Testée sur l'animal, une thérapie inédite a permis de faire disparaître pour la première fois les symptômes de l'amyotrophie spinale. Cette maladie héréditaire rare (1 naissance sur 10.000) provoque la dégénérescence des nerfs chargés de contrôler les muscles.

La thérapie testée par Daniel Schümperli (université de Berne) repose sur la "chirurgie des gènes" qui, à la différence de la thérapie génique, consiste à réparer un gène malade plutôt que de le remplacer. Les chercheurs puisent ainsi dans une "boîte à outils" qui contient des molécules capables d'agir à tous les stades de la fabrication des protéines à partir des gènes. La recherche bénéficie ainsi d'un foisonnement inédit de pistes contre les maladies génétiques et certains cancers.

Dans le cas de l'amyotrophie spinale, la méthode a permis de rectifier le plan de montage génétique d'une protéine indispensable au fonctionnement des neurones du muscle. L'espérance de vie des souris malades a augmenté, certaines ont même bénéficié d'un fonctionnement musculaire normal. Résultats à confirmer lors d'essais cliniques.

De microscopiques substances envoyées dans notre génome pour y jouer les chirurgiens moléculaires traquant les mutations délétères : voici l'exploit que réalisent les tout nouveaux outils de thérapie génique. À la clé ? Des traitements contre nombres de maladies, dont le sida et le cancer... Mais aussi une question : s'agit-il du premier pas vers l'homme transgénique ?

MINUSCULE PROTHÈSE CHIMIQUE

Guillaume est atteint de mucoviscidose, une maladie génétique qui, chez lui, induit des troubles digestifs et le contraint à prendre 19 comprimés par jour. Il a convaincu ses parents de le laisser participer à un essai clinique avec une nouvelle molécule, le PTC124. Sous son allure banale, cette poudre blanche à avaler trois fois par jour est un antidérailleur moléculaire d'une précision redoutable. Une minuscule prothèse chimique qui va s'intégrer à la machinerie de synthèse des protéines de Guillaume pour la contraindre à effectuer son travail correctement, en faisant fi de la mutation génétique à l'origine de sa maladie.
Réparer un gène malade plutôt que le remplacer, c'est l'objectif, élégant et ambitieux, de tout un ensemble d'approches dites de "chirurgie" des gènes. Cette discipline, née il y a moins de dix ans, mobilise des équipes de recherche partout dans le monde. Certes, depuis vingt ans, avec la thérapie génique classique, les chercheurs ont misé sur l'échange standard d'un gène déficient par un gène sain entier. Des centaines d'essais cliniques ont été menés, principalement dans le domaine des maladies génétiques, des infections et des cancers. Oui, mais leurs succès se comptent sur les doigts d'une main. Et malgré des progrès dans le choix du vecteur - sorte de cheval de Troie chargé d'amener le gène thérapeutique à bon port -, son insertion dans le génome des cellules malades reste trop aléatoire. D'où un risque d'inefficacité, mais aussi d'effets secondaires graves.
Les progrès fulgurants dans le décryptage des gènes et de leurs mutations ont ouvert une nouvelle ère. Tels des chirurgiens moléculaires, des médicaments peuvent désormais prétendre corriger des bugs génétiques, sélectivement. Raboter la portion défectueuse d'un gène, lui substituer du matériel génétique tout neuf... Les interventions s'effectuent selon les cas sur l'ADN, au cour des chromosomes (MRS) ; en aval, sur l'ARN messager (ARN inversé) ; ou encore lors de la traduction de l'information en protéine. À moyen terme, cette formidable boîte à outils devrait pouvoir soigner à la carte moult maladies génétiques, mais aussi des cancers ou des infections virales, dont le sida et l'hépatite B.

Les enzymes méganucléases (MRS) promettent de reprogrammer le génome de manière définitive Moins avancées que les recherches sur le PTC124, les méthodes de chirurgie de l'ADN obtiennent des résultats spectaculaires en laboratoire. Et les premiers essais chez l'homme sont imminents. Le principe ? Exciser la portion malade d'un gène - la mutation - et la remplacer par une prothèse idéale - la même séquence d'ADN mais non mutée. Avec ces techniques qui agissent au cour des chromosomes, l'expression chirurgie des gènes prend tout son sens. Ici, c'est d'une véritable reprogrammation du génome qu'il s'agit, avec à la clé un traitement définitif des mutations, quelle que soit leur origine. La réparation parfaite des bugs génétiques ? André Choulika, P.-D.G. de Cellectis, une société issue de l'Institut Pasteur, y croit dur comme fer. L'ingéniosité a été de coupler deux systèmes existant naturellement chez les organismes vivants pour assurer la maintenance du génome : les méganucléases et les recombinaisons homologues, la pointe du système de recombinaison par méganudéases (MRS). Les premières sont des enzymes capables de couper une portion du gène avec une précision chirurgicale, les secondes permettent de lui substituer une portion saine d'ADN. De quoi donner le vertige, sachant que les méganucléases peuvent être créées à la demande dès lors qu'est connue la séquence d'un gène ! Les applications potentielles de ce couper-coller moléculaire, baptisé système de recombinaison par méganucléases ou MRS (une technique qui, en laboratoire, permet déjà de réparer le génome de cellules (ici en bleu)), sont multiples, tant en thérapeutique humaine qu'en agriculture. Testés chez les bébés-bulle : Outre les maladies génétiques, les MRS pourraient rectifier les mutations de cellules cancéreuses, mais aussi prévenir les rejets de greffe. L'idée est de préparer l'organe du donneur avant la transplantation, afin de lui faire perdre son identité et donc son incompatibilité avec le receveur. Les chercheurs de Cellectis misent aussi sur les MRS pour détruire - dans ce cas sans réparer - les génomes de virus à ADN (hépatite B, sida, herpès...). Dans des cellules en culture, les MRS ont déjà permis de corriger des mutations de gènes prédisposant à des cancers cutanés ou responsables de déficits immunitaires sévères comme la maladie des bébés-bulle. Une collaboration est en cours avec le Pr Alain Fischer (Necker), qui avait été le premier à guérir ces enfants par thérapie génique, au prix de quelques cas de leucémie. Cette complication, imprévisible, était due à l'insertion du gène thérapeutique à proximité de proto-oncogènes (gènes promoteurs de cancer). Elle devrait être évitée avec les MRS. Les premiers essais chez des bébés-bulle sont prévus vers 2010. "En théorie, les méganucléases sont une approche plus élégante et plus satisfaisante que les thérapies géniques, estime Alain Fischer. Mais les deux techniques n'en sont pas au même stade de développement, et elles ne sont pas forcément concurrentes". Elles ont d'ailleurs en commun le fait de nécessiter un vecteur pour être transportées à bon port. En cela, la chirurgie de l'ADN bénéficie de l'expérience de la thérapie génique. Grâce à une technique proche des MRS (dite "protéines à doigts de zinc"), des chercheurs américains ont réussi à rendre des lymphocytes CD4 résistants au VIH. Sangamo, qui développe cette technologie, espère démarrer les premiers tests chez l'homme dans les prochains mois, dans le sida mais aussi pour traiter des glioblastomes, redoutables tumeurs du cerveau.

Des ARN inversés visent à éliminer les mutations délétères sans modifier l'ADN Troisième grande voie de la chirurgie des gènes, le "saut d'exon" s'opère au niveau de l'ARN. Son principe : éliminer l'exon porteur de la mutation au moment de l'épissage, ce toilettage de l'ARN messager avant sa transcription en protéine. Pour cela, les chercheurs font appel à des ARN antisens. "L'antisens s'agrippe sur l'exon malade comme un Velcro, et le masque. La protéine fabriquée est un peu plus courte, ce qui n'est pas gênant si elle reste fonctionnelle", explique Luis Garcia, de l'institut de myologie à l'Inserm. Les sauts d'exon s'appliquent potentiellement à moult maladies génétiques : myopathie de Duchenne, thalassémies (anomalies de l'hémoglobine), hémophilie (trouble de la coagulation)... Ils peuvent aussi concerner le traitement des cancers et de certaines infections virales. Spectaculaire chez la souris : Pour l'heure, les recherches se concentrent surtout sur les myopathies. Ce n'est pas un hasard. Avec 79 exons, le gène de la dystrophine est le plus grand chez l'homme. Autant de sources d'erreurs, mutations ou délétions intempestives... "Le principe du saut d'exon peut s'expliquer pour 50 à 70 % des Duchenne", précise Serge Braun, directeur scientifique de l'Association française contre les myopathies (AFM), qui finance plusieurs projets utilisant cette approche. Deux antisens synthétiques sont déjà en phase de test chez des malades, en Europe. Luis Garcia, lui, n'en est encore qu'aux expériences chez des chiens. Sans doute parce qu'il a choisi une voie plus difficile. Son projet est de faire fabriquer l'antisens par l'organisme lui-même, afin de ne pas avoir à répéter le traitement. L'astuce consiste à utiliser un petit gène nommé U7, présent dans les cellules mais qu'il modifie pour lui faire produire l'antisens. Chez les souris, les résultats sont spectaculaires. Mais le choix du vecteur n'est pas entièrement résolu. "Si on doit traiter des kilos de muscles, il faut absolument éviter un rejet immunitaire", insiste le chercheur. Les obstacles ne l'empêchent pas de voir déjà plus loin. Luis Garcia commence à travailler sur des méthodes qui coupleraient le saut d'exon au remplacement de la pièce manquante. Objectif final : restaurer une protéine complètement normale. Un muscle sain de chien (à g.), celui d'un chien myopathe (centre) et le même muscle traité (à dr.).

Pour l'heure, la majorité des techniques de chirurgie du gène n'en est toutefois qu'à des phases préliminaires de recherche, en dehors du PTC124, la molécule que teste le jeune Guillaume. En France, entre 6000 et 7000 personnes souffrent comme lui de la mucoviscidose, une maladie due à un défaut du gène CFTR, qui entraîne généralement des symptômes digestifs et respiratoires. Mais Guillaume fait partie des 15 % de malades victimes d'une mutation très particulière, dite "non sens" ou encore "à codons stop". Et c'est justement cette singularité qui laisse espérer un effet du PTC. La firme américaine PTC Therapeutics a criblé 800.000 composés chimiques avant de repérer le PTC124, en 2004.

2000 MALADIES CONCERNÉES

Dans les années à venir, cette thérapie pourrait radicalement changer la prise en charge des mucoviscidoses à mutation non sens, mais aussi celle d'une fraction non négligeable de myopathies et autres affections génétiques. De certains cancers aussi. Car le PTC124 n'est pas spécifique d'une maladie mais bien d'une mutation. Hémophilie (trouble de la coagulation), rétinites pigmentaires (maladies génétiques de l'oil aboutissant à la cécité)... la firme PTC Therapeutics a déjà recensé plus de deux mille maladies rares dues, en moyenne dans 10 % des cas, à la présence de ces codons stop prématurés.
Reste à passer le cap des études cliniques. Pour la mucoviscidose, c'est plutôt bien parti. Les bons résultats des tests préliminaires se confirment lors d'essais sur des effectifs plus importants, tel celui piloté par le Dr Sermet-Gaudelus. De quoi réconforter les trente participants et l'équipe médicale pour qui le protocole n'avait rien d'une partie de plaisir.

"C'EST TRÈS ENCOURAGEANT !"

"L'objectif principal de l'étude était de voir si le PTC124 pouvait normaliser la sécrétion de chlorure, absente chez ces malades. Le test nasal permet d'appréhender cette caractéristique indirectement. Sur les 21 premiers patients, 16 ont eu une amélioration significative, et 12, une normalisation. C'est très encourageant", souligne le Dr Sermet-Gaudelus. Guillaume, lui, n'a pas vraiment ressenti de mieux. De fait, testé pendant une plus longue durée (trois mois) chez des adultes en Israël, le PTC124 a réduit de 28 % les accès de toux. Un gain appréciable pour des personnes qui toussent une moyenne impressionnante de 643 fois par jour (contre 16 pour un adulte en bonne santé). Dans quelques mois, un essai international va commencer, avec des enfants traités pendant près d'un an. La molécule sera comparée à un placebo, en double aveugle - médecins et patients ignorant lequel est réellement administré et Guillaume est déjà volontaire. Si les résultats sont concluants, le PTC124 pourrait être commercialisé dès 2012 pour cette forme de mucoviscidose.

La porte buverte à la manipulation de nos gènes ?

Soigner des maladies, les prévenir, voire améliorer l'espèce humaine... Jusqu'où peut aller le génie génétique ? Deux spécialistes ouvrent le débat. Passionné et éclairant.

La biologie moléculaire est en train de franchir une étape cruciale de son histoire grâce au développement des nouvelles techniques d'intervention dans le génome que nous abordons précédemment. Désormais, voilà qu'il devient possible d'intervenir avec une précision inégalée dans le génome, de réaliser des couper-coller dans l'ADN, de modifier des ARN durablement, de corriger la synthèse des protéines... Pour soigner, bientôt. Et ensuite ? Prévenir les maladies ? Et pourquoi pas améliorer l'homme ! Ces nouvelles techniques rendent les craintes qu'inspirent les "manipulations" génétiques plus actuelles que jamais. Mais pas question de détourner les yeux, de condamner en bloc ou de jeter l'anathème sans y avoir regardé de près. Il s'agit de rendre compte des travaux en cours et des projets, afin de se confronter directement avec les questions que pose le génie biomoléculaire à l'humanité tout entière. Ces questions, nous les avons évoquées avec un biologiste, Miroslav Radman, spécialiste des mécanismes de réparation de l'ADN et ardent défenseur de la liberté d'explorer toutes les ressources du vivant, et avec un immunologiste, Jean Claude Ameisen, spécialiste de la mort cellulaire et engagé dans la réflexion éthique. Un débat nécessaire.

S&V : Quelles perspectives ouvrent les nouveaux outils de la chirurgie des gènes ?
Jean Claude Ameisen : C'est très prometteur. La chirurgie du gène fera peut-être mieux que la thérapie génique qui n'a eu pour l'instant que peu de succès. Cette chirurgie pourrait s'appliquer à de nombreuses maladies monogéniques. Mais est-ce la seule voie de traitement ? De même qu'Arnold Munnich, je ne le crois pas, et j'en suis encore moins sûr en ce qui concerne les maladies les plus fréquentes, comme les cancers ou les maladies neurodégénératives, qui sont multifactorielles. Prévenir ou guérir nécessite d'interférer avec les mécanismes d'une maladie sans devoir nécessairement remonter jusqu'à la cause initiale. Il n'est même pas toujours initialement indispensable de connaître cette cause. Le premier vaccin, qui a permis d'éradiquer une maladie de la planète, le vaccin contre la variole, a été inventé par Jenner alors que les notions mêmes de virus et de système immunitaire étaient inconnues. La chirurgie du gène est très intéressante par les possibilités qu'elle offre à la recherche, mais elle ne doit pas focaliser tous les espoirs en matière de traitement.
Miroslav Radman : Je trouve cette "chirurgie du gène" passionnante parce qu'elle permet d'envisager d'intervenir très en amont des maladies. Or la biologie commence à avoir des idées très riches sur leur origine, notamment sur le fait que l'évolution a privilégié la reproduction sur la longévité. La sélection naturelle s'exerce sur les individus jusqu'à l'âge de la reproduction, mais n'a plus de prise au-delà. La longévité peut être très courte, tant que cela ne nuit pas à la survie de l'espèce. Du coup, la plupart des maladies comme le cancer ou les affections dégénératives surviennent après la période de reproduction. Toujours trop tôt, nous sommes tous d'accord. Peut-être pourrait-on faire mieux que l'évolution pour éviter tous ces maux sans altérer nos perfonnances reproductives. Certes, on peut continuer à chercher des traitements contre les maladies et les soigner quand elles se manifestent, mais ne serait-il pas encore mieux de prévenir leur survenue, ou de s'en débarrasser complètement ? D'autant plus que parmi les six milliards d'humains, on peut probablement trouver les gènes de résistance naturelle à toutes les maladies, même infectieuses. Alors plutôt que d'être les enfants de deux parents, avec tous les risques que cela comporte, on pourrait être les enfants de 100 ou 1000 parents dont proviendraient des gènes de résistance aux maladies.

S&V : Est-ce à dire que vous préconisez d'appliquer la transgenèse à l'homme ?
M.R. : Je ne suis pas un activiste de la transgenèse, je suis un activiste de la discussion. Je ne préconise rien, mais la question ne peut pas être simplement éludée. Il faut réfléchir aux connaissances et aux techniques qui s'élaborent avant qu'elles soient au point. On a vu ce qui s'est passé avec les OGM. Il aurait fallu en parler avant. Par exemple, il faut savoir que des expériences inspirées par mon collègue immunologiste Jean-Claude Weil ont montré que, lorsqu'on ajoute au génome de la souris deux ou trois copies du gène p53, un gène naturellement suppresseur de tumeur, on retarde la survenue des cancers. À Madrid, le cancérologue Manuel Serrano a combiné plusieurs gènes suppresseurs de cancer sur des souris qui non seulement ont vécu sans cancer, mais aussi 20 % plus longtemps que les autres. Or, c'est une modification minime, c'est juste la duplication de certains des propres gènes de ces souris. On sait qu'il existe de nombreuses duplications dans l'ADN. Faire artificiellement chez la souris ou chez l'homme quelque chose qui se produit de façon naturelle, ça pourrait être bénéfique. D'autant plus que ces modifications n'entraînent aucun problème chez les souris.
J.C.A. : Ces recherches ont débuté il y a une quinzaine d'années avec les travaux pionniers de Cynthia Kenyon sur le ver nématode C. elegans, puis se sont poursuivies par d'autres sur la mouche drosophile et la souris. Dans ces espèces, la modification d'un seul gène peut rallonger la durée de vie et de la jeunesse d'au moins 30 % (l'équivalent d'une espérance de vie maximale de 165 ans dans l'espèce humaine). Mais qu'en est-il hors du laboratoire ? Lorsqu'on place certains de ces "super" C. elegans à longévité rallongée en présence d'autres nématodes "sauvages" non modifiés, au bout de quelques générations, leur descendance disparaît. On ne peut savoir à l'avance quel pourrait être le prix à payer pour telle ou telle modification génétique considérée a priori comme "bénéfique". En ce qui concerne la longévité maximale, une simple restriction calorique de l'alimentation a le même effet qu'une modification génétique, et cela dans toutes les espèces animales étudiées (et même chez la levure), un très bel exemple de l'importance de l'épigénétique.