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La maladie d’Alexander à l’échelle nanométrique dans des organoïdes cérébraux dérivés de patients

Elly Hol – Centre médical universitaire d’Utrecht, Pays‐Bas et Marie‐Eve Tremblay – Université de Victoria, Canada – ELA 2023‐017C3

Description of the project

La maladie d’Alexander est une maladie cérébrale très rare. Les personnes atteintes de la maladie d’Alexander subissent des dommages dans la substance blanche de leur cerveau et perdent beaucoup de tissu cérébral. Elle peut être diagnostiquée lorsqu’une personne est très jeune, avant même l’âge de 2 ans, mais parfois elle n’est diagnostiquée que plus tard dans l’enfance ou même à l’âge adulte. Les symptômes de la maladie d’Alexander comprennent des problèmes de développement mental, des convulsions et une raideur musculaire, qui entraînent finalement le décès. Environ 500 cas de maladie d’Alexander ont été signalés dans le monde. Malheureusement, il n’existe actuellement aucun remède contre cette maladie.

La maladie est causée par des mutations dans le gène de la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), qui code pour une protéine cytosquelettique spécifique des astrocytes. Les astrocytes sont essentiels au bon fonctionnement du cerveau car ils contrôlent de nombreuses activités neuronales et mécanismes homéostatiques du cerveau. Cependant, les scientifiques ne comprennent toujours pas complètement comment cette protéine mutante GFAP présente dans les astrocytes provoque la maladie d’Alexander. Dans ce projet, nous collaborerons étroitement entre les deux équipes pour étudier au niveau ultrastructural des modèles de cellules souches humaines dérivées de patient ayant la maladie d’Alexander. Nous générerons des structures miniatures ressemblant à du cerveau, appelées organoïdes, à partir de cellules souches dérivées de patients, et appliquerons de nouveaux protocoles de culture cellulaire pour inclure des structures semblables à la substance blanche. En analysant les cellules de ces organoïdes au niveau ultrastructural, nous acquerrons davantage de connaissances sur la façon dont les mutations de GFAP peuvent conduire à une pathologie des astrocytes et de la substance blanche dans la maladie. Ces connaissances sont essentielles pour trouver de nouvelles façons de traiter la maladie d’Alexander.

Projet financé par ELA à hauteur de : 100 000 €

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Dépistage des chaperons pharmacologiques pour la leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous‐corticaux

Raúl Estévez – Université de Barcelone, L’Hospitalet de Llobregat, Espagne – ELA 2023‐013I2

Descriptif du projet

La leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous‐corticaux (MLC) est un type de leucodystrophie (problèmes au niveau de la substance blanche du cerveau). La plupart des patients présentant une leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous‐corticaux sont porteurs de mutations du gène MLC1, codant pour une protéine membranaire de fonction inconnue. Nous avons établi que ces mutations affectent la stabilité de MLC1, conduisant à sa disparition. Dans ce projet, notre objectif est de trouver des composés susceptibles de se lier à MLC1, augmentant ainsi sa stabilité et donc sa fonction, ce qui pourrait éventuellement entraîner une amélioration des symptômes des patients ayant une leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous‐corticaux. Ces types de composés ont été extrêmement utiles dans d’autres maladies conformationnelles telles que la mucoviscidose et sont utilisés pour traiter des patients. Ce projet pourrait être la première étape pour trouver une thérapie pharmacologique pour les patients MLC.

Projet financé par ELA à hauteur de : 83 040 €

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Vers la compréhension des mécanismes moléculaires de la leucodystrophie hypomyélinisante de type 16 (HLD16), provoquée par une mutation dominante de TMEM106B

Markus Damme – Université Christian Albrechts de Kiel, Kiel, Allemagne – ELA 2023‐008I3

Description of the project

La leucodystrophie hypomyélinisante 16, également connue sous le nom de HLD16, est une maladie génétique rare qui affecte le développement de la myéline, l’enveloppe protectrice autour des fibres nerveuses du cerveau. HLD16 est causée par une mutation du gène TMEM106B. Nous avons génétiquement modifié des souris de manière qu’elles présentent la même mutation dans TMEM106B que celle trouvée chez les patients humains. Nous envisageons d’étudier ces souris pour comprendre la maladie et comment la mutation de ce gène, dont la fonction est encore inconnue, conduit à cette maladie rare. Cela aidera à développer de futures thérapies et à comprendre la fonction de TMEM106B dans la myélinisation.

Projet financé par ELA à hauteur de : 97 900 €

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Etude du GPR65 comme nouvelle cible thérapeutique dans la maladie de Krabbe

Sara Carpi – Département des Sciences de la Santé, Université « Magna Græcia » de Catanzaro, Catanzaro, Italie et Marco Cecchini – NEST, Institut. Nanosciences, CNR, Pise, Italie – ELA 2023‐006C4

Descriptif du projet

La maladie de Krabbe (KD ou leucodystrophie à cellules globoïdes) est une maladie neurodégénérative causée par un déficit de l’enzyme lysosomale GALC. La forme qui se manifeste à la petite enfance représente 85 à 90% des cas et l’apparition des symptômes a lieu entre le 3ème et le 6ème mois après la naissance. Quand la maladie est avancée, une cécité et une surdité apparaissent ; puis apparaît un état végétatif qui se termine par le décès dans les 1 à 2 années suivant la naissance. Malheureusement, pour les nourrissons qui ont déjà développé des symptômes de la maladie de Krabbe, il n’existe aucun traitement capable de modifier l’évolution de la maladie. Le traitement se focalise alors sur la gestion des symptômes et la fourniture de soins de soutien.

Actuellement, la littérature indique que la correction du déficit en GALC pourrait ne pas être suffisante pour guérir les patients atteints de la maladie de Krabbe, ce qui suggère que des acteurs non encore identifiés pourraient être impliqués dans la pathogenèse de la maladie. Dans ce contexte, nous avons trouvé des preuves claires indiquant que la protéine appelée GPR65 est un facteur clé dans la pathogenèse de la maladie.

Nous proposons ici une étude approfondie du GPR65 et de son évaluation en tant que cible médicamenteuse dans la maladie de Krabbe. En particulier, nous évaluerons l’expression de GPR65 chez les patients atteints de la maladie de Krabbe et testerons des médicaments pour corriger le déficit en GPR65 dans les modèles de cellules de la maladie de Krabbe. De plus, nous explorerons la combinaison d’une thérapie basée sur l’ARNm GPR65 avec la correction GALC.

En cas de succès du projet et dans une vision prospective, la thérapie basée sur l’ARNm GPR65 pourrait être utilisée en combinaison avec une thérapie principale de correction du déficit en GALC, pour aider à réaliser le sauvetage complet du phénotype de la maladie de Krabbe.

Projet financé par ELA à hauteur de : 60 000 €

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Ablation sélective de galactosylcérérase pour étudier la pathogenèse dans la maladie de Krabbe

Laurence Wrabetz – SUNY Buffalo/ Institut de recherche Hunter James Kelly, Buffalo, Etats-Unis – ELA2018-023I4

Descriptif du projet

La maladie de Krabbe (KD) est une forme de leucodystrophie progressive et fatale liée à un problème de stockage des lysosomes affectant habituellement les nourrissons et qui conduit au décès avant l’âge de deux ou trois ans. La greffe de cellules souches hématopoïétiques peut prolonger la survie à long terme et améliorer la qualité de vie du patient, mais ça n’est pas un traitement curatif. À l’aide de notre nouveau modèle animal de KD, nous identifierons quelles cellules cérébrales doivent être corrigées avec cette thérapie.

Projet financé par ELA à hauteur de : 71 082 €

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Thérapie génique pour la leucodystrophie métachromatique

Françoise Piguet – INSERM U1169, Fontenay aux Roses, France – ELA2018-019I2

Descriptif du projet

La leucodystrophie métachromatique (MLD) est une maladie rare démyélinisant, due à un déficit de l’enzyme arylsulfatase A (ARSA) impliqué dans le catabolisme des sulfatides, le principal composant de de la myéline. Cette carence conduit à la démyélinisation progressive du système nerveux central et à une neuropathie périphérique. La plus fréquente des formes de cette maladie est la forme infantile tardive qui se caractérise par une progression rapide de la maladie, surtout après l’apparition des premiers symptômes. La thérapie génique ex-vivodéveloppée par l’équipe d’Alessandra Biffi et basée sur la méthode de greffe de cellules souches hématopoïétiques avec un vecteur lentiviral a montré qu’il pouvait être efficace dans les formes pré symptomatiques de la maladie mais pas chez les patients symptomatiques précoces, certainement dû à une évolution rapide de la maladie et au temps nécessaire à la greffe. En revanche, le remplacement des enzymes s’est montré potentiellement efficace mais a nécessité un traitement de longue durée. Dans l’équipe, nous avons précédemment proposé une approche de thérapie génique pour MLD basée sur l’administration intracérébrale d’un AAVrh.10 codant ARSA. Notre équipe a développé une preuve de concept dans le modèle de souris de la maladie et intensifié l’étude sur les primates non humains (PSN) nous amenant à proposer un essai clinique qui incluait 4 patients de 2013 à 2016. Malgré l’expression de l’ARSA dans le cerveau et sa détection dans le liquide céphalorachidien (LCR) nous n’avons pas obtenu de bénéfice thérapeutique chez ces patients. Notre analyse est que l’expression de l’ARSAdans le SNC est fondamentale pour arrêter rapidement la progression de la maladie, cependant, il pourrait être essentiel aussi de redonner au patient des cellules microgliales saines. L’objectif de cette étude est d’établir la preuve de concept de l’expression rapide, soutenue et importante de l’ARSA dans l’ensemble du SNC (cerveau, moelle épinière) et potentiellement aussi dans le nerf périphérique. Nos travaux de recherche se diviseront en deux parties, une étude rapide dans le modèle de souris MLD pour le traitement pré et post-symptomatique, afin d’évaluer l’efficacité du vecteur AAVPHP. eB-ARSA pour la biodistribution, l’expression ARSA, la correction des sulfatides, prévention cellulaire Purkinje et tests comportementaux. Dans une deuxième phase, nous voulons tester ce vecteur chez les primate non humains (PNS) avec plusieurs voies d’administration : intraveineuse (IV), intrathécale (IT) et intracérébroventriculaire (ICV), notamment par couplage potentiel de ces voies d’administration pour optimiser le ciblage du SNC. Ceci dans le but final de proposer un essai clinique pour les patients atteints de MLD symptomatique.

Projet financé par ELA à hauteur de : 100 000 €

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Vers une validation préclinique du concept de thérapie génique pour l’HBSL

Matthias Klugmann – Département de physiologie, Université de Nouvelle-Galles du Sud, Sydney, Australie – ELA2018-014I2

Descriptif du projet

L’hypomyélinisation avec atteinte du tronc cérébral et de la moelle épinière et spasticité de la jambe (HBSL) est une leuckodystrophie causée par une synthèse défectueuse d’aspartyl-ARNt cytoplasmique (DARS). Cette enzyme est impliquée dans la fabrication des protéines, un processus biologique fondamental dans toutes les cellules vivantes. La leucodystrophie HBSL est causée par des mutations autosomiques récessives dans le gène DARS et toutes les mutations ponctuelles identifiées aboutissent à une maladie neurologique. La leucodystrophie d’HBSL est une maladie potentiellement mortelle pour laquelle il n’existe pas de traitement, et avec une étiologie imprécise. Des travaux novateurs ont conduit notre équipe de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud a généré le premier modèle de souris de HBSL en introduisant les mêmes mutations que celles en cause dans le syndrome de HBSL chez les patients, dans le gène DARS de la souris. Des modèles animaux précis sont une condition préalable à l’étude des mécanismes de la maladie et au développement et tests des traitements. De plus, nous avons déjà identifié que l’expression du DARS dans le cerveau de la souris et de l’homme est enrichie en neurones avec beaucoup moins d’expression dans les glies. Ceci suggère que les neurones pourraient être les cellules cibles d’une thérapie de première intention pour le syndrome HBSL. Dans le cadre de cette recherche, nous avons comme premier objectif de concevoir plus de modèles de souris qui imitent génétiquement les mutations en cause dans le syndrome HBSL et de les caractériser afin de modéliser différentes formes de sévérité du syndrome HBSL. Le deuxième objectif est de développer une plateforme de thérapie génique pour l’expression d’une copie saine du gène DARS chez la souris. Ces expériences aideront à déterminer la voie d’admission optimale et le meilleur moment pour l’intervention. Notre troisième objectif est de réaliser une preuve de concept de la thérapie génique dans le modèle de souris le plus pertinent en utilisant des paramètres optimisés pour la thérapie génique DARS identifiés dans les objectifs précédents. Ce projet permettra de réaliser un modèle animal précis de HBSL qui sera déterminant pour les tests précliniques de thérapie génique ou d’autres voies de traitement. Nous pensons que les résultats de cette étude seront d’une grande pertinence clinique et que la plateforme de thérapie génique pourra facilement être adaptée et utilisée pour le traitement d’autres leucodystrophies causées par une traduction anormale des protéines.

Projet financé par ELA à hauteur de : 97 575 €

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Modèles basés sur les iPSC pour la leuckodystrophie 4H pour identifier les dysfonctionnements complexes neurones-glia

Vivi Heine et Nicole Wolf – Centre medical universitaire. Vu Amsterdam, Pays-Bas – ELA2018-011C3

Descriptif du projet

Le syndrome 4H, une maladie héréditaire de la substance blanche du cerveau (forme de  leucodystrophie), entraîne un handicap clinique considérable, allant de léger à sévère. La plupart des patients se détériorent avec le temps. Il n’y a pas encore de traitement et nous ne comprenons pas ce qui se passe dans le cerveau. Il n’existe pas de bons modèles animaux pour cette maladie, ce qui est un obstacle pour la recherche. Nous pensons qu’en plus de la substance blanche et de la myéline, les cellules nerveuses (neurones, aussi appelées matière grise) et leur mode de transmission (axones) sont endommagés dès les premiers stades de la maladie. Dans notre projet, nous voulons explorer cette implication de la matière grise avec une approche innovante.

Nous sommes capables de fabriquer des cellules de matière blanche et grise à partir de cellules de patients affectés du syndrome 4H et de contrôler les fibroblastes. Des études antérieures ont montré que les cellules 4H du patient indiquent une expression affectée des gènes impliqués dans le développement des cellules nerveuses. Comme les cellules nerveuses fournissent des signaux aux cellules de la matière blanche et qui ont un rôle dans la myélinisation, les anomalies neuronales pourraient sous-entendre/expliquer les anomalies trouvées dans les zones de matière grise et blanche du cerveau des patients affectés du syndrome 4H. Nous voulons étudier des cultures conjointes de cellules grises et de cellules de la matière blanche dérivées de cellules de patients pour comprendre comment elles s’influencent. À l’avenir, cela pourrait être un bon modèle pour la découverte de traitements du syndrome 4H.

Projet financé par ELA à hauteur de : 99 565 €

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Essais précliniques de modulation d’autophagie simple et combinée par Lithium et Rapamycine dans la leucodystrophie à cellules globoïdes

Ambra Del Grosso (PI: Marco Cecchini) – NEST, Institut de Nanoscience-CNR, Pise, Italie – ELA2018-008F2 (Fellow)

Descriptif du projet

La leucodystrophie à cellules globoïdes (GLD) est un trouble héréditaire rare (avec une fréquence d’environ 1/100000 nouveau-nés), déclenché par un déficit de l’enzyme lysosomique galactosylceramidase (GALC) et caractérisé par l’accumulation de galactosylsphingosine (psychosine, PSY) dans le système nerveux. Le PSY est un sphingolipide cytotoxique, qui conduit à la dégénérescence généralisée des oligodendrocytes et des cellules de Schwann, provoquant une démyélinisation. On sait peu de choses sur les mécanismes moléculaires par lesquels la PSY transmet la toxicité et il n’existe actuellement aucun traitement pour la GLD. La forme précoce la plus répandue des maladies lysosomales (LSD) est dégénérative, rapidement progressive et mortelle. La greffe de moelle osseuse est actuellement la seule méthode appliquée cliniquement pour traiter la GLD, mais la thérapie génique a donné de bons résultats dans des modèles expérimentaux. Cependant, la littérature récente suggère fortement que la correction du déficit en GALC n’est pas suffisante pour corriger complètement le phénotype GLD. Ainsi, des thérapies complémentaires ciblant spécifiquement les cibles secondaires de la maladie pourraient être nécessaires pour améliorer le résultat thérapeutique final.

L’autophagie, bien que très étudiée pour de nombreuses LSD et maladies neurodégénératives (ND), a été peu étudiée dans la GLD. La dérégulation de l’autophagie n’a été démontrée que récemment, par nous et par d’autres, dans deux modèles de cellules GLD in vitro.

Ici, compte tenu de nos résultats précédents et des nombreuses publications sur les données montrant l’activation de l’autophagie comme stratégie thérapeutique prometteuse pour les maladies neurodégénératives et les maladies lysosomales, nous proposons le test préclinique de deux activateurs de l’autophagie dans le modèle murin naturel de GLD, la souris Twitcher (TWI). Plus précisément, nous visons à tester chez la souris TWI les effets du lithium, de la rapamycine et de leur combinaison, en étudiant un ensemble complet de paramètres comportementaux et biochimiques.

Cette étude sera certainement très utile pour comprendre en profondeur le rôle de l’autophagie dans la pathogenèse moléculaire de la GLD. En outre, en cas de résultats positifs, le traitement sera facilement applicable aux humains pour les tests cliniques, grâce au fait que les deux médicaments testés sont déjà disponibles en tant que préparations pharmaceutiques. Par conséquent, dans une vision d’avenir, Lithium et / ou Rapamycin pourraient être utilisés en combinaison avec une thérapie principale de correction de déficit GALC (comme thérapie génique et / ou thérapie de remplacement d’enzyme) pour aider à préserver complètement les phénotypes GLD.

Projet financé par ELA à hauteur de : 28 000 €

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Thérapie génique pour la leucoencéphalopathie mégalépléphalique avec des kystes sous-corticaux dans deux modèles animaux de la maladie

Assumpció Bosch – Université Autonome de Barcelone, Barcelone, Espagne – ELA2018-005I2

Descriptif du projet

La leucoencéphalopathie mégaléphalique avec kystes subcorticaux (MLC) est un trouble génétique rare caractérisé par une anomalie morphologique de la tête, une perte de fonctions motrices, une épilepsie et un léger déclin mental. La maladie est causée par des mutations dans deux gènes nommés MLC1 et GLIALCAM. Il n’y a pas de thérapies pour les patients MLC, seul un traitement palliatif existe. Il est intéressant de noter que certains patients atteints de mutations GLIALCAM présentent un phénotype rémittent (qui s’exprime de façon irrégulière), ce qui sous-entend qu’il serait possible d’améliorer le phénotype des patients atteints de MLC, même à des stades avancés de la maladie.

Nous présentons ici une approche thérapeutique préclinique de thérapie génique pour les patients MLC en utilisant deux modèles animaux de la maladie, le Mlc1 et les souris knock-out GlialCAM. Les gènes modifiés par thérapie génique seront transférés dans le Système Nerveux Cérébral en une seule fois, contournant la difficulté de franchir la barrière hémato-encéphalique. Nous espérons que les résultats de ce projet seront en mesure de fournir les premiers outils thérapeutiques pour les patients atteints de MLC et pourront également avoir des implications pour le traitement d’autres maladies affectant la myéline.

Projet financé par ELA à hauteur de : 57 600 €

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