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La leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous-corticaux (MLC) est une maladie cérébrale rare et progressive qui touche principalement les jeunes enfants. Elle entraîne des problèmes de santé importants, notamment une taille de tête anormalement grande, des difficultés de mouvement, des crises d’épilepsie et des troubles cognitifs. Il n’existe actuellement aucun traitement efficace pour la MLC, qui est causée par des mutations génétiques affectant une protéine appelée MLC1.

Notre projet de recherche vise à mieux comprendre la structure et la fonction de la protéine MLC1 et comment son dysfonctionnement conduit à la MLC. Nous utiliserons des techniques avancées d’imagerie cryo-EM pour étudier la structure détaillée de la MLC1 et son interaction avec une autre protéine appelée GlialCAM. En outre, nous développerons de nouvelles méthodes de laboratoire pour étudier les fonctions de la MLC1 dans le transport des ions à travers les membranes cellulaires, ce qui est crucial pour la préservation de la santé du cerveau.

En examinant les formes normales et mutées de MLC1, nous espérons découvrir comment des changements génétiques spécifiques perturbent sa fonction. Ces informations seront essentielles pour identifier des cibles potentielles pour de nouveaux traitements. Finalement, notre objectif est d’ouvrir la voie au développement de thérapies efficaces susceptibles d’améliorer la qualité de vie des personnes touchées par la MLC.

En outre, les connaissances acquises grâce à cette étude peuvent également améliorer notre compréhension d’autres leucodystrophies, contribuant ainsi à des avancées scientifiques et médicales plus larges dans le domaine des troubles cérébraux.

L’adrénoleucodystrophie liée à l’X (X-ALD) est une maladie génétique qui affecte le système nerveux et les glandes surrénales. Elle est causée par des mutations du gène ABCD1 qui entraînent l’accumulation d’acides gras à très longue chaîne (AGTLC) dans l’organisme. Ces acides gras s’accumulent dans divers tissus, notamment les glandes surrénales, la moelle épinière et le cerveau, provoquant des lésions. Les garçons atteints d’ALD sont généralement en bonne santé à la naissance, mais près de la moitié d’entre eux développeront une insuffisance surrénalienne et environ un tiers une ALD cérébrale (CALD) avant l’âge de 10 ans. Chez l’adulte, les hommes et les femmes peuvent développer une maladie appelée adrénomyéloneuropathie (AMN), qui affecte progressivement la moelle épinière.

La greffe de cellules souches hématopoïétiques (GCSH) peut stopper la progression de la CALD si elle est effectuée à un stade précoce, mais un diagnostic précoce est crucial. Le dépistage néonatal (DNN) a considérablement amélioré la prise en charge des garçons atteints d’ALD en permettant une détection et une intervention précoces, qui peuvent prévenir des atteintes irréversibles. Aux États-Unis, plus de 44 États ont inclus l’ALD dans leurs programmes de dépistage néonatal, et d’autres pays, comme Taïwan et les Pays-Bas, ont mis en place un dépistage néonatal de l’ALD.

Malgré le succès du dépistage néonatal dans l’identification des garçons à risque d’ALD, il reste des défis à relever. Un problème important est le taux élevé de variants du gène ABCD1 avec une signification incertaine (VUS). Ces VUS peuvent être difficiles à classer comme pathogènes (ALD) ou bénins (pas d’ALD), ce qui complique le diagnostic et la prise en charge. Cette incertitude peut entraîner des procédures médicales inutiles et de l’anxiété pour les familles.

Pour y remédier, nous avons mis au point un nouveau type de sonde, appelée PeroxiSPY, qui permet l’imagerie en direct des peroxysomes (structures cellulaires impliquées dans le métabolisme des acides gras). Ces sondes peuvent aider à identifier des anomalies fonctionnelles dans les peroxysomes et dépendent des transporteurs ABCD1-3. En concevant des sondes PeroxiSPY spécifiques à ABCD1, nous visons à développer un test capable de mesurer avec précision la fonction de la protéine ABCD1. Cela permettra de distinguer les variants bénins et pathogènes du gène, améliorant ainsi la précision et l’utilité des programmes de dépistage néonatal de l’ALD.

Le projet vise à générer des sondes PeroxiSPY spécifiques d’ABCD1 qui permettront de mesurer précisément la fonction d’ABCD1 à l’aide de techniques de microscopie avancée. Ces sondes seront testées dans des cellules dérivées de patients atteints d’ALD et d’individus présentant des VUS de l’ABCD1. La disponibilité d’un test rapide et sensible permettant de déterminer si un VUS est pathogène (causant l’ALD) ou bénin (ne causant pas l’ALD) est d’une importance capitale pour les familles.

La leucodystrophie hypomyélinisante avec atteinte du tronc cérébral et de la moelle épinière et spasticité des jambes, ou HBSL, est une maladie neurologique dévastatrice causée par des mutations du gène DARS1. Le gène DARS1 code une enzyme indispensable à la synthèse des protéines dans toutes les cellules et tous les organismes. Dans la plupart des cas, la maladie se déclare tôt dans l’enfance et évolue progressivement. Les symptômes comprennent des déficiences motrices, une hypomyélinisation, une spasticité, une ataxie, des crises d’épilepsie, une incapacité à marcher sans soutien, une déficience intellectuelle et un décès prématuré. Comme pour la plupart des leucodystrophies, il n’existe aucun traitement curatif. Suite à un travail pionnier, notre équipe de l’UNSW Sydney a créé un ensemble de modèles murins précis de la maladie qui reflètent le spectre clinique de la HBSL. Nous avons également développé des vecteurs viraux de thérapie génique optimisés capables de remplacer le gène DARS1 muté et défectueux par une copie saine et fonctionnelle. Ce projet réunit ces deux approches innovantes clés pour établir l’efficacité et la sécurité de la thérapie génique HBSL à travers le spectre des sévérités de la maladie. Notre objectif est d’établir la preuve de concept thérapeutique d’un traitement génétique de l’HBSL, susceptible d’arrêter et d’inverser les déficits neurologiques résultant de la déficience en DARS1. Le projet identifiera en outre des vecteurs d’administration de gènes prêts à être traduits, ayant une affinité élevée pour le système nerveux central humain, afin d’accélérer le développement d’une voie de thérapie génique de l’HBSL en vue d’études cliniques. Notre plateforme optimisée de thérapie génique pour l’HBSL – associée à l’identification de nouveaux vecteurs pour la distribution de gène humain – fera également progresser nos capacités de développement de thérapies géniques pour d’autres formes de leucodystrophie, avec une extension pour le traitement des maladies génétiques du cerveau en général.

La leucoencéphalopathie avec atteinte du tronc cérébral et de la moelle épinière-élévation des lactates (LBSL) est une maladie rare qui affecte la substance blanche du cerveau et de la moelle épinière et qui apparaît généralement pendant l’enfance ou l’adolescence. Les symptômes comprennent une perte de coordination et des difficultés à marcher. La LBSL est causée par des mutations du gène DARS2, qui produit une enzyme nécessaire à la fabrication des protéines mitochondriales.

La plupart des patients présentent deux mutations différentes dans le gène DARS2 : une mutation commune qui crée une protéine raccourcie et une autre mutation variable qui modifie un seul acide aminé. Ces mutations affectent principalement le cerveau et la colonne vertébrale, mais les mécanismes exacts par lesquels elles provoquent la maladie sont inconnus.

Pour étudier la LBSL et trouver des traitements potentiels, les chercheurs ont créé deux modèles de souris qui imitent les traits génétiques observés chez les patients atteints de LBSL en utilisant l’édition de gène par CRISPR/Cas9. Ces modèles comprennent un knock-out de DARS2 et une mutation faux-sens dans DARS2. Ces modèles de souris sont conçus pour ressembler étroitement au profil génétique des patients atteints de LBSL, ce qui aide les chercheurs à mieux comprendre la maladie. La recherche consiste à caractériser ces modèles de souris afin de découvrir les mécanismes cellulaires et moléculaires de la maladie. Il s’agit notamment d’évaluer les capacités motrices, d’examiner les tissus du cerveau et de la moelle épinière et d’analyser les niveaux d’expression génique et protéique. Cette recherche est cruciale pour comprendre la LBSL et développer des traitements efficaces pour améliorer la vie des patients. En étudiant ces modèles de souris, nous espérons élucider les mécanismes sous-jacents de la LBSL et identifier des cibles potentielles pour de futures thérapies.

Nous proposons des études qui permettront de nouvelles approches pionnières dans l’édition de gènes pour la leucoencéphalopathie héréditaire diffuse à sphéroïdes axonaux et cellules gliales pigmentées (ALSP). En tant que maladie orpheline, l’ALSP a désespérément besoin d’options thérapeutiques. Cette maladie frappe des individus dans la fleur de l’âge et les familles vivent dans l’incertitude quant au sort de leurs enfants qui portent également ce fardeau génétique. En dehors de la greffe allogénique de moelle osseuse, il n’existe actuellement aucun traitement disponible, et la procédure comporte un taux élevé de mortalité et de complications. Une simple approche d’ajout de gène, comme la thérapie génique à médiation virale, n’est pas non plus envisageable en raison du potentiel oncogène de la surexpression de CSF1R. En complément des nouvelles approches d’édition de gène, nous présentons également un nouveau modèle de souris humanisée qui nous permet d’évaluer la prise de greffe de cellules de moelle osseuse. Cela présente un intérêt pouvant être élargi au domaine plus grand des leucodystrophies.

La maladie de Canavan est une maladie neurologique rare, causée par une ou plusieurs mutations du gène ASPA, qui code l’enzyme ASPA. Ces mutations entraînent un déficit de l’activité enzymatique, se traduisant par un excès d’acide N-acétylaspartique (NAA) dans l’ensemble du système nerveux central (SNC). L’excès de NAA entraîne une dégradation de la myéline et de la substance blanche dans le cerveau. Les symptômes de la maladie de Canavan comprennent une déficience intellectuelle, une perte de motricité, un tonus musculaire anormal, une dégénérescence visuelle et une macrocéphalie. La majorité des patients succombent à la maladie pendant l’enfance. De nombreux traitements et thérapies ont été explorés, la thérapie génique apparaissant comme la plus prometteuse. Une grande partie de cette recherche a été menée par le professeur Gao, le professeur Gessler et des chercheurs du centre de thérapie génique Horae, UMASS Chan Medical School.

Le projet se concentrera sur l’optimisation du transgène ASPA, avec une étude préliminaire achevée et qui démontre la possibilité de contenir la maladie chez l’animal modèle. Nous souhaitons élargir l’étude afin d’identifier un transgène ASPA optimisé à des fins thérapeutiques, en fournissant un transgène très efficace (via l’administration de rAAV), en réduisant la dose de vecteur à administrer, en améliorant la sécurité du traitement, en réduisant les effets indésirables potentiels, en réduisant le coût de la production thérapeutique, le tout pour une thérapie génique contre la maladie de Canavan sûre et efficace.

La MLC est une leucodystrophie très rare et incurable. Les patients développent une détérioration progressive des fonctions motrices conduisant à une dépendance au fauteuil roulant, à un déclin cognitif et à des crises d’épilepsie, et leur prise en charge nécessite un soutien parental, scolaire et social intensif. Le processus pathologique étant partiellement réversible, la compréhension des anomalies moléculaires à l’origine de la maladie pourrait permettre d’identifier des molécules spécifiques à cibler pour corriger les processus dérégulés et ralentir la progression de la MLC, améliorant ainsi les symptômes de la maladie. Nous proposons ici d’étudier les mécanismes de dysfonctionnement de la MLC et de tester des composés thérapeutiques dans des astrocytes différenciés à partir de cellules de peau de patients et dans des échantillons de sang. Les résultats de ces études permettront d’identifier des composés pharmacologiques capables de corriger les déficiences de la MLC dans les cellules dérivées de patients, posant ainsi les bases de stratégies thérapeutiques potentiellement applicables aux patients.

Projet financé par ELA à hauteur de : 97 000 €

Projet financé par ELA à hauteur de : 100 000 €