretigene neparvovec. Pour autant, il n'est pas possible à ce jour d'affirmer que ce traitement demeure bénéfique indéfiniment; à la différence des stratégies à ARN (oligonucléotides anti-sens, saut d'exon, ribozyme, ARNsi), pour lesquelles il conviendra de répéter les traitements.
La thérapie génique repose sur des gènes d'intérêt, mais aussi sur leurs vecteurs.
L'œil, un organe cible idéal pour la thérapie génique
De petite taille, l'œil peut être traité par de fortes concentrations de vecteurs délivrées dans un petit volume. Clos et isolé du reste de l'organisme par la barrière hématorétinienne, l'œil est immunoprivilégié, ce qui permet de limiter la dissémination du vecteur et la réaction immunologique qu'il pourrait induire. Constituée de cellules post-mitotiques ne se divisant pas, la rétine permet une expression du gène sur le long terme sans risque d'intégration accidentelle mutagène, en cas de division cellulaire [ 192]. La transparence des milieux qui l'entourent rend la rétine accessible à de multiples examens fonctionnels et d'imagerie non invasive, et permet de suivre la dissémination et l'activité du gène transfecté.
Voies d'administration des thérapies géniques
Concernant les thérapies géniques ophtalmologiques, il s'agit de stratégie in vivo, le traitement étant injecté directement au niveau de l'œil, à la différence de la stratégie in vitro, dans laquelle les cellules du patient sont prélevées, modifiées in vitro, puis réinjectées dans l'organe cible, comme dans le traitement des « enfants bulles».
Le nerf optique est accessible à une injection intravitréenne.
Les voies d'administration pour traiter la rétine (fig. 34-10
Fig. 34-10
Différentes voies d'administration de thérapie génique du segment postérieur de l'œil.
a. Voie sous-rétinienne par voie transvitréenne. a1. Voie sous-rétinienne par voie suprachoroïdienne. b. Voie intravitréenne. c. Voie suprachoroïdienne.
Source : Cyrille Martinet.
) sont diverses :
  • l'injection sous-rétinienne par voie de vitrectomie est une procédure chirurgicale. Elle est cependant préférée actuellement à la voie intravitréenne car la transduction du gène thérapeutique y est très supérieure, du moins pour traiter des maladies qui touchent l'épithélium pigmentaire (EP) ou les photorécepteurs [193]. L'injection sous-rétinienne peut également se faire par l'intermédiaire d'un cathéter avancé dans l'espace suprachoroïdien, puis injection au pôle postérieur entre l'EP et les photorécepteurs;
  • la voie intravitréenne est sans doute suffisante pour l'expression d'un transgène pharmacologique (anti-VEGF ou facteur neuroprotecteur);
  • la voie suprachoroïdienne par une aiguille calibrée à 3 à 4 mm du limbe est également possible et présente l'avantage de ne pas nécessiter d'acte chirurgical. Cette approche permet de transduire une surface plus importante de la rétine que ne peut le faire une injection sous-rétinienne de 100 à 400 μl. Elle est en phase d'évaluation pour des thérapies géniques pharmacologiques par anti-VEGF dans la DMLA humide. Il faudra vérifier pour les thérapies géniques de supplémentation ou de gene editing que le transgène arrive bien jusqu'au tissu cible (EP et photorécepteurs). Par ailleurs, cette voie ne bénéficie plus du privilège immunologique de l'œil et sera sans doute un peu plus immunogène.
Le vecteur idéal
Pour atteindre la cellule cible, le gène thérapeutique nécessite un véhicule : le vecteur.
Vecteurs non viraux synthétiques
Les vecteurs non viraux synthétiques ont l'avantage d'être faciles à produire, d'être moins onéreux, d'avoir un tropisme large, de ne pas être immunogéniques et de ne pas être limités par la taille du gène. À l'inverse, ils sont pénalisés par une plus faible efficacité de transfection, une plus grande instabilité.
Parmi eux, on retrouve :
  • des systèmes physiques : électroporation, iontophorèse [194], sonoporation, lasers, magnétofection, hydroporation, micro-injection;
  • des nanoparticules (particules de 1 à 100 nanomètres);
  • des cellules souches mésenchymateuses.
Ces vecteurs non viraux peuvent transporter des séquences d'ADN de grande taille et présentent peu de risques de pathogénicité. Malheureusement, leur efficacité in vivo reste modérée [195].
Vecteurs viraux
Les vecteurs viraux sont beaucoup plus efficaces pour acheminer l'ADN dans le noyau de cellules hôtes. Pour être efficace et sûr, le « bon vecteur» nécessite d'être non pathogène, non réplicatif, non immunogène et non intégratif, pour éviter le risque de mutagenèse. Il doit cibler spécifiquement le type cellulaire désiré et permettre l'expression du gène sur le long cours. Pour obtenir le profil souhaité en fonction de la pathologie et de la cellule cible, il est possible de faire varier de multiples paramètres : la famille de virus utilisée (herpès, adénovirus, lentivirus), son sérotype, sa capside, le promoteur du gène cible qu'il transporte.
Actuellement, les virus adéno-associés (AAV) sont les vecteurs les plus utilisés pour le traitement des maladies rétiniennes. Leur principal défaut est la taille relativement petite de la cassette d'expression qu'ils sont capables de transporter et qui ne permet de vectoriser qu'un gène de taille restreinte. Les lentivirus d'origine équine leur sont parfois préférés, du fait de leur capacité de transport plus importante [195].
D'autres facteurs entrent également en compte pour optimiser le transfert du gène : le volume, la concentration, la voie d'injection, le site d'injection (rétine saine ou dégénérative), le stade évolutif de la maladie et la gestion de la fenêtre thérapeutique.
Intérêts et limites des modèles animaux
L'utilisation de modèles animaux est un prérequis majeur, dans la mesure de leur disponibilité. Des modèles animaux, sauvages ou mutés, sont disponibles pour de nombreuses mutations liées aux rétinites pigmentaires. Le rat et la souris sont très utilisés en première intention, pour des raisons pratiques et financières. Malheureusement, le faible ratio cônes/bâtonnets, l'absence de macula et les différences de transduction mises en jeu entre les espèces limitent la pertinence de ces modèles. Le recours à de grands animaux, tels que le chien et surtout le primate non humain, est nécessaire pour confirmer l'efficacité et la sécurité du traitement avant d'envisager des essais cliniques chez l'homme.
Toxicité et réponse inflammatoire
La toxicité la plus redoutable est la mutagenèse d'insertion. Celle-ci a été observée chez 5 des 20 enfants de l'essai thérapeutique visant à traiter le syndrome d'immunodéficience sévère liée à l'X (SCID-X1); ils ont développé, après thérapie génique ex vivo par rétrovirus, une leucémie lymphoblastique aiguë T par ailleurs accessibles aux traitements conventionnels des leucémies. D'autres essais de thérapie génique par virus intégratifs pour traiter la moelle osseuse n'ont pas provoqué cette complication. Cette mutagenèse n'a, à ce jour, pas été mise en évidence pour le traitement par thérapie génique de cellules somatiques qui ne se divisent plus, comme c'est le cas des cellules de la rétine.
La réponse immunitaire vis-à-vis du vecteur viral et/ou de l'expression du transgène est un autre risque de la thérapie génique. Elle est d'autant plus probable que le vecteur, notamment viral, est plus immunogène et que l'administration est systémique. Bien que l'œil soit un milieu naturellement protégé de cette réponse par l'ACAID ( anterior chamber-associated immune deviation ) et que l'œil permette des injections de petites quantités de vecteur viral avec un faible passage systémique, ce risque est réel (présence d'une immunité humorale et/ou cellulaire vis-à-vis du vecteur ou du transgène). C'est la raison pour laquelle il est recommandé, par exemple pour le voretigene neparvovec (Luxturna®), de traiter les deux yeux dans un intervalle rapproché (1 à 2 semaines entre les injections effectuées dans chacun des deux yeux) afin d'éviter une réponse immunitaire lors du traitement du deuxième œil qui rende le traitement moins, voire pas efficace. Cette problématique est aussi abordée par le biais d'une sélection des patients au regard de leur « naïveté» vis-à-vis du vecteur viral impliqué et/ou de l'administration concomitante de corticoïde et d'immunosuppresseur dans les semaines qui suivent le traitement.
Une réponse inflammatoire est habituelle. Elle est par exemple retrouvée dans tous les essais de thérapie génique pour les maladies rétiniennes et pour le voretigene neparvovec (Luxturna®). Elle est le plus souvent faible à modérée et limitée à quelques semaines, justifiant une corticothérapie par voie topique, parfois complétée d'une corticothérapie par voie orale. Cette dernière est par exemple recommandée pour le traitement par voretigene neparvovec (Luxturna®), en la débutant une semaine avant et en la poursuivant 2 à 3 semaines après..
Données actuelles concernant différentes pathologies
Maladies de la cornée
La thérapie génique des maladies cornéennes n'est pas encore parvenue jusqu'à la clinique. Néanmoins, différentes approches utilisant des vecteurs AAV ou des nanoparticules délivrant un gène ou une combinaison de gènes ( bone morphogenetic protein 7 [BMP7]; hepatocyte growth factor [HGF]; décorine, HLA-G) ainsi que du gene editing ( CD25 siRNA , TGF-β1 CRISPR/Cas9) ont démontré leur intérêt dans différents modèles expérimentaux de néovascularisation cornéenne, de fibrose cornéenne, de rejet de greffe de cornée et de dystrophies de cornée [ 196].
La thérapie génique permet aussi d'activer le TGF-β inhibitor SMAD7 afin d'améliorer la cicatrisation de l'endothélium cornéen [ 197].
Glaucome
Là encore, la thérapie génique n'est pas encore parvenue au stade des essais cliniques. La thérapie génique pourrait trouver sa place en permettant l'expression de facteurs neuroprotecteurs des cellules ganglionnaires tels que le BDNF ( brain-dervived neurotrophic factor ) ou le CNTF ( ciliary-derived neurotrophic factor ), ou de facteurs anti-apoptose des cellules ganglionnaires tels que BIRC4 ( baculoviral IAP repeat-containing protein-4 ), Bcl-XL, BAG1 et Hsp70 [198].
Prévention de l'opacification de la capsule postérieure du cristallin
Une approche par thérapie génique anti-apoptotique pour diminuer l'opacification postérieure de la capsule du cristallin après chirurgie de la cataracte a été évaluée expérimentalement [199].
Dystrophies rétiniennes
Les dystrophies rétiniennes sont des maladies dégénératives de la rétine qui induisent une perte progressive des photorécepteurs rétiniens. Cela se traduit, pour le patient, par une altération du champ visuel et/ou une perte d'acuité visuelle irréversible. Jusqu'à récemment, il n'y avait pas de traitement pour ces pathologies dégénératives rétiniennes. Fin 2017, la Food and Drug Administration (FDA), aux États-Unis, a approuvé le premier traitement pharmacologique par thérapie génique d'une dystrophie rétinienne héréditaire.
Deux possibilités de thérapie génique peuvent être envisagées pour le traitement d'une dystrophie rétinienne. La première repose sur le transfert d'un ADN codant pour une protéine déficiente du fait d'une mutation génétique, qui est donc gène-dépendante, et la seconde est le transfert d'un ADN codant pour une protéine aspécifique de la mutation génétique du patient. Ce premier traitement, développé par Spark Therapeutics, est un traitement de thérapie génique via un vecteur viral de type AAV pour les dystrophies rétiniennes liées à la mutation du gène RPE65 . Les mutations de ce gène sont responsables de dystrophies rétiniennes précoces ou d'amaurose congénitale de Leber de type 2 [200]. À l'automne 2018, l'Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) a accordé une autorisation temporaire d'utilisation (ATU) pour ce produit, nommé Luxturna® (voretigene neparvovec) , commercialisé par Novartis en Europe, faisant de la France le deuxième pays au monde à autoriser ce traitement. Depuis, son utilisation n'est plus encadrée par une ATU, mais par une AMM et ce médicament doit être administré dans les centres accrédités. Actuellement, cinq centres en France sont accrédités : trois centres à Paris (Créteil, Necker-Enfants malades, Quinze-Vingts), le CHU de Strasbourg et le CHU de Nantes.
L'indication du voretigene neparvovec (Luxturna®) est le traitement des patients présentant une perte visuelle due à une dystrophie rétinienne héréditaire résultant de mutations bi-alléliques confirmées du gène RPE65 qui possèdent suffisamment de cellules rétiniennes viables. Ce médicament est administré par injection sous-rétinienne au niveau de chaque œil lors de deux chirurgies séquentielles, réalisées dans un intervalle de 7 à 14 jours. Le décollement rétinien induit par l'injection est résorbé, généralement, en 24 et 48 heures. L'administration du traitement doit être encadrée par une corticothérapie per os durant au moins un mois. Les enfants doivent être âgés de plus de 12 mois au moment du traitement. Le traitement doit être initié et administré par un chirurgien spécialiste de la rétine, expérimenté en chirurgie maculaire, et l'injection est réalisée au bloc opératoire en conditions aseptiques contrôlées. Les résultats à « long terme» de l'étude de phase III de l'équipe de Maguire et Bennett, à l'origine des travaux ayant permis l'émergence ce médicament, décrivent une stabilité de l'amélioration du déplacement des patients opérés lors de tests réalisés à faible luminosité ainsi qu'une stabilité de l'amélioration des examens FST ( full-field stimulus threshold ), 3 et à 4 ans après l'injection bilatérale sous-rétinienne du Luxturna® [ 201].
Les diverses publications, après deux années d'utilisation, décrivent les améliorations attendues lors de l'essai de phase III chez les patients en termes d'amélioration des déplacements, d'amélioration des FST [ 202 , 203]. En revanche, certaines complications sont décrites, comme l'apparition d'une hémorragie sous-rétinienne chez un des deux premiers patients italiens traités – à cause d'une résistance rétinienne trop importante lors de l'injection sous-rétinienne [202] –, un pli maculaire [204], une atrophie rétinienne périfovéolaire postopératoire sans effet délétère sur l'amélioration des fonctions visuelles telle que l'acuité visuelle et la sensibilité rétinienne au test FST [ 203].
Plusieurs autres essais de thérapie génique concernant le gène RPE65 ont eu lieu sans développement jusqu'en phase III, sauf pour une équipe londonienne qui a reconduit un essai secondairement à une optimisation de son vecteur [205-206-207-208] (tableau 34-5
Tableau 34-5
Essais cliniques.
Gène cibléPhaseNombre de patientsProduit/vecteursSponsorNuméro de l'essai
Amaurose congénitale de Leber
RPE65I/II12tgAAG76 (rAAV2/2.hRPE65p.hRPE65)University College LondonNCT00643747
I15rAAV2-CBSB-hRPE65University of PennsylvaniaNCT00481546
I12Voretigene neparvovec-rzyl (AAV2-hRPE65v2)Spark TherapeuticsNCT00516477
I/II12NCT00999609
III31NCT01208389
I/II12rAAV2-CBSB-hRPE65Applied Genetic Technologies CorpNCT00749957
I3rAAV2-hRPE65Hadassah Medical OrganizationNCT00821340
I/II9rAAV-2/4.hRPE65CHU de NantesNCT01496040
I/II15AAV2/5-OPTIRPE65MeiraGTx UK II Ltd.NCT02781480
I/II27NCT02946879
CEP290 p.Cys998XI/II11QR-110 (oligonucléotides antisens)ProQR TherapeuticsNCT03140969
I/II11NCT03913130
II/III36NCT03913143
CEP290 Intron 26 (IVS26) I/II18EDIT-101 (CRISPR/Cas9)Editas Medicine, Inc.NCT03872479
Dystrophie rétinienne évoluée
ChR2I/II14RST-001AllerganNCT02556736
Dystrophie rétinienne
PDE6BI/II15AAV2/5-hPDE6BHorama S.A.NCT03328130
RLBP1I/II21CPK850Novartis PharmaceuticalsNCT03374657
USH2AI/II18QR-421aProQR TherapeuticsNCT03780257
PDE6AI/II9rAAV.hPDE6ASTZ eyetrialNCT04611503
Dystrophie rétinienne autosomique dominante
RHOI/II35QR-1123ProQR TherapeuticsNCT04123626
Dystrophie rétinienne liée à X
RPGRI/II374D-1254D Molecular TherapeuticsNCT04517149
I/II50BIIB112NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03116113
I/II46AAV2/5-RPGRMeiraGTx UK II Ltd.NCT03252847
III48AAV5-RPRGMeiraGTx UK II Ltd.NCT04671433
I/II42AGTC-501 (rAAV2tYF-GRK1-RPGR)Applied Genetic Technologies CorpNCT03316560
Choroïdérémie liée X
REP1I/II14rAAV2.REP1University of OxfordNCT01461213
I/II6rAAV2.REP1University of AlbertaNCT02077361
II6rAAV2.REP1University of MiamiNCT02553135
II6rAAV2.REP1STZ eyetrialNCT02671539
II30rAAV2.REP1University of OxfordNCT02407678
III170rAAV2.REP1NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03496012
II/III60BIIB111(AAV2-REP1)NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03507686
CHMI/II15AAV2-hCHMSpark TherapeuticsNCT02341807
I154D-1004D Molecular TherapeuticsNCT04483440
Rétinoschisis lié X
RS1I/II24AAV8-scRS/IRBPhRSNational Eye Institute (NEI)NCT02317887
I/II27rAAV2tYF-CB-hRS1Applied Genetic Technologies CorpNCT02416622
).
Un autre type d'amaurose congénitale de Leber, celle de type LCA10 liée au gène CEP290 , est visé par plusieurs essais cliniques de thérapie génique en cours (voir tableau 34-5
Tableau 34-5
Essais cliniques.
Gène cibléPhaseNombre de patientsProduit/vecteursSponsorNuméro de l'essai
Amaurose congénitale de Leber
RPE65I/II12tgAAG76 (rAAV2/2.hRPE65p.hRPE65)University College LondonNCT00643747
I15rAAV2-CBSB-hRPE65University of PennsylvaniaNCT00481546
I12Voretigene neparvovec-rzyl (AAV2-hRPE65v2)Spark TherapeuticsNCT00516477
I/II12NCT00999609
III31NCT01208389
I/II12rAAV2-CBSB-hRPE65Applied Genetic Technologies CorpNCT00749957
I3rAAV2-hRPE65Hadassah Medical OrganizationNCT00821340
I/II9rAAV-2/4.hRPE65CHU de NantesNCT01496040
I/II15AAV2/5-OPTIRPE65MeiraGTx UK II Ltd.NCT02781480
I/II27NCT02946879
CEP290 p.Cys998XI/II11QR-110 (oligonucléotides antisens)ProQR TherapeuticsNCT03140969
I/II11NCT03913130
II/III36NCT03913143
CEP290 Intron 26 (IVS26) I/II18EDIT-101 (CRISPR/Cas9)Editas Medicine, Inc.NCT03872479
Dystrophie rétinienne évoluée
ChR2I/II14RST-001AllerganNCT02556736
Dystrophie rétinienne
PDE6BI/II15AAV2/5-hPDE6BHorama S.A.NCT03328130
RLBP1I/II21CPK850Novartis PharmaceuticalsNCT03374657
USH2AI/II18QR-421aProQR TherapeuticsNCT03780257
PDE6AI/II9rAAV.hPDE6ASTZ eyetrialNCT04611503
Dystrophie rétinienne autosomique dominante
RHOI/II35QR-1123ProQR TherapeuticsNCT04123626
Dystrophie rétinienne liée à X
RPGRI/II374D-1254D Molecular TherapeuticsNCT04517149
I/II50BIIB112NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03116113
I/II46AAV2/5-RPGRMeiraGTx UK II Ltd.NCT03252847
III48AAV5-RPRGMeiraGTx UK II Ltd.NCT04671433
I/II42AGTC-501 (rAAV2tYF-GRK1-RPGR)Applied Genetic Technologies CorpNCT03316560
Choroïdérémie liée X
REP1I/II14rAAV2.REP1University of OxfordNCT01461213
I/II6rAAV2.REP1University of AlbertaNCT02077361
II6rAAV2.REP1University of MiamiNCT02553135
II6rAAV2.REP1STZ eyetrialNCT02671539
II30rAAV2.REP1University of OxfordNCT02407678
III170rAAV2.REP1NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03496012
II/III60BIIB111(AAV2-REP1)NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03507686
CHMI/II15AAV2-hCHMSpark TherapeuticsNCT02341807
I154D-1004D Molecular TherapeuticsNCT04483440
Rétinoschisis lié X
RS1I/II24AAV8-scRS/IRBPhRSNational Eye Institute (NEI)NCT02317887
I/II27rAAV2tYF-CB-hRS1Applied Genetic Technologies CorpNCT02416622
). La particularité de ces essais est qu'ils sont destinés à des mutations spécifiques du gène CEP290 . Les premiers résultats de l'essai clinique de phase II/III (NCT03913143) avec un oligonucléotide antisens à ARN qui corrige le défaut d'épissage résultant de la mutation CEP290 c.2991+1655A>G (QR-110) rapportent des modifications de l'acuité visuelle et de la sensation de clarté visuelle dans l'œil traité. Les résultats à distance de ce traitement seront à suivre. L'approche de gene editing par CRISPR/cas9 pour la mutation IVS26 du gène CEP290 est en cours d'essai clinique de phase I depuis 2019 chez 19 patients dont les résultats sont en attente (NCT03872479).
Plusieurs autres dystrophies rétiniennes sont en cours d'essais cliniques (voir tableau 34-5
Tableau 34-5
Essais cliniques.
Gène cibléPhaseNombre de patientsProduit/vecteursSponsorNuméro de l'essai
Amaurose congénitale de Leber
RPE65I/II12tgAAG76 (rAAV2/2.hRPE65p.hRPE65)University College LondonNCT00643747
I15rAAV2-CBSB-hRPE65University of PennsylvaniaNCT00481546
I12Voretigene neparvovec-rzyl (AAV2-hRPE65v2)Spark TherapeuticsNCT00516477
I/II12NCT00999609
III31NCT01208389
I/II12rAAV2-CBSB-hRPE65Applied Genetic Technologies CorpNCT00749957
I3rAAV2-hRPE65Hadassah Medical OrganizationNCT00821340
I/II9rAAV-2/4.hRPE65CHU de NantesNCT01496040
I/II15AAV2/5-OPTIRPE65MeiraGTx UK II Ltd.NCT02781480
I/II27NCT02946879
CEP290 p.Cys998XI/II11QR-110 (oligonucléotides antisens)ProQR TherapeuticsNCT03140969
I/II11NCT03913130
II/III36NCT03913143
CEP290 Intron 26 (IVS26) I/II18EDIT-101 (CRISPR/Cas9)Editas Medicine, Inc.NCT03872479
Dystrophie rétinienne évoluée
ChR2I/II14RST-001AllerganNCT02556736
Dystrophie rétinienne
PDE6BI/II15AAV2/5-hPDE6BHorama S.A.NCT03328130
RLBP1I/II21CPK850Novartis PharmaceuticalsNCT03374657
USH2AI/II18QR-421aProQR TherapeuticsNCT03780257
PDE6AI/II9rAAV.hPDE6ASTZ eyetrialNCT04611503
Dystrophie rétinienne autosomique dominante
RHOI/II35QR-1123ProQR TherapeuticsNCT04123626
Dystrophie rétinienne liée à X
RPGRI/II374D-1254D Molecular TherapeuticsNCT04517149
I/II50BIIB112NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03116113
I/II46AAV2/5-RPGRMeiraGTx UK II Ltd.NCT03252847
III48AAV5-RPRGMeiraGTx UK II Ltd.NCT04671433
I/II42AGTC-501 (rAAV2tYF-GRK1-RPGR)Applied Genetic Technologies CorpNCT03316560
Choroïdérémie liée X
REP1I/II14rAAV2.REP1University of OxfordNCT01461213
I/II6rAAV2.REP1University of AlbertaNCT02077361
II6rAAV2.REP1University of MiamiNCT02553135
II6rAAV2.REP1STZ eyetrialNCT02671539
II30rAAV2.REP1University of OxfordNCT02407678
III170rAAV2.REP1NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03496012
II/III60BIIB111(AAV2-REP1)NightstaRx Ltd., a Biogen CompanyNCT03507686
CHMI/II15AAV2-hCHMSpark TherapeuticsNCT02341807
I154D-1004D Molecular TherapeuticsNCT04483440
Rétinoschisis lié X
RS1I/II24AAV8-scRS/IRBPhRSNational Eye Institute (NEI)NCT02317887
I/II27rAAV2tYF-CB-hRS1Applied Genetic Technologies CorpNCT02416622
); ne seront abordées dans le paragraphe suivant que les dystrophies liées à l'X, la choroïdérémie et l'optogénétique.
Concernant la choroïdérémie liée à l'X, plusieurs essais cliniques ont été réalisés dans différents centres avec des vecteurs différents. L'essai clinique le plus avancé a été l'étude STAR (NCT03496012), un essai clinique de phase III chez 169 patients, qui évaluait l'injection sous-rétinienne du timrepigene emparvovec (un vecteur AAV2 codant pour le gène REP1 ) chez des patients atteints de choroïdérémie. En juin 2021, Biogen a annoncé que cette étude STAR n'avait pas atteint son critère principal d'évaluation, à savoir une amélioration ≥ 15 lettres de la meilleure acuité visuelle corrigée (MAVC) lors de l'évaluation au 12 e mois post-traitement, dans le groupe interventionnel par rapport au groupe témoin non interventionnel. Une analyse plus détaillée des résultats de l'étude STAR est en attente. Les premières études avaient retrouvé une amélioration de l'acuité visuelle moyenne de 3,7 lettres dans l'œil traité sans changement dans l'épaisseur fovéolaire après l'injection fovéolaire du vecteur viral [209-210-211].
Concernant la dystrophie rétinienne liée à X, un premier essai clinique de phase I/II (NCT03116113) comprenant 6 cohortes avec une escalade de dose comprise entre 5× 10 10 et 5× 10 12 gp/ml a été publié [ 212]. Dix-huit patients, âgés de 24 à 50 ans, ont été injectés avec un volume compris entre 0,03 et 0,15 ml. Les auteurs ont noté que, pour les cohortes C4-C6, à savoir celles injectées avec les plus fortes doses, 7 patients sur les 9 ont présenté des signes minimes d'inflammation. L'inflammation était visualisée sous la forme d'inflammation sous-rétinienne avec apparition de dépôts hyper-réflectifs aux examens par OCT. Les patients de la cohorte 3, ayant reçu la dose de 5× 10 11 gp/ml d'AAV8.coRPGR, ont présenté une amélioration de la sensibilité rétinienne ainsi qu'une amélioration de la micropérimétrie avec une augmentation de la sensibilité rétinienne entre la ligne de base et le contrôle à 6 mois de +0,5 dB (IC 95 % : –0,7 à +1,7) pour les yeux traités versus +0,1 dB (IC 95 % : –0,5 à +0,7) pour les yeux non traités [212].
L'optogénétique est un traitement indépendant de la mutation génétique qui s'adresse aux dystrophies rétiniennes évoluées. Les résultats du premier essai de phase I/2a, l'étude PIONEER, ont récemment été publiés. Cette étude a pour but d'évaluer la sécurité et l'efficacité du traitement combinant l'injection d'un vecteur d'optogénétique (GS030-DP) avec le port de lunettes techniques stimulant la lumière (GS030-MD). Ce vecteur GS030, de type AAV, code pour une protéine ChrimsonR fusionnée à une protéine tDTomato qui est sensible aux stimulations lumineuses. Les lunettes détectent les changements locaux d'intensité lumineuse et projettent les impulsions lumineuses correspondantes sur la rétine en temps réel pour activer les cellules ganglionnaires rétiniennes transduites par optogenèse. Ce traitement a été administré par voie intravitréenne dans l'œil le plus atteint chez les patients. Plusieurs mois après la chirurgie, des tests de localisations d'objets ou d'enregistrements EEG ont été réalisés, lunettes éteintes ou allumées. La publication de Sahel et al. [ 213] décrit les résultats chez le premier patient en termes de sécurité et d'efficacité. Il n'y a eu aucune inflammation intraoculaire, aucun changement dans l'anatomie de la rétine et aucun événement indésirable oculaire ou systémique au cours de la période de suivi de 84 semaines. Des tests psychophysiques ont permis de montrer que le patient peut localiser dans 92 % des cas l'objet montré; la réussite de la localisation n'est pas liée au contraste, mais à la taille de l'objet. Dans 63 % des cas, ce patient peut dénombrer les objets montrés et, enfin, l'enregistrement EEG des signaux du cortex occipital est modulé par la présence ou l'absence d'un objet visuel. Lors d'un test « streetLab», qui est un laboratoire de mise en situation de vie courante, ce traitement associant un vecteur optogénétique avec des lunettes de stimulation lumineuse conduit à un niveau de récupération visuelle qui est susceptible d'être bénéfique dans la vie quotidienne, car le patient peut reconnaître un passage piéton, voir le mouvement de sa tête dans un miroir, etc. Ces premiers résultats sont importants pour les nombreux patients qui ont une dystrophie rétinienne évoluée.
Pathologies acquises de la rétine
DMLA atrophique
À la différence de la DMLA humide, il n'y a pas de traitement validé dans la DMLA atrophique. L'activation de la voie du complément est associée à la DMLA et à sa progression, raison pour laquelle l'inhibition de la voie du complément est une approche thérapeutique da la DMLA, notamment atrophique. De nombreux essais cliniques de molécules inhibant cette voie ont démarré depuis une dizaine d'années [ 214]. Certaines molécules n'ont pas démontré leur bénéfice (anticorps [AC] anti-C5 : éculizumab en intraveineux et LFG316 en injections intravitréennes; AC anti-facteur D : lampalizumab en injections intravitréennes). D'autres molécules sont encore en phase III (un facteur anti-C3 : pegcétacoplan, et un aptamère anti-C5 : zimura). Une étude de phase I d'escalade de dose d'un traitement par thérapie génique avec injection intravitréenne d'un vecteur AAV avec un promoteur CAG et un gène d'intérêt, le CD59 , est en cours. Le facteur soluble CD59 ainsi produit par l'œil inhibe la formation du complexe d'attaque membranaire ( membrane attack complex [MAC]), l'étape ultime de la lyse cellulaire médiée par la voie du complément [215]. Une étude multicentrique de phase II du même médicament avec l'objectif de recruter 132 patients avec une évaluation à 2 ans est en cours (NCT04358471; 2020). Il y a par ailleurs une autre approche par thérapie génique de la DMLA atrophique par un vecteur AAV2 avec promoteur CAG et un gène codant pour le facteur I du complément (CFI) par la société Gyroscope Therapeutics. Les patients porteurs d'un variant du CFI ont une progression rapide de l'atrophie [216]. Le facteur soluble CFI produit permet de supplémenter les patients porteurs des variants CFI (étude de phase II Explore en cours; 75 patients au total seront inclus), ou d'inhiber la voie du complément chez des patients non porteurs du variant (étude de phase II « Horizon»; 180 patients seront inclus). Ces essais cliniques comparent la progression de l'atrophie maculaire sur 2 ans entre les groupes traités au moyen d'une dose faible, d'une dose forte par rapport au groupe contrôle, et ont fait suite à une étude de phase I (« Focus») qui a permis de conforter la bonne sécurité du médicament.
DMLA humide
La cible de la thérapie génique dans la DMLA humide est principalement le VEGF ( vascular endothelial growth factor ), mais également d'autres facteurs anti-angiogéniques, tels que le PEDF ( pigment epithelium-derived factor ), l'endostatine et l'angiostatine. La production prolongée d'antagoniste du VEGF par les tissus oculaires suite à une thérapie génique présente l'avantage de réduire la répétition des injections intravitréennes et ainsi la lourdeur du traitement. Des premiers essais de phase I ont été conduits en évaluant un AAV5-PEDF en injection intravitréenne, un AVV2-sFLT1en injection intravitréenne et sous-rétinienne, un AAV 7m8-aflibercept (ADVM-22) en injection intravitréenne (étude « Optic»), un AAV8-anti-VEGF Fab (RGX 314) en injection intravitréenne et sous-rétinienne, et un EIAV ( equine infectious anemia lentiviral vector )-endostatine et angiostatine en injections sous-rétiniennes [217-218-219-220-221]. Ces premiers essais ont confirmé la bonne tolérance et l'efficacité permettant au groupe ayant reçu les doses fortes de s'affranchir de toute nouvelle injection intravitréenne d'un anti-VEGF classique – pour 78 % des patients à 2 ans traités par AAV 7m8-aflibercept (ADVM-22) en injection intravitréenne (étude « Optic») et pour 81 % des patients traités par injection sous-rétinienne d'AAV8-anti-VEGF Fab (RGX 314) à 18 mois de suivi. Des essais de phase II se poursuivent avec l'AA7m8-aflibercept en injection intravitréenne dans la DMLA humide. Suite à un effet indésirable grave survenu avec la forte dose de ce médicament (6× 10 11 vecteurs génomes/œil) dans l'étude « Infinity» sur l'œdème maculaire diabétique (hypotonie et inflammation réfractaire au traitement anti-inflammatoire), le laboratoire a décidé de ne poursuivre cette étude dans la DMLA qu'avec la dose faible (2× 10 11 vecteurs génomes/œil) et d'arrêter l'essai dans l'œdème maculaire diabétique. Des essais de phase II/III avec l'AAV8-anti-VEGF Fab (RGX 314) se poursuivent dans la DMLA humide en injection sous-rétinienne (étude « Atmosphere» comparant deux doses 6,4 × 10 10 et 1,3 × 10 11 vecteurs génomes/œil par rapport à un traitement mensuel par ranibizumab) et en injection suprachoroïdienne (étude phase II « AAVIATE»). Ces approches sont intéressantes car elles permettront, dans l'hypothèse d'une bonne tolérance, de réduire considérablement la lourdeur du traitement en comparaison au traitement actuel par ranibizumab et aflibercept. Il est difficile de prédire la place respective de cette approche par rapport aux futurs traitements pharmacologiques à durée d'action prolongée ou aux réservoirs intravitréens. La question des conséquences d'une inhibition continue du VEGF sur les tissus rétiniens, au long cours, n'a toutefois pas encore de réponse.
Rétinopathie diabétique
Des essais de thérapie génique sur des modèles diabétiques chez des rongeurs ont utilisé différents transgènes : Egr1 shRNA, sFlt-1, ACE2, MnSOD, EPO, sCD59, BDNF [222].
Comme évoqué plus haut pour la DMLA humide, l'AA7m8-aflibercept en injection intravitréenne est évalué dans le traitement de l'œdème maculaire diabétique (étude « Infinity» d'Adverum), mais l'essai a été interrompu suite à un effet indésirable grave à la dose forte du médicament. Une autre étude, « ALTITUDE», va évaluer la place de deux injections suprachoroïdiennes de l'AAV8-anti-VEGF Fab (RGX 314) dans l'amélioration de la rétinopathie diabétique et du moindre recours aux injections intravitréennes d'anti-VEGF et/ou de laser.
Neuropathie optique
La première pathologie du nerf optique ciblée a été la neuropathie optique héréditaire de Leber (NOHL), caractérisée par différentes mutations dans l'ADN mitochondrial. Les trois principales mutations représentent 95 % des cas cliniques de NOHL. En particulier, la mutation conduisant à une diminution de l'activité de la NADH déshydrogénase de la sous-unité 4 du gène ND4 (G11778A) est présente dans 60 % des cas.
Durant la dernière décennie, des progrès thérapeutiques ont été obtenus depuis le premier modèle expérimental de NOHL [ 223] jusqu'aux essais cliniques, démontrant la faisabilité et l'efficacité de l'approche thérapeutique par thérapie génique. Le principe du traitement est de promouvoir l'expression de la protéine normale à un niveau suffisant pour permettre la dégénérescence des cellules ganglionnaires. Après des résultats probants d'un traitement par un AAV2-ND4 d'un modèle murin de NOHL, des essais cliniques ont débuté en Chine sur 9 patients avec mutation G11778A, démontrant la bonne tolérance d'une injection intravitréenne unilatérale d'AAV2-ND4 ainsi qu'une amélioration de l'acuité visuelle pour 6 des 9 patients [224]. Ces mêmes résultats de bonne tolérance et d'amélioration ont été retrouvés dans une étude de phase I aux États-Unis chez 14 patients [ 225]. Des résultats similaires ont également été retrouvés dans un essai français sur 15 patients avec escalade de doses (de 9 × 10 9 à 1,8× 10 11 vecteurs génomes/œil) d'un AAV2-ND4 en injection intravitréenne dans un œil, montrant une bonne tolérance avec amélioration de l'acuité visuelle entre la ligne de base et la semaine 96 de l'œil traité, avec aussi une certaine amélioration de l'acuité visuelle de l'œil controlatéral [226].
Enfin une étude multicentrique internationale, « REVERSE», de phase III a étudié l'intérêt d'une injection intravitréenne d'AAV2-ND4 ou d'une injection simulée ( sham ) dans l'œil droit de 37 patients ayant une NOHL porteurs d'une mutation AA778G>A avec baisse d'acuité visuelle datant de 6 à 12 mois; l'œil gauche étant traité par le traitement ou le sham que l'œil droit n'a pas reçu. De façon surprenante, il a été observé une amélioration prolongée de l'acuité visuelle dans les deux yeux alors que seul un œil a été traité. L'amélioration moyenne à 96 semaines est de 15 lettres pour l'œil traité et de 13 lettres pour l'œil non traité. Dans ce contexte, le critère de jugement principal qui était une amélioration de l'acuité visuelle à 48 semaines entre les deux yeux n'a pas été atteint (p = 0,894). À 96 semaines, 68 % des patients ont présenté une amélioration significative de l'acuité visuelle dans au moins un œil et 78 % dans les deux yeux.
Une étude a été conduite chez le primate pour tenter de comprendre l'effet bilatéral d'un traitement unilatéral. Cette étude montre le transfert du vecteur viral ADN de l'œil injecté vers la chambre antérieure, la rétine et le nerf optique de l'œil controlatéral en faveur d'une explication possible de cet effet bilatéral [ 227].
Uvéite
Un essai de thérapie génique non virale de phase I au moyen d'un plasmide d'ADN, appliquée à la surface de l'œil et pénétrant au niveau du muscle ciliaire par un système d'électrotransfection développé par Eyevensys, codant pour une protéine thérapeutique, un récepteur soluble du TNFα, a été mené chez 9 patients atteints d'uvéite non infectieuse avec de bonnes tolérance et efficacité; une étude de phase II est en cours.
Un autre essai de thérapie génique virale par AAV-KT-A261 (molécule anti-inflammatoire) a débuté dans les uvéites (Kriya Therapeutics).
Conclusion
La thérapie génique a définitivement prouvé son intérêt comme l'atteste l'autorisation de mise sur le marché (AMM) du voretigene neparvovec en 2018 pour une dystrophie rétinienne en lien avec une mutation du gène RPE65 . Une future demande d'AMM pour la neuropathie optique de Leber est également en cours. D'autres mutations génétiques de dystrophies rétiniennes font l'objet d'essais cliniques de thérapie génique de supplémentation ou d'« édition génétique». La thérapie génique « pharmacologique» est aussi très attendue, notamment avec des transgènes anti-VEGF pour diminuer le fardeau de suivi et de traitement avec les anti-VEGF actuels, ou des transgènes modulant la voie du complément dans la DMLA atrophique plus ou moins humide. La thérapie génique « pharmacologique» permettant l'expression de facteurs neuroprotecteurs est également une voie extrêmement prometteuse pour des dystrophies rétiniennes sans mutation génétique identifiée, ou à mutation ne bénéficiant pas encore de thérapie génique de supplémentation ou d'inactivation. L'optogénétique est, quant à elle, une stratégie d'intérêt dans des atteintes rétiniennes très sévères avec perte des photorécepteurs.
Ces thérapies géniques suscitent ainsi beaucoup d'espoir dans des maladies actuellement sans traitement ou des maladies chroniques pour en réduire le fardeau thérapeutique. Si le rapport bénéfice/risque reste à valider pour les nombreuses approches en cours d'évaluation, l'intérêt tant des start-up que des firmes pharmaceutiques multinationales pour cette approche est encourageant. Si ces thérapies de rupture peuvent modifier nos traitements ces prochaines années, elles constituent aussi un défi pour leur financement.
34.6. Techniques d'administration des produits de thérapie génique pour les maladies de la rétine

A. Daruich

Introduction
La thérapie génique implique l'introduction d'acides nucléiques exogènes dans la machinerie cellulaire et génétique d'un hôte pour la production endogène d'un produit génique à des fins thérapeutiques. L'œil représente un organe cible idéal en raison de sa transparence, de son accessibilité et de son privilège immunitaire [ 228]. Le succès de la thérapie génique dépend de l'efficacité avec laquelle le transgène thérapeutique est délivré à la cellule cible. Il existe actuellement deux stratégies principales pour introduire un matériel génétique, les vecteurs viraux et non viraux.
Deux voies principales d'administration des vecteurs viraux ont été utilisées dans la plupart des essais cliniques [228] (tableau 34-6
Tableau 34-6
Avantages et inconvénients des principales voies d'administration des vecteurs viraux en thérapie génique.
AvantagesInconvénients
Injection sous-rétinienneTransfection au niveau de la rétine externe
Moindre réponse immunitaire
Nécessite d'une vitrectomie
Induit un décollement de rétine
Effets indésirables : endophtalmie, décollement de rétine, déchirure rétinienne, cataracte, hypertonie oculaire, trou maculaire, amincissement fovéolaire
Injection intravitréennePlus facile, moins invasive
Transfection au niveau de la rétine interne
Transfection insuffisante des cellules externes
Réponse immunitaire importante
Effets indésirables : endophtalmie, décollement de rétine, déchirures rétiniennes, cataracte, hémorragie intravitréenne, hypertonie oculaire transitoire
) :
  • la voie sous-rétinienne : par injection sous la rétine sensorielle, dans l'espace sous-rétinien entre les photorécepteurs et l'épithélium pigmentaire (EP);
  • la voie intravitréenne : par injection dans la cavité vitréenne.
L'injection sous-rétinienne de vecteurs AAV ( adeno-associated virus ou virus adéno-associé) permet un accès direct aux photorécepteurs et à l'EP, facilitant une transfection efficace de la rétine externe. Cette voie requiert une procédure complexe et invasive qui associe une vitrectromie, un passage transrétinien et la création d'un décollement localisé de la neurorétine, qui sera la zone limitée de transfection. Cette voie d'administration a été utilisée dans les essais cliniques pour traiter l'amaurose congénitale de Leber associée à la mutation biallélique du gène RPE65 , où les cellules de l'EP sont la cible thérapeutique [229 , 230].
Les injections intravitréennes sont plus faciles à réaliser et peuvent être répétées fréquemment; cependant, les sérotypes d'AAV conventionnels ont un accès limité à la rétine externe. La transfection se produit principalement au niveau des cellules ganglionnaires, les bipolaires et les cellules de Müller [228]. Dans la neuropathie optique héréditaire de Leber, où la couche des cellules ganglionnaires est ciblée, l'approche intravitréenne est adaptée [231]. Les injections intravitréennes sont associées à une réaction inflammatoire locale et à une réponse immunitaire humorale plus importantes.
Des voies alternatives sont en cours d'exploration chez les primates, telles que la voie sous la membrane limitante interne (MLI) et la voie transsclérale.
Voie sous-rétinienne
La voie d'administration sous-rétinienne est le moyen standard d'administration de gènes aux cellules rétiniennes externes, la cible de la plupart des rétinopathies héréditaires. Presque tous les sérotypes d'AAV peuvent efficacement transduire l'EP par des injections sous-rétiniennes, les AAV2/1, AAV2/4 et AAV2/6 étant les plus spécifiques [ 232 , 233]. L'efficacité de la transduction des photorécepteurs varie considérablement entre les différents sérotypes d'AAV. Il a été démontré que les AAV2/5, 2/7, 2/8 et 2/9 transduisent efficacement les photorécepteurs en plus de l'EP, l'AAV2/8 étant le sérotype le plus efficace chez diverses espèces d'animaux [232 , 234-235-236]. L'administration de l'AAV dans l'espace sous-rétinien provoque une réponse immunitaire réduite par rapport à l'administration intravitréenne [ 231]. La zone de transfert de gènes est cependant localisée à une région près du site d'injection.
L'injection sous-rétinienne est effectuée sous anesthésie rétro-/parabulbaire ou sous anesthésie générale (notamment chez l'enfant). Elle implique la réalisation d'une vitrectomie pars plana à trois voies, réalisée à l'aide de trocarts standard de 25 G. Après décollement postérieur du vitré et vitrectomie étendue, l'injection sous-rétinienne est réalisée à l'aide d'une canule 38–41 G. La canule est placée aux abords de l'arcade vasculaire temporale supérieure en évitant les vaisseaux et les zones d'atrophie ou de remaniement pigmentaire, et au moins à 2 mm du centre de la fovéa. Une injection lente dans l'espace sous-rétinien conduit à la formation d'une bulle de décollement de rétine. L'intervention est complétée par un échange fluide-air. La vitrectomie peut être associée à des complications chirurgicales, telles que l'endophtalmie, le décollement de rétine, des déchirures rétiniennes et la cataracte [229 , 237]. L'injection sous-rétinienne peut induire un amincissement fovéolaire ou un trou maculaire [229 , 238].
Des atrophies progressives autour des zones d'injections sous-rétiniennes, et dans celles-ci, ont été rapportées de façon répétée chez les patients traités par voretigene neparvovec [239]. À ce jour, plusieurs hypothèses sont avancées : toxicité retardée de la procédure elle-même, toxicité du virus, excès de production de la protéine RPE65 entraînant un détournement de la machinerie cellulaire. Ces observations motivent la recherche d'autres options pour administrer les vecteurs viraux.
Voie intravitréenne
L'injection intravitréenne (IVT) est réalisée sous anesthésie locale, à l'exception des enfants. Bien que considérées comme relativement sûres, les injections IVT comportent un risque de complications. L'endophtalmie est l'une des principales complications post-injection, avec des taux compris autour de 0,021 % [ 240]. Les autres complications observées incluent : le décollement de rétine (0,08 %), les déchirures rétiniennes, la cataracte, l'hémorragie intravitréenne et l'hypertonie oculaire transitoire [ 241].
L'incapacité des vecteurs AAV de transduire les cellules rétiniennes externes via des injections IVT est due principalement à l'effet de dilution, à la neutralisation potentielle de la capside, car elle n'est pas confinée au compartiment sous-rétinien, et à la présence de la MLI, séparant le vitré de la rétine neurale. Une possible solution est l'utilisation des vecteurs mutants. De nouvelles variantes d'AAV identifiées, présentant une mutation des tyrosines de capside, peuvent améliorer la transduction de la rétine externe [ 242], mais l'efficacité dans les yeux murins ne permet pas de prédire de manière fiable l'efficacité chez les primates [243]. Des réaction inflammatoires constantes, parfois majeures et non prédictibles, sont observées après l'injection IVT d'AAV [244].
Finalement, la biodistribution extraoculaire et l'excrétion de l'AAV après l'injection IVT sont considérables, en particulier dans le sang et le tissu lymphatique. Par conséquent, une réponse immunitaire contre l'AAV peut être observée 7 jours après l'injection [231].
Injection sous la membrane limitante interne
La MLI de la rétine est l'une des principales barrières à la transfection de la rétine externe après injection IVT d'un vecteur viral. Des études ont montré que le pelage de la MLI après vitrectomie améliore la transfection virale dans la rétine externe [ 245 , 246]. L'injection sous la MLI a également été proposée comme technique alternative [ 247] afin d'éviter le décollement de rétine associé à l'administration sous-rétinienne, mais aussi la diffusion du vecteur dans la cavité vitréenne et la réponse immunitaire associée à l'administration intravitréenne. Plus précisément, un mélange de produit viscoélastique (Healon®) et d'AAV a été placé dans l'espace entre la MLI et la rétine neurale chez des macaques. Les auteurs n'ont rapporté aucune inflammation, ni de changement structurel important aux examens ophtalmologiques ou par tomographie par cohérence optique [ 247].
Injection transsclérale
L'injection transsclérale à l'aide de microaiguilles a été évaluée chez des primates pour accéder à l'espace sous-rétinien ou suprachoroïdien sans avoir besoin d'effectuer une vitrectomie ou une rétinotomie [ 248 , 249]. Les injections suprachoroïdiennes de l'AAV8 ont montré une expression transgénique périphérique étendue dans l'EP. La réponse immunitaire humorale systémique serait moins prononcée qu'avec l'administration intravitréenne [249 , 250].
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Les références peuvent être consultées en ligne à l’adresse suivante : http://www.em-consulte.com/e-complement/477020 .
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