La maladie de la disparition de la substance blanche (VWM), ou syndrome de CACH, est une affection cérébrale rare qui touche principalement les enfants. Elle détruit progressivement la substance blanche du cerveau, entraînant une invalidité grave et un décès prématuré. La maladie est généralement causée par des mutations du gène EIF2B5, qui joue un rôle important dans la fabrication des protéines et la gestion du stress cellulaire.

Il n’existe actuellement aucun traitement contre la VWM. D’après les recherches menées jusqu’à présent, nous savons que les cellules cérébrales telles que les astrocytes sont incapables de fonctionner correctement, ce qui entraîne finalement la perte de la substance blanche. Les astrocytes constituent donc une cible thérapeutique prometteuse. Dans le cadre de nos travaux, nous utilisons une approche de thérapie génique qui consiste à délivrer des copies saines du gène EIF2B5 spécifiquement aux astrocytes à l’aide d’un virus non pathogène appelé AAV9.

Nous avons testé cette thérapie sur deux modèles murins de VWM et avons constaté certaines améliorations en termes de survie, de poids et de mouvement. Bien que la thérapie ait augmenté les niveaux du gène EIF2B5 dans le cerveau, une voie importante de réponse au stress ne fonctionne toujours pas correctement. Pour y remédier, nous avons deux nouveaux objectifs :

• Améliorer l’administration du gène à un plus grand nombre d’astrocytes dans le cerveau à l’aide d’un interrupteur génétique spécialement conçu (appelé promoteur).

• Combiner la thérapie génique avec un médicament appelé ISRIB, qui aide à contrôler la réponse au stress, afin de voir si cette double approche fonctionne mieux.

Nous testerons ces stratégies dans notre modèle murin de VWM à l’aide d’examens cliniques du cerveau (IRM) et de tests de motricité. Nous examinerons également le tissu cérébral pour voir si la substance blanche réapparaît et si la réponse au stress est corrigée après le traitement. Dans l’ensemble, nous espérons mettre au point un traitement sûr et efficace à long terme pour les enfants atteints de cette maladie dévastatrice.

La protéine elF2B joue un rôle important dans le processus cellulaire normal de synthèse protéique et dans sa régulation. La synthèse protéique correspond au processus par lequel les cellules fabriquent tous les composants dont elles ont besoin, en suivant les instructions fournies par le génome (ADN), relayées par une molécule d’ARN messager, et en utilisant les blocs constitutifs nommés acides aminés, qui proviennent de notre alimentation. La protéine elF2B est donc nécessaire partout dans l’organisme. Comme la CACH/VWM n’affecte que certains tissus, on peut en conclure que, de manière générale, les cellules disposent de quantités suffisantes de la protéine elF2B pour fonctionner. Le cerveau et la myéline constituent une exception évidente à cette règle ; ces tissus sont donc particulièrement sensibles à une atteinte de la fonction d’elF2B. Nous n’en connaissons pas encore les raisons.

Actuellement, l’hypothèse la plus largement reconnue découle du rôle connu d’elF2B dans la réponse au stress cellulaire. Différentes études ont montré que la régulation de la protéine elF2B est essentielle aux cellules en réponse à plusieurs agents stressants.

Nous savons que, lorsque le stress est prolongé ou trop intense, les cellules qui ne peuvent résoudre le stress basculent vers un processus nommé mort cellulaire ou apoptose. Dans les modèles expérimentaux, ce processus contribue à provoquer une pathologie similaire à celle qui est associée aux mutations d’elF2B dans la CACH/VWM.

Dans notre laboratoire, nous étudions la fonction de la protéine elF2B à l’aide d’un système de modèle cellulaire simple. Nous avons démontré de manière expérimentale comment elF2 agit comme activateur principal de la synthèse des protéines. La protéine elF2B est une classe de protéines nommée “facteur d’échange de nucléotide guanine (ou GEF)”, agissant comme commutateur moléculaire permettant de commuter vers sa partenaire, une autre protéine nommée elf2. La protéine elF2 se lie au GTP (état activé) et au GDP (état désactivé) et doit être activée au début de chaque cycle de synthèse des protéines. Le GTP est un co-facteur qui fournit de l’énergie. Lorsque la protéine elF2b est active, les cellules peuvent fabriquer des protéines, lorsqu’elle ne l’est pas, le niveau de synthèse protéique chute. Nous avons montré qu’une partie de la protéine elF2B (appelée sous-unité epsilon) dispose de la fonction GEF, tandis que d’autres parties de cette protéine sont importantes pour réguler cette activité en réponse au stress.

Dans le cadre de travaux récents, nous avons découvert que elF2B remplit une seconde fonction apparentée et qu’elle est nécessaire pour déplacer un troisième facteur de traduction (nommé elF5) de elF2 avant que elF2B puisse remplir sa fonction GEF. Nous avons découvert que certaines mutations d’elF2b affectent la fonction GEF tandis que d’autres affectent la fonction de déplacement d’elF5.

Une autre découverte inattendue est le fait que la protéine elF2B est plus grande que nous ne le pensions précédemment. Elle existe dans les cellules sous la forme d’un complexe constitué de deux sous-unités. Nous travaillons actuellement à élucider la structure d’elF2b à l’aide d’une technique nommée cryomicroscopie électronique. Nous espérons que cela nous apportera des éléments importants pour la compréhension de son fonctionnement et de l’effet des mutations sur son fonctionnement.

Dans le cadre de nos études, nous purifions elF2 et des complexes protéiques elF2B à partir de cellules. Nous avons modifié nos méthodes afin de pouvoir produire l’elF2 humaine dans un système d’expression basé sur une cellule de levure. Nous avons démontré que la protéine elF2 que nous produisons fonctionne aussi bien qu’une protéine produite par d’autres moyens plus laborieux et qu’elle peut être utilisée dans un test diagnostique dans le cadre des procédures utilisées pour confirmer qu’un patient souffre de la CACH/VWM. Au cours d’études menées en collaboration avec l’équipe du Pr Odile Boespflug-Tanguy, nous avons utilisé des cellules sanguines isolées chez des patients comme source d’elF2B et notre elF2 humaine pour montrer que les cellules des patients ont une activité elF2b GEF inférieure à celle des sujets témoins sains.

Nous découvrons actuellement de nouveaux éléments intéressants concernant le rôle et la biologie d’elF2B. Nous avons mis au point une stratégie pour purifier elF2. Après quelques modifications, notre dosage biochimique pourra être utilisé avec d’autres tests diagnostiques utilisés à l’hôpital pour confirmer le diagnostic de CACH/VWM.

La maladie

Le syndrome CACH (Childhood Ataxia with Central nervous system Hypomyelination) est une maladie génétique rare de la famille des leucodystrophies hypomyélinisantes, appelée également leucoencéphalopathie avec perte de substance blanche VWM (leukoencephalopathy with Vanishing White Matter). Elle se caractérise par une dégradation progressive de la substance blanche au niveau du cerveau, entrainant différents troubles cognitifs et des raideurs musculaires. Ces troubles peuvent d’abord passés inaperçus ce qui rend le diagnostic précoce difficile. Lorsque la suspicion est élevée, le diagnostic peut être confirmé par des tests génétiques. La maladie se manifeste souvent dès la petite enfance mais certains patients ne présentent les symptômes qu’à l’âge adulte. Il n’existe pas de traitement à ce jour, seul un traitement symptomatique peut être mis en place.

Un espoir pour les familles

Les équipes de recherche travaillent depuis des années à accélérer le diagnostic, comprendre les mécanismes de la maladie, trouver de nouveaux marqueurs, aller vers de nouvelles thérapies, et améliorer la gestion des patients.
L’équipe de Marjo van der Knaap au VUmc (Center for White Matter Disorders of the VU University Medical Center in Amsterdam, the Netherlands) s’intéresse aux leucodystrophies, mais aussi au syndrome de CACH spécifiquement depuis plusieurs années. Le gène associé à cette maladie a été identifié par l’équipe en 2001 et depuis ces 20 dernières années, avec le soutien d’ELA, les chercheurs se sont concentrés sur la compréhension des mécanismes de la maladie. Grâce à ces recherches, une molécule prometteuse a été identifiée qui pourrait améliorer la condition de ces patients. Cette molécule, le guanabenz, est commercialisée depuis de nombreuses années aux Etats Unis et en Europe pour le traitement de l’hypertension chez les adultes. Il agit sur la réponse au stress cellulaire (mécanisme de défense de la cellule) qui est en cause dans le syndrome CACH.
L’équipe de chercheurs portée par Marjo van der Knaap (ms.vanderknaap@amsterdamumc.nl) a mis en place une étude clinique dont l’objectif est de tester le plus rapidement possible l’efficacité de la molécule dans la maladie.

Qui peut participer à l’étude ?

Un patient est éligible pour participer à l’essai s’il répond aux critères suivants:

• VWM génétiquement prouvé
• anomalies de l’IRM cérébrale compatibles avec VWM
• un durée maximale de maladie de 8 ans, au moment de l’entrée dans l’étude
• la maladie VWM a commencé avant l’âge de 6 ans
• capable de se lever et de marcher au moins 10 pas, avec ou sans soutien
• ne pas souffrir d’une autre maladie importante (par exemple Maladie cardiaque, hépatique ou rénale)
• ne pas participer à une autre étude médico-scientifique
• être capable de passer un examen IRM (c.-à-d. Pas de présence d’implants contenant du métal, tels qu’un implant de cochlée, un neurostimulateur ou un stimulateur cardiaque)
• vivre à une distance raisonnable d’Amsterdam

Lorsque tous ces critères d’éligibilité sont remplis, le processus d’évaluation de la possibilité pour l’enfant de participer à l’essai peut commencer .

Les parents / tuteurs ou les médecins traitants peuvent contacter les équipes cliniques à TreatVWM@amsterdamumc.nl pour discuter de la possibilité pour l’enfant de participer à l’essai.

ELA international soutient cet essai et contribue financièrement à hauteur de 500 000 €. Cette étude est ouverte depuis le 1^erjuin et sera menée sur au moins 1 an. Elle pourra s’étendre à 3 ou 4 ans en fonction de la progression du recrutement, prévu à 20 patients.

_____________

En accompagnant les cliniciens et les chercheurs qui travaillent sur les leucodystrophies, ELA s’inscrit une nouvelle fois dans le développement de la recherche à l’international. Les recherches doivent continuer pour améliorer la compréhension de la maladie et pour développer des traitements spécifiques. Ce premier essai clinique sur CACH représente un réel espoir pour ces patients et leur famille.

Les leucodystrophies sont une source majeure de handicap à tous âges, mais les enfants sont les plus touchés. L’équipe de chercheur étudie les leucodystrophies depuis 1987. Initialement, leurs efforts était axé sur la description de nouvelles leucodystrophies et la recherche des défauts génétiques sous-jacents. Une grande partie de leurs recherches a porté sur la nouvelle leucoencéphalopathie avec perte de substance blanche (Vanishing White Matter – VWM), également appelée ataxie infantile avec hypomyélinisation du système nerveux central (syndrome CACH). Cette maladie peut survenir à tous les âges, mais elle affecte principalement les jeunes enfants (2-6 ans). Les enfants atteints du syndrome CACH développent un handicap neurologique progressif et décèdent tôt, habituellement quelques années après le diagnostic. Il n’y a pas de remède pour cette maladie, mais les patients bénéficient de traitements pour prévenir la fièvre et les traumatismes crâniens, ces événements pouvant déclencher une évolution rapide de la maladie.

Il y a plusieurs années, l’équipe a découvert que le défaut génétique du syndrome CACH résidait dans un complexe enzymatique crucial pour la synthèse des protéines. Depuis, ils étudient comment la maladie fonctionne (mécanismes de la maladie), surtout pour trouver des pistes thérapeutiques. Ils ont constaté que les cellules de la substance blanche du cerveau ne se développent pas en cellules matures capables d’exécuter correctement leur fonction normale de myélinisation et de réparation de la substance blanche. Le problème dans la maturation fonctionnelle des cellules peut expliquer les dommages sévères de la substance blanche qui sont observés chez les patients. Leurs études récentes ont démontré qu’une voie de stress classique est anormalement activée dans les cellules de la substance blanche. Des preuves confirment qu’une activation anormale de cette voie de stress peut contribuer à la maladie.

Dans l’étude proposée, les chercheurs testeront les effets de trois inhibiteurs de cette voie de stress, approuvés par l’agence américaine des médicaments (FDA), dans des modèles représentatifs de la maladie. Le travail de recherche proposé a le potentiel d’ouvrir rapidement de nouvelles voies thérapeutiques. L’avis des experts est qu’un remède efficace à cette maladie complexe ne pourra pas être obtenu avec une seule modalité de traitement. Le traitement devra cibler la maladie à plusieurs niveaux, dont la réduction des voies de stress, la réduction de la toxicité de la substance blanche malade, un apport de cellules de la substance blanche dérivées du patient corrigées, saines (transplantation de cellules souches), et peut-être une thérapie génique.

Projet financé par ELA à hauteur de : 99 762 €

Les leucodystrophies sont une source majeure de handicap à tout âge, mais les enfants sont les plus touchés. Nous étudions les leucodystrophies depuis 1987. Initialement, nos recherches se sont concentrées sur la description de nouvelles leucodystrophies et la recherche des défauts génétiques sous-jacents. Une grande partie de nos efforts de recherche ultérieurs ont porté sur la nouvelle leucoencéphalopathie avec perte de substance blanche (VWM), également appelée ataxie infantile avec hypomyélinisation diffuse du système nerveux central (CACH). La maladie survient à tous les âges, mais débute principalement chez les jeunes enfants (2-6 ans). Les enfants atteints de VWM souffrent d’un handicap neurologique progressif qui prohibent la fièvre et les traumatismes crâniens, car ces événements déclenchent une aggravation rapide de la maladie.

Il y a plusieurs années, nous avons découvert que le défaut génétique du VWM réside dans un complexe enzymatique crucial pour la synthèse des protéines. Depuis, nous avons étudié le fonctionnement de la maladie (mécanismes de la maladie), surtout pour trouver des pistes de traitement potentiel. Nous avons constaté que les cellules de la substance blanche du cerveau ne se développent pas en cellules matures capables d’exécuter correctement leur fonction normale de myélinisation et de réparation de la substance blanche. Le problème de la maturation en cellules fonctionnelles peut bien expliquer les graves lésions de la substance blanche que nous observons chez les patients. Nos études récentes ont démontré qu’une voie de stress de base est anormalement activée dans les cellules de la substance blanche VWM. Nous avons des preuves que l’activation anormale de cette voie de stress provoque la maladie. Dans l’étude proposée, nous ciblerons et inhiberons un composant important et toxique de cette voie de stress avec des oligonucléotides antisens et testerons les effets dans un modèle de maladie représentatif. Le travail proposé a le potentiel d’ouvrir relativement rapidement de nouvelles options de traitement.

Notre vision du traitement de la VWM est qu’un traitement efficace de cette maladie complexe ne sera probablement pas atteint avec une seule modalité thérapeutique. Nous pensons que le traitement doit cibler la maladie à plusieurs niveaux, y compris la réduction des voies de stress, la réduction de la toxicité de la substance blanche malade, la fourniture de cellules de substance blanche saines et éventuellement la thérapie génique.

Projet financé par ELA à hauteur de : 50 000 €