2022-004I2

Thérapie génique pour traiter la leucodystrophie mégalencéphalique avec kystes sous-corticaux

La leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous-corticaux (MLC) est une maladie génétique rare caractérisée par une anomalie crânienne, une perte des fonctions motrices, des épilepsies 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 traitement pour les patients MLC, seulement un traitement palliatif. Nous avons récemment démontré l'efficacité de la thérapie génique pour corriger la vacuolisation de la myéline, typique de la maladie MLC. Nous visons maintenant à démontrer que la thérapie génique est également capable de corriger la déficience motrice présente dans les modèles de souris sans MLC. Ainsi, nous proposons d'administrer les vecteurs AAV thérapeutiques aux cellules affectées dans le cerveau de ces souris, et de rechercher des tests non invasifs, au fil du temps, pouvant servir d’indicateurs in vivo de la correction de la maladie dans les modèles animaux, qui pourraient finalement être traduits en essais cliniques pour les patients MLC.

2022-006C2

Thérapie génique dirigée vers le foie avec des transgènes à biodisponibilité améliorée pour traiter la pathologie du système nerveux dans la leucodystrophie à cellules globoïdes

 

La leucodystrophie des cellules globoïdes (GLD = maladie de Krabbe) est une maladie génétique héréditaire neurodégénérative, due à des défauts d'une enzyme qui dégrade normalement les sphingolipides, une classe de molécules biologiques présentes dans la gaine de myéline, qui sont nécessaires au fonctionnement des tissus nerveux. Le nom de cette enzyme est la bêta-galactosylcéramidase (GALC). L'altération de l'activité GALC dans la maladie de Krabbe entraîne une démyélinisation progressive et une dégénérescence du tissu nerveux. La plupart des individus atteints de formes infantiles meurent avant l'âge de deux ans. Actuellement, il n'y a pas de remède pour la maladie de Krabbe.

Plusieurs stratégies de thérapie de remplacement de gène ont été tentées dans des modèles précliniques avec un degré de succès variable, cependant, elles sont toujours confrontées au défi de fournir une reconstitution enzymatique globale et une correction complète de la pathologie dans les tissus affectés, en particulier le système nerveux central et périphérique (CNS et PNS). Des preuves antérieures suggèrent un transport efficace à travers la barrière hémato-encéphalique de plusieurs protéines thérapeutiques lorsqu'elles sont fusionnées avec des parties d'autres protéines, connues pour être capables d'atteindre le SNC et le SNP. Ainsi, la GALC sera dotée de ces portions supplémentaires, qui peuvent être suffisantes pour assurer son transport à travers la barrière hémato-encéphalique.

De plus, nous équiperons GALC de petites portions de protéines hautement sécrétées pour améliorer la sécrétion de GALC par les cellules. L'objectif à long terme de la recherche proposée est donc de développer une thérapie génique hépatique sûre et efficace pour la maladie de Krabbe. La thérapie génique in vivo pour le foie offre en effet les perspectives intéressantes d'un traitement ponctuel peu invasif potentiellement curatif pour la maladie de Krabbe, en fournissant des quantités élevées et persistantes d'une enzyme GALC fonctionnelle au SNC et au SNP par le biais de la circulation sanguine.

Nous proposons ici un projet visant à obtenir une preuve de principe précoce dans un modèle murin de la maladie. Le SNC et le SNP sont naturellement protégés par une barrière hémato-encéphalique qui assure le passage sélectif des substances nécessaires, tout en bloquant les molécules potentiellement dangereuses. Les vecteurs lentiviraux (LV) sont des vecteurs de délivrance de gènes attractifs pour la thérapie génique hépatique par leur capacité à insérer leur ADN dans l'ADN de la cellule hôte. Pour cette raison, les LV sont maintenues après la prolifération des cellules hépatiques au cours de la croissance et après le renouvellement du foie, y compris potentiellement chez les nouveau-nés, qui seraient la population cible dans la maladie de Krabbe. Nous avons développé des LV qui permettent une expression stable de protéines thérapeutiques dans le foie de souris et de chiens, après administration systémique. Plus récemment, nous avons généré des LV modifiés avec une résistance accrue à la capture par les cellules du système immunitaire, un processus appelé phagocytose. Grâce à cette fonctionnalité, ces LV sont plus efficaces pour atteindre les cellules cibles dans le foie.

Ici, nous proposons de générer LV exprimant le GALC optimisé décrit ci-dessus à partir du foie, de les administrer par voie intraveineuse à des souris nouveau-nées affectées par la maladie GLD et d'évaluer la survie et la correction des caractéristiques de la maladie GLD. Nous proposons également de concevoir des vecteurs LV pouvant échapper davantage à la phagocytose en exposant à leur surface des inhibiteurs supplémentaires de la phagocytose. En cas de succès, le travail proposé ici permettra la génération d'un nouveau LV avec une protection accrue contre la phagocytose et l'efficacité du transfert de gènes dans les cellules hépatiques, ce qui facilitera le développement et la fabrication, avec la qualité et à l'échelle requises, pour une utilisation chez l'homme, et atténuera les inquiétudes quant à une éventuelle toxicité aiguë dose-dépendante des particules LV. Ces LV, transportant les enzymes GALC modifiées, pourraient devenir une thérapie génique hépatique faisable, durable, sûre et efficace pour GLD et potentiellement pour d'autres leucodystrophies.

2022-007C4

Rétablissement de la couverture périvasculaire astrocytaire liée à une déficience en MLC1 pour guérir le MLC

La leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous-corticaux (MLC) est une maladie rare principalement liée aux mutations du gène MLC1. Les patients souffrent de macrocéphalie et de déficiences motrices et cognitives associées à une dégénérescence progressive de la myéline. Nous avons récemment montré que la MLC provient de défauts précoces dans l’unité gliovasculaire, une interface spécialisée dans le cerveau entre les vaisseaux sanguins et les cellules gliales astrocytaires, y compris un défaut dans la contractilité des vaisseaux qui affecte le flux sanguin dans le cerveau. Nous pensons que ces modifications sont à l’origine de MLC. Notre projet est de développer une approche pour restaurer les fonctions de l’unité gliovasculaire altérée dans un modèle souris de MLC et de tester si cette stratégie peut inverser la leucodystrophie, ce qui ouvrirait la voie à une intervention thérapeutique chez les patients.

 

2022-009C2

Développement de technologies d'édition pour traiter la maladie d'Alexander

La maladie d'Alexander (AxD) est une maladie autosomique dominante rare causée par des mutations ponctuelles dans le gène codant pour la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), la principale protéine des filaments intermédiaires dans les astrocytes. L'accumulation de la protéine GFAP dans les fibres de Rosenthal entraîne des dysfonctionnements astrocytaires et une altération du développement et de l'homéostasie des tissus cérébraux affectés. Aucun traitement n'est actuellement disponible pour les patients AxD.

Dans le projet pilote proposé, nous visons à développer des approches d'édition de gènes pour réguler négativement l'expression de la protéine GFAP mutée ou corriger les mutations du gène Gfap dans un modèle AxD animal. Ce projet collectera des données de preuve de concept solides pour les progrès futurs d'une stratégie de thérapie génique nouvelle et définitive pour le traitement des patients AxD. En outre, nous prévoyons de présenter de nouvelles plateformes d'édition qui pourraient être appliquées de manière prospective pour les études de modélisation de maladies et les traitements d'autres leucodystrophies caractérisées par une dégénérescence des astrocytes ou une astrogliose dysfonctionnelle/mal adaptée.

2022-011C2

Reroutage métabolique médié par SCD1 de la synthèse des acides gras à très longue chaîne dans l'adrénoleucodystrophie : une nouvelle stratégie thérapeutique

L'adrénoleucodystrophie liée à l'X (ALD) est la leucodystrophie la plus fréquente. Tous les patients ALD ont une mutation du gène ABCD1 qui conduit à une accumulation d'acides gras saturés à très longue chaîne (AGTLC) dans les tissus, y compris les glandes surrénales, la moelle épinière et le cerveau. L'ALD se caractérise par un spectre clinique saisissant et imprévisible, même au sein des familles. Dans l'enfance, environ 50 % des garçons atteints développent une maladie surrénalienne avant l'âge de 10 ans et 30 à 35 % des garçons atteints développent une maladie cérébrale inflammatoire mortelle (ALD cérébrale). Si l'ALD est diagnostiquée à un stade précoce, l'ALD cérébrale peut être stoppée ou inversée par une greffe de moelle osseuse. À l'âge adulte, pratiquement tous les hommes et plus de 80% des femmes développent une maladie de la moelle épinière à évolution lente et chronique (myéloneuropathie) pour laquelle aucun traitement modificateur de la maladie n'est disponible. Malheureusement, les garçons transplantés peuvent encore développer une maladie de la moelle épinière à l'âge adulte, car la greffe n'est efficace que pour arrêter la composante inflammatoire de la maladie sans traiter le défaut biochimique sous-jacent. Cette lacune thérapeutique met en évidence la nécessité de développer des traitements efficaces visant à normaliser les taux d'AGTLC dans le cerveau et la moelle épinière.

En utilisant des cellules cutanées de patients ALD, nous avons démontré que les AGTLC saturés induisent un stress cellulaire, avec une exposition prolongée entraînant la mort cellulaire. De manière remarquable, cela n'est pas observé avec les AGTLC mono-insaturés (acides gras avec une double liaison dans la chaîne d'acides gras). L'enzyme stéaroyl-CoA désaturase-1 (SCD1) convertit les acides gras saturés en acides gras mono-insaturés. Dans un précédent projet soutenu par ELA, nous avons identifié et caractérisé le médicament TO901317 (un agoniste de LXR) comme une petite molécule qui active l'activité de SCD1. Le traitement des cellules ALD avec TO901317 corrige complètement les niveaux d’AGTLC et le traitement de la souris ALD avec TO901317 ajouté dans la nourriture a entraîné une réduction des niveaux d’AGTLC dans les surrénales, la moelle épinière et le cerveau.

Malheureusement, le TO901317 (et d'autres agonistes de LXR) en tant que traitement potentiel de l'ALD présentent des limitations notables en raison d'effets hors cible qui entraînent des effets secondaires graves. Ceci est largement dû au fait que les agonistes de LXR ne sont pas spécifiques de SCD1. Nous émettons donc l'hypothèse que l'augmentation spécifique de l'activité de SCD1 contournera l'effet néfaste de l'activation de LXR et offrira une stratégie thérapeutique pour contrer la lipotoxicité induite par les AGTLC dans l'ALD.

Des stratégies pour augmenter spécifiquement SCD1, que ce soit pharmacologiquement ou génétiquement, n'ont pas été rapportées à ce jour. Par conséquent, l'objectif global de la proposition est d'identifier les régulateurs génétiques et pharmacologiques de l'abondance et/ou de l'activité de SCD1. Plus précisément, dans ce projet, nous visons à :

  1. Générer des lignées cellulaires dans lesquelles l'enzyme SCD1 est étiquetée avec une protéine fluorescente pour permettre la surveillance de SCD1 dans les cellules vivantes à la résolution d’une cellule unique.
  2. Cartographier les enzymes qui contrôlent l'abondance de SCD1 à l'aide d'un criblage génétique CRISPR/Cas9 à l'échelle du génome.
  3. Identifier les petites molécules qui augmentent l'abondance et l'activité de SCD1.

Aborder ces objectifs augmentera notre compréhension de base du métabolisme des AGTLC dans l'ALD. De plus, les résultats de ces expériences ont le potentiel d'informer sur de nouvelles stratégies thérapeutiques pour traiter les patients ALD.

 

2022-018I2

Interrompre la réponse au stress intégrée dérégulée dans le syndrome de CACH

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.

 

 

2021‐002I2

Thérapie par réduction de substrat pour la maladie de Krabbe

Ce projet testera une nouvelle petite molécule conçue pour réduire l’activité de l’enzyme céramidase acide, enzyme qui synthétise la psychosine. La psychosine est un lipide qui s’accumule à des niveaux élevés dans le cerveau dans la maladie de Krabbe. Cette maladie est liée à un dysfonctionnement d’un autre enzyme appelé GALC, qui contrôle la dégradation de la psychosine. En l’absence d’activité enzymatique GALC, la psychosine continue d’être produite mais ne se dégrade pas. Le niveau élevé de psychosine dans la maladie de Krabbe a pour conséquence une dégradation des fonctions motrices et cognitives chez les jeunes enfants, les juvéniles et les patients adultes. Il n’y a pas de traitement pour la maladie de Krabbe. Dans ce projet, nous allons traiter des modèles animaux de la maladie de Krabbe, infantile et adulte, avec cette petite molécule seule puis en y associant une thérapie génique pour restaurer l’activité enzymatique GALC, déficiente dans la maladie de Krabbe. Nous posons l’hypothèse que la réduction de la synthèse de psychosine améliorera son métabolisme et réduira le fardeau de la maladie et les altérations neurologiques.

2021‐004I3

Démêler la pathologie et les mécanismes pathologiques de la leucoencéphalopathie nouvellement identifiée causée par une altération du transport de la choline

Pour son bon développement et son bon fonctionnement, le tissu nerveux synthétise divers composants clés, mais il dépend également d’un apport en nutriments essentiels. La choline est l’un des nutriments essentiels à la synthèse des phospholipides et à la génération du neurotransmetteur acétylcholine. Une nouvelle maladie récemment identifiée est causée par des mutations sur le gène SLC44A1, qui code pour la protéine de type transporteur de choline 1. Avec une apparition précoce à la petite enfance, cette nouvelle leucoencéphalopathie se caractérise par une atteinte sévère de la matière blanche, une atrophie du nerf optique, une ataxie, une dysarthrie, des tremblements, et un retard du développement de la motricité et de la parole. Afin d’avoir un modèle animal valide pour la maladie, nous avons généré les premières souris mutantes Slc44a1 pour caractériser la pathologie sous-jacente et les mécanismes de la maladie causés par un défaut dans le transport de la choline. En utilisant les mutants Slc44a1, nous déterminerons comment la dysrégulation de la choline affecte la différenciation des oligodendrocytes, la myélinisation et la fonction neuronale. Nos objectifs sont :

  • Déterminer la neuropathologie causée par une altération du transport de la choline ;
  • Établir les changements protéomiques et métaboliques causés par la carence en choline ; et
  • Évaluer le potentiel thérapeutique d’un apport nutritionnel de choline.

Globalement, ce projet répond à plusieurs besoins scientifiques et médicaux non satisfaits qui devraient avoir un impact bénéfique significatif pour la communauté scientifique et la société.

2021‐009I4

Evaluation du rôle du neuropeptide N-acétylaspartylglutamate dans la pathogenèse de la maladie de Canavan à l'aide de nouveaux modèles de souris transgéniques

Une carence de l’enzyme aspartoacylase conduit à une leucodystrophie sévère, appelée maladie de Canavan, qui se caractérise par l’accumulation du métabolite cérébral N-acétylaspartate (NAA). Le NAA est synthétisé et libéré principalement par les neurones. De nombreux neurones utilisent aussi le NAA pour synthétiser le petit neuropeptide N-acétylaspartylglutamate (NAAG). Le NAAG extracellulaire sécrété par les neurones peut être dégradé en NAA et en glutamate par une enzyme fabriquée par les astrocytes. Ainsi, la dégradation des NAAG est une autre source de NAA. Le projet étudiera plus en détail le rôle du NAAG dans l’accumulation de NAA observée dans la maladie de Canavan. Pour mener cette étude, différents modèles de souris transgéniques seront utilisés, y compris un modèle murin de la maladie de Canavan, qui diffèrent par leur capacité à synthétiser le NAAG. Dans le cadre de ce projet, des méthodes histologiques et biochimiques seront utilisées pour évaluer l’influence des changements génétiques dans ces modèles de souris sur l’accumulation de NAA et le développement de la dégénérescence spongiforme cérébrale et de la perte de myéline. L’objectif de ce projet est d’examiner si la réduction de la synthèse des NAAG entraîne une réduction de l’accumulation de NAA et des changements pathologiques dans le modèle murin de la maladie de Canavan. Si tel était le cas, l’inhibition des enzymes synthétisant le NAAG pourrait constituer une alternative ou une option supplémentaire pour un traitement de réduction du substrat dans la maladie de Canavan.

2021‐019I1

L'ADN libre circulant comme nouveau biomarqueur de la leucodystrophie métachromatique

La leucodystrophie métachromatique (MLD) est une maladie génétique causée par des mutations du gène ARSA qui code pour l’enzyme arylsulfatase A. L’absence de cette enzyme conduit à l’accumulation de sulfatides dans les cellules neurales et gliales, entrainant une neurodégénérescence progressive souvent fatale. Le premier essai clinique mené par l’équipe chez l’homme pour le traitement de la leucodystrophie métachromatique par thérapie génique utilisant des cellules souches hématopoïétiques (CSH) a fourni des preuves de la faisabilité, de la sécurité et de l’efficacité de cette thérapie génique ce qui a conduit à son autorisation sous le nom de Libmeldy. Grâce à cette thérapie, les cellules souches hématopoïétiques des patients sont corrigées génétiquement et réinjectées pour reconstituer l’ensemble du système hématopoïétique en agissant comme « un cheval de Troie » dans l’apport de l’enzyme ARSA aux tissus affectés. Ce traitement est bénéfique lorsqu’il est administré chez les patients ayant une leucodystrophie métachromatique au stade pré-symptomatique ou au stade paucisymptomatique. Malheureusement, il est difficile de prédire si un patient ayant une leucodystrophie métachromatique présentant une mutation du gène ARSA développera un jour des symptômes de la maladie. Par conséquent, la décision d’administrer ce traitement s’étudie au cas par cas selon les antécédents cliniques du patient et en s’appuyant sur plusieurs mesures biochimiques et instrumentales. En outre, les patients traités doivent être surveillés pour la sécurité et l’efficacité du traitement, notamment avec des analyses moléculaires supplémentaires qui surveillent la composition clonale et le comportement des cellules sanguines génétiquement modifiées après la transplantation. Bien que ces analyses soient extrêmement utiles pour définir l’efficacité et l’innocuité de la thérapie génique, l’identification de biomarqueurs supplémentaires plus prédictifs du fardeau de la maladie et utilisables comme indicateurs de la réussite du traitement sont fortement nécessaires. L’équipe a récemment développé LiBIS-seq (liquid-integration-site-sequencing), une technique de PCR optimisée pour exploiter l’ADN libre circulant du plasma sanguin (ADNlc) pour étudier la composition clonale des cellules génétiquement modifiées en circulation et dans les tissus solides. L’ADN libre circulant est constitué de courts fragments d’ADN libérés dans les fluides corporels par des cellules mourantes résidants dans différents tissus du corps, et pour cette raison, son analyse a fourni des indicateurs de sécurité plus fiables pour les approches de traitement par thérapie génique que les méthodes basées uniquement sur l’analyse des cellules circulantes. De plus, les concentrations d’ADN libre circulant dans le plasma des patients atteints de leucodystrophie métachromatique traités par thérapie génique étaient supérieures à des niveaux pathologiques avant le traitement et ont diminué progressivement après la transplantation chez les patients présentant une réponse positive au traitement. Par conséquent, le taux d’ADN libre circulant chez les patients atteints de leucodystrophie métachromatique pourrait être le reflet du nombre de cellules mourantes dues à l’accumulation de composés lysosomiques toxiques.

Pour toutes ces raisons, l’équipe cherchera à valider que l’ADN libre circulant dans le plasma sanguin est un paramètre mesurable nouveau et non invasif, indicateur de la gravité de la maladie et biomarqueur substitut de l’efficacité du traitement par thérapie génique pour la leucodystrophie métachromatique. Plus précisément, nous utiliserons des technologies de pointe pour étudier l’épigénome et l’integrome de l’ADN libre circulant et des cellules recueillies au cours du temps chez les patients ayant une leucodystrophie métachromatique de forme juvénile précoce ou infantile tardive traités par thérapie génique dans notre établissement. Ces analyses définiront l’efficacité et la sécurité du traitement au niveau clonal, détermineront quels types de cellules contribuent à la production de l’ADN libre circulant chez les patients ayant une leucodystrophie métachromatique traités par thérapie génique et dans l’histoire naturelle de la maladie, démêlant la toxicité tissulaire spécifique au cours de la maladie. En cas de réussite, l’identification d’un biomarqueur fiable de la maladie permettrait une évaluation diagnostique plus précise et une recommandation thérapeutique pour la leucodystrophie métachromatique davantage personnalisée.

2021‐024F2 (Fellow)

Décryptage de l’hétérogénéité de la maladie : Analyse spatiotemporelle de la pathologie au niveau moléculaire et cellulaire dans la leucodystrophie HBSL

Dans la leucodystrophie hypomyélinisante avec atteinte du tronc cérébral et de la moelle épinière et spasticité des jambes (HBSL), le taux et le degré de propagation des symptômes dans tout le corps sont liés au pronostic de survie. Cependant, les causes de la leucodystrophie HBSL sont mal connues. En utilisant des mini cerveaux en culture 3D avec des oligodendrocytes générés à partir de cellules de peau de patient HBSL, nous allons étudier comment l’interaction entre les oligodendrocytes et leurs cellules de soutient (neurones, astrocytes et microglies) peut conduire au développement de la maladie au cours du temps. Nous utiliserons la technologie de transcriptomique spatiale pour cartographier les « réseaux de cellule à cellule » afin de déterminer si nous pouvons manipuler les réseaux cellulaires pour prévenir la démyélinisation. Enfin, ce projet de recherche vise à tester une supplémentation nutritionnelle comme une thérapeutique potentielle pour améliorer et/ou inverser le cours de la maladie HBSL.

2020-003C1

Évaluation de biomarqueurs sanguins de la glie et des neurones, GFAP, MCP-1 et NfL, pour caractériser l’apparition et la progression de la maladie dans l’adrénoleucodystrophie cérébrale

Avec une incidence de 1 pour 14 700 naissances, l’adrénoleucodystrophie liée à l’X est la leucodystrophie monogénétique héréditaire la plus courante. La maladie est causée par des mutations du gène du transporteur peroxysomal ABCD1 dont la fonction est de transporter les acides gras à très longue chaîne (AGTLC) dans le peroxysome en vue de leur dégradation. En conséquence, la perte de cette fonction entraîne l’accumulation d’acides gras à très longue chaîne dans le plasma et les fluides corporels des patients touchés. L’adrénoleucodystrophie montre une hétérogénéité phénotypique importante avec l’adrénoleucodystrophie cérébrale inflammatoire (ALDc) qui est la forme la plus sévère. Pour pouvoir être traitée par une greffe de moelle osseuse ou une thérapie génique, l’adrénoleucodystrophie cérébrale doit être diagnostiquée très tôt.

L’objectif ultime de ce projet de recherche est d’identifier un biomarqueur sanguin facilement accessible, informatif de l’apparition et de la progression de l’adrénoleucodystrophie cérébrale. En cas de succès, ce biomarqueur sanguin identifié pourrait fournir des informations précieuses pour prendre les décisions appropriées d’interventions cliniques et pourrait également être utilisé comme marqueur de l’efficacité d’un traitement dans les essais cliniques ciblant l’adrénoleucodystrophie cérébrale.

2020-004I3

Caractérisation du dysfonctionnement lysosomal et intervention ciblée dans l’X-ALD

L’adrénoleucodystrophie liée à l’X (ALD) est une maladie grave, allant de la forme inflammatoire fatale de démyélinisation cérébrale affectant les garçons (ALDc) à une atteinte périphérique dorsale affectant les adultes, l’adrénomyéloneuropathie (AMN). Il n’existe pas de thérapies efficaces pour l’adrénomyéloneuropathie, et la cause de l’adrénoleucodystrophie cérébrale est mal connue.

L’objectif est d’élaborer, de valider et d’utiliser un nouveau modèle de l’adrénoleucodystrophie dans la perspective de la découverte d’un traitement. Pour se faire, l’équipe de recherche utilisera le poisson zèbre, un modèle de petit vertébré, qui a des coûts faibles et permet de réaliser un criblage à haut débit, ce qui est impossible dans d’autres systèmes de vertébrés. Les poissons zèbres ont les mêmes gènes que les humains, y compris le gène ABCD1, responsable de l’adrénoleucodystrophie. Les données montrent que les poissons zèbres qui présentent la mutation du gène ABCD1 développent la maladie. Ils utilisent le modèle du poisson zèbre ALD pour valider un potentiel nouveau traitement, mieux comprendre son mécanisme d’action, et comprendre les causes de l’adrénoleucodystrophie cérébrale.

2020-010I2

Développement de technologies d’édition de pointe pour traiter la maladie d’Alexander

La maladie d’Alexander (AxD) est une maladie rare autosomique dominante causée par des mutations ponctuelles du gène codant pour la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), la principale protéine de filament intermédiaire dans les astrocytes. L’accumulation de cette protéine dans les fibres de Rosenthal conduit à des dysfonctionnements astrocytaires et à l’altération du développement et de l’homéostasie des tissus cérébraux touchés.

Dans le projet pilot proposé, les chercheurs visent à développer une approche d’édition génétique (modification des gènes) pour réguler spécifiquement l’expression de la protéine GFAP dont le gène est muté, dans les astrocytes affectés par la maladie d’Alexander. Ce projet permettra de recueillir des données solides de preuve de concept, pour améliorer la stratégie de thérapie génique dans le traitement des patients atteints de la maladie d’Alexander. De plus, l’équipe pense pouvoir mettre en place de nouvelles plateformes d’édition qui pourraient être utilisées prospectivement pour des études de modélisation de maladies et pour des traitements thérapeutiques d’autres leucodystrophies caractérisées par une dégénérescence astrocytaire ou une astrogliose dysfonctionnelle.

2020-011I2

Evaluation des mécanismes de la correction enzymatique croisée des neurones et des cellules gliales, médiée par des macrophages et la microglie, dans la leucodystrophie métachromatique humaine in vitro

La thérapie génique par cellules souches hématopoïétiques (HSC GT) est un traitement expérimental basé sur la transplantation de cellules précurseurs hématopoïétiques autologues génétiquement modifiées pour exprimer des niveaux élevés d’enzyme ARSA. Ce traitement est bénéfique chez les enfants ayant une leucodystrophie métachromatique (MLD) de forme infantile tardive et juvénile précoce s’ils sont traités au stade pré symptomatique ou symptomatique précoce de la maladie, mais est moins efficace chez les enfants atteints de leucodystrophie métachromatique traités pendant la phase de progression de la maladie et qui présentent déjà une détérioration neurologique grave. Afin d’identifier les raisons derrières la différence d’effet du traitement suivant les stades de la maladie, nous avons besoin de mieux comprendre les mécanismes thérapeutiques impliqués dans la correction des cellules neurales ayant la leucodystrophie métachromatique par les cellules issues des cellules hématopoïétiques transplantées, qui se sont greffées dans le cerveau.

Dans ce projet, l’objectif est de combler ce manque de connaissances en s’appuyant sur des modèles in vitrohumains de la maladie, uniques et pertinents sur le plan clinique, c’est-à-dire des cellules neurales et sanguines dérivées de donneurs sains, de patients atteints de leucodystrophie métachromatique non traités, et de patients traités par thérapie génique. Les chercheurs espèrent pouvoir clarifier comment et dans quelle mesure l’enzyme ARSA est transportée des cellules sanguines du donneur sain, compétentes sur le plan métabolique, vers les neurones et les cellules gliales en cause dans la leucodystrophie métachromatique. Aussi, ces travaux pourront donner des indications sur la contribution de mécanismes complémentaires de correction qui pourraient être utilisées pour améliorer le bénéfice de la thérapie génique par cellules souches hématopoïétiques, et élargir son accessibilité à de plus grandes cohortes de patients atteints de leucodystrophie métachromatique qui ne répondent pas actuellement aux critères d’inclusion pour ces traitements expérimentaux.

2020-016I4

Pourquoi la régénération échoue-t-elle dans l’adrénoleucodystrophie cérébrale liée à l’X ?

L’adrénoleucodystrophie liée à l’X est une maladie génétique qui affecte principalement les jeunes garçons. Dans ses formes les plus sévères, les patients développent une destruction inflammatoire fulminante de la substance blanche du système nerveux central, zones où toutes les fibres nerveuses descendantes sont contenues. Sans traitement, les patients souffrant de cette maladie décèdent le plus souvent en quelques mois voire quelques années. La seule thérapie efficace pour arrêter la progression est la greffe de cellules souches hématopoïétiques faite à un stade précoce de la maladie. Bien que la progression de la maladie puisse souvent être stoppée de cette façon, tous les handicaps accumulés par les patients avant le traitement se réparent très pauvrement. C’est un effet en fort contraste avec ceux obtenus dans une autre maladie inflammatoire affectant la matière blanche, la sclérose en plaques. Les patients traités pour cette maladie se rétablissent souvent très bien après un accès inflammatoire et démyélinisant.

Les raisons de cette différence ne sont pas encore comprises. Dans ce projet, les chercheurs s’efforceront d’étudier les raisons sous-jacentes à l’absence apparente de régénération dans l’adrénoleucodystrophie liée à l’X. Ils utiliseront comme point de départ les tissus d’autopsie de patients humains décédés d’une adrénoleucodystrophie et ils examineront attentivement les changements pathologiques dans ces tissus pour guider leurs recherches. Aussi, ils utiliseront de nouvelles techniques de protéomique et de transcriptomique qui permettront une étude très détaillée des altérations moléculaires dans les tissus. De cette façon, les investigateurs s’attèleront à identifier de nouvelles voies moléculaires et cellulaires qui pourraient être manipulées afin d’améliorer l’état clinique des patients atteints d’adrénoleucodystrophie. En outre, avec cette nouvelle analyse détaillée de l’histopathologie humaine, les chercheurs espèrent fournir un outil qui pourrait être également précieux pour d’autres chercheurs qui travaillent dans ce champ pathologique.

2020-017I2

Refermer la boucle sur les cibles de traitement de la réponse intégrée au stress dans le syndrome CACH.

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.

2019-006I2

Allèles pARNi spécifiques comme option thérapeutique pour l’ADLD : validation préclinique in vitro sur des modèles expérimentaux humains uniques

La leucodystrophie autosomique dominante forme fatale adulte, ou ADLD, est une maladie neurodégénérative, génétique, incurable. Elle se caractérise par une dégradation de la « substance blanche » du système nerveux central et se manifeste par des troubles moteurs et de graves altérations du système nerveux autonome.

La cause génétique est la présence de trois copies, au lieu de deux normalement présentes, du gène qui contient les instructions pour produire la protéine de la lamine B1 (LMNB1), qui appartient à un groupe de protéines structurelles (Lamines) formant la membrane nucléaire de la cellule. Chez les patients atteints d’ADLD, la Lamine B1 s’accumule dans les cellules, entrainant la neurodégénérescence.

Avec notre projet, nous fournirons la première option thérapeutique pour l’ADLD, en développant une technique appelée « silence spécifique à l’allèle ». En utilisant de petites molécules d’ARN appelées «pARNi », nous serons en mesure de « désactiver » l’une des trois copies du gène, et de restaurer les niveaux physiologiques de lamine B1, évitant l’accumulation de la protéine et le développement de la maladie.

Pour valider notre stratégie thérapeutique réalisée à partir des pARNIs, nous allons générer deux modèles in vitroinnovants basés sur des cellules souches pluripotentes induites (iPSC) dérivées de patients atteints d’ADLD qui permettront une réelle approche de « la maladie en boîte de pétri » au laboratoire. Les iPSCs sont un outil très polyvalent, car ils peuvent être utilisés pour recréer en laboratoire différents types de cellules normalement difficiles ou impossibles à obtenir d’un patient, comme celles du système nerveux central. Dans ces modèles, nous testerons le matériel génétique déjà mis au point dans notre laboratoire pour mesurer l’efficacité et la puissance de la réduction du LMNB1 et l’absence d’effets indésirables ou dangereux. Notre projet vise à ouvrir la voie à une thérapie pour l’ADLD et à établir des modèles et des approches thérapeutiques qui peuvent avoir une grande importance pour les études futures non seulement sur l’ADLD, mais aussi sur la physiopathologie et le traitement d’autres leucodystrophies et maladies génétiques.

2019‐008I2

nanoERT ‐ Thérapie de substitution enzymathique basée sur des nanoparticules pour un  traitement de la maladie de Krabbe : une étude pré-clinique chez la souris Twitcher

La maladie de Krabbe (KD) est une maladie autosomique récessive et neurodégénérative causée par la carence de l’enzyme lysosomique galactocérébrosidase (GALC). C’est un trouble métabolique mortel, avec une fréquence d’environ 1/100000 chez les nouveau-nés. La forme infantile représente 85-90% des cas et les symptômes apparaissent entre l’âge de 3 mois et 6 mois. Les premiers symptômes sont la dysphagie, la nervosité, l’hypertonie ; des convulsions sont également souvent présentes. Avec l’évolution de la maladie, la cécité et la surdité apparaissent, l’évolution de la maladie peut conduire à un état végétatif et entrainer la mort au cours des 2 premières années.

Malheureusement, l’administration systémique (par injection intraveineuse) du GALC n’est pas efficace en raison de la présence de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui ne permet pas la translocation de protéines volumineuses comme le GALC dans le système nerveux central. Il n’existe aujourd’hui aucun traitement pour la maladie de Krabbe, et le traitement proposé est uniquement symptomatique.

Notre stratégie pour surmonter ce problème est d’exploiter les nanoparticules actives capables de transporter GALC à travers le BBB. Grâce à une précédente étude pilote soutenue par ELA, nous avons démontré qu’avec cette approche, il est possible d’obtenir un rétablissement de l’activité GALC dans le cerveau du modèle souris de KD, et dans les cellules des patients KD.

Dans le cadre de ce projet, nous effectuerons un essai préclinique complet dans le modèle KD murin. Un protocole d’enzymothérapie de substitution (ERT) sera optimisé à partir de nos nanoparticules pour fournir une GALC fonctionnelle via une administration systémique dans le cerveau de la souris. Nous allons tester si cette thérapie peut améliorer la physiopathologie en termes de : i. durée de vie, ii. prévention / ralentissement des altérations neuropathologiques, et iii. préservation des fonctions motrices.

Le matériel nécessaire à cette étude étant déjà autorisé pour une utilisation clinique, en cas de résultat positif du projet, cette recherche pourrait être appliquée à court et à moyen terme. Enfin, nous tenons à souligner que notre approche méthodologique, ici proposée pour corriger la carence en GALC, est potentiellement applicable à d’autres troubles de stockage lysosomiques ayant une implication cérébrale majeure, tels que la leucodystrophie métachromatique, en modifiant l’enzyme fonctionnelle transportée par les nanoparticules.

2019‐010C4

La leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous-corticaux est une maladie astrocytaire de l’unité neurovasculaire

La leucodystrophie mégalencéphalique avec kystes sub-corticaux (MLC) est une forme rare de leucodystrophie principalement liée à des mutations du gène MLC1. Les patients atteints de cette maladie souffrent de macrocéphalie et de symptômes moteurs et cognitifs associés à une dégénérescence progressive de la myéline. La raison pour laquelle l’absence de MLC1 entraîne ces défauts est une question à part entière. MLC1 est une molécule produite par les astrocytes, qui sont les principales cellules gliales du cerveau et sont nourries par les  vaisseaux sanguins. Les astrocytes contrôlant les fonctions vasculaires dans le cerveau, nous faisons l’hypothèse que des mécanismes vasculaires cérébraux pathologiques puissent être impliqués dans la MLC, une piste qui n’a encore jamais été abordée. En utilisant un modèle de souris déficient pour MLC1, nous avons commencé à découvrir une pathologie gliovasculaire dans la MLC. Le résultat de nos recherches montre que cela pourrait être le premier signe pathologique de MLC. Nous proposons maintenant d’explorer davantage ces altérations vasculaires avec l’idée sous-jacente que la connaissance de leurs mécanismes causatifs pourrait fournir des options thérapeutiques pour les patients atteints de MLC.

2019‐012I2

AAV a médié l’administration de gènes pour le phénotype moteur et sensoriel de l’adrénomyéloneuropathie

L’adrénomyéloneuropathie est une maladie invalidante à long terme et pour laquelle aucun traitement n’est proposé aujourd’hui. En tant que maladie héréditaire, la correction génique est clairement nécessaire pour changer le cours de la maladie. Nous avons mis au point une technique pour importer une copie saine du gène défectueux directement dans le cerveau et la moelle épinière.

Nous l’avons testée chez des souris atteintes de la maladie et avons fait des découvertes clés sur un type de cellule essentiel à ce processus : les neurones qui se situent dans le cerveau et tout le long de la moelle épinière. Grâce à ces connaissances, nous avons amélioré la technique de transmission des gènes à l’aide de nouveaux vecteurs viraux.

Fait important, nous avons également établi des partenariats avec l’industrie qui pourrait nous accompagner dans la mise en place d’essais cliniques futurs. Au-delà de l’élaboration d’un traitement dont le besoin est immense, nos études nous permettent également de mieux comprendre les mécanismes biologiques de l’adrénomyéloneuropathie.

2019‐015I2

Développement d’enzymes lysosomiques chimériques ayant une meilleure biodisponibilité pour faire progresser les stratégies de thérapie génique de la leucodystrophie à cellules globoïdes

La leucodystrophie à cellules globoïdes (GLD) est une maladie neurodégénérative de stockage lysosomique (LSD) due à une déficience génétique de la bêta-galactosylcéramidase (GALC). La progression rapide des formes infantiles et la neurodégénérescence sévère posent des problèmes majeurs pour le développement de traitements efficaces. Actuellement, il n’y a pas d’option thérapeutique pour les patients atteints de GLD.

Les résultats prometteurs mais encore minces obtenus dans les modèles précliniques utilisant des approches novatrices (thérapies géniques/cellulaires) mettent en évidence la difficulté de fournir des niveaux thérapeutiques pertinents de l’enzyme GALC en toute sécurité et au moment opportun (avant l’apparition des symptômes), de façon globale (dans tous les tissus touchés) et sur le long terme (idéalement pour toute la vie). Cette difficulté repose en partie sur notre compréhension imparfaite des mécanismes de correction enzymatique dans les différents types de cellules qui en sont des cibles (c.-à-d. les cellules cérébrales) ou les effecteurs (les cellules issues des souches sanguines) dans le contexte des approches de thérapie génique/cellulaire. C’est une lacune que nous cherchons à combler avec cette étude.

L’objectif à long terme de cette étude est de concevoir des approches thérapeutiques basées sur une solide connaissance de ces mécanismes, réalisées à l’aide de modèles GLD pertinents. Nous supposons que l’utilisation d’une enzyme GALC conçue pour augmenter sa sécrétion et sa capacité à franchir la barrière hémato-encéphalique peut augmenter l’efficacité des approches de thérapie génique/cellulaire dans la GLD, comme elle le fait dans les modèles précliniques de maladies similaires. En tirant parti de notre expertise dans l’étude et le traitement de la GLD, et en nous appuyant sur la disponibilité de nouveaux réactifs et outils, nous concevrons des enzymes GALC chimériques qui seront testées pour leur sécrétion/biodisponibilité, leur sécurité et leur modalité d’action en comparaison directe avec l’enzyme non modifiée, dans les types de cellules pertinents (cellules souches/progénitrices hématopoïétiques et progéniteurs différenciés) et, finalement, chez les souris GLD.

La réussite de ce projet permettra d’accroître les connaissances mécanistiques sur la correction de la maladie dans la GLD, ouvrant la voie à de nouvelles stratégies de thérapie génique/cellulaire utilisant des enzymes modifiées qui seront appliquées comme traitements indépendants et/ou en combinaison pour parvenir à une correction globale de la maladie.

2019‐020C2

Des organoïdes cérébraux pour l’évaluation de nouvelles stratégie thérapeutique pour l’adrénoleucodystrophie

L’adrénoleucodystrophie liée à l’X (ALD) est la leucocdystrophie la plus courante. Tous les patients ALD présentent une mutation de l’ABCD1 et une accumulation des acides gras à très longue chaîne (AGTLC) dans les tissus, y compris dans le cerveau et la moelle épinière. À l’âge adulte, presque tous les hommes et plus de 80 % des femmes développent une myélopathie chronique progressive (adrénomyéloneuropathie) pour laquelle aucun traitement n’est disponible à ce jour. La greffe de cellules souches hématopoïétiques (GCSH) et la thérapie génique autologue ex vivo sont efficaces dans le traitement de l’ALD cérébrale, mais seulement aux premiers stades de l’inflammation cérébrale. Malheureusement, les patients traités par greffe peuvent encore développer une myélopathie à l’âge adulte, car la greffe est efficace uniquement pour arrêter la composante inflammatoire de la maladie, mais ne traite pas le défaut biochimique sous-jacent. Cette lacune thérapeutique souligne la nécessité de développer des traitements efficaces visant à normaliser les niveaux d’AGTLC dans le cerveau et la moelle épinière. En utilisant des cellules de la peau de patients ALD, nous avons démontré que les AGTLC saturés induisent un stress cellulaire, dont le maintien entraîne la mort cellulaire. Cet effet n’est pas observé avec les AGTLC mono-insaturé. Nous avons identifié de petites molécules qui activent une voie métabolique alternative qui convertit les AGTLC saturés en mono-insaturés.

Le traitement des cellules ALD corrige complètement les niveaux d’AGTLC. Le traitement de la souris ALD avec ces molécules ajoutées à leur nourriture, entraîne une diminution des glandes surrénales, de la moelle épinière et du cerveau. Malheureusement, ces petites molécules ne sont pas complètement spécifiques et provoquent des effets secondaires. Nous étudions actuellement la possibilité d’utiliser d’autres molécules plus spécifiques. Une fois identifiées, elles seront  testées dans un modèle de maladie ALD. Dans ce projet, nous allons développer un nouveau modèle de maladie ALD.

Nous avons déjà généré des cellules souches à partir de cellules de peau contrôles ALD. Ces cellules souches peuvent être utilisées pour produire des organoïdes (construction miniaturisée et simplifiée d’un organe). Fait intéressant, avec les outils appropriés, nous pouvons utiliser ces cellules souches pour produire des organoïdes cérébraux.

La possibilité d’utiliser des organoïdes cérébraux contrôles ALD représenterait une étape majeure pour le développement d’une thérapie pour l’ALD et pour d’autres leucodystrophies. L’utilisation  des organoïdes diminue Le nombre d’études sur les animaux et constitue un modèle préclinique qui reflète mieux la maladie.

2018-003I2

Études précliniques en vue d’une stratégie thérapeutique alternative visant à stopper l’inflammation chez les patients atteints d’adrénoleucodystrophie cérébrale

L’adrénoleucodystrophie liée à l’X (X-ALD) est la forme de leucodystrophie la plus courante avec l’adrénonomyeloneuropathie, la forme sous-jacente de la maladie. Cependant, la majorité des patients développent également une démyélinisation inflammatoire du cerveau, forme fatale de la maladie, appelée ALD cérébrale (CALD). La greffe cellules souches hématopoïétiques est un traitement établi qui permet de stopper l’évolution de la maladie, à la fois chez les enfants et les adultes et est actuellement, avec la thérapie génique de cellules souches hématopoïétiques (GCSH), la seule intervention qui sauve des vies pour les patients atteints de la CALD. Malheureusement, ces deux thérapies ne sont efficaces que si elles sont administrées très en amont de la maladie et la fenêtre thérapeutique est très étroite, excluant ainsi les patients atteints d’une forme avancée de la maladie. Nous proposons de valider les composés pharmacologiques appelés inhibiteurs de l’histone-déacétylase (HDAC), qui sont des médicaments anticancéreux bien tolérés, comme un moyen d’arrêter les réponses inflammatoires liées aux macrophages, avec une application finale potentielle pour les patients atteints d’une forme avancée de la maladie. Nous allons comparer et évaluer la posologie et la capacité de trois différents inhibiteurs de l’HDAC à inverser les anomalies fonctionnelles comme l’activation pro-inflammatoire et l’accumulation d’acides gras à très longue chaîne dans les macrophages isolés du sang des patients X-ALD. Les macrophages X-ALD sont les cellules immunitaires les plus touchées par l’X-ALD et sont donc des cibles thérapeutiques. Nous pensons que si les inhibiteurs de l’HDAC se révèlent efficaces dans les macrophages X-ALD, ces médicaments pourraient retarder voire améliorer ou même arrêter l’inflammation cérébrale chez les patients atteints de CALD.

2018-005I2

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

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.

2018-008F2 (Fellow)

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

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.

2018-011C3

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

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.

2018-014I2

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

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.

2018-019I2

Des études précliniques ont spécifiquement testé des thérapies (géniques, cellulaires, enzymatiques ou pharmacologiques) pour les leucodystrophies

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-vivo développée 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’ARSA dans 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.

2018-023I4

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

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.