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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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.

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.

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.

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.