Maladie héréditaire guérie par correction génétique

La phénylcétonurie, une maladie métabolique, devrait être connue des nouveaux parents : En Suisse, chaque nouveau-né est testé pour cette maladie héréditaire. S'il en est atteint, il doit être nourri avec un régime spécial afin que l'acide aminé phénylalanine de l'alimentation ne puisse pas s'accumuler dans le corps. Un excès de phénylalanine retarde le développement mental et moteur. Dans les cas les plus graves, les personnes concernées souffrent d'un retard mental massif.

La cause de ce trouble métabolique est une mutation sur le gène qui représente le plan de construction de l'enzyme appelée phénylalanine hydroxylase (PAH). Cette enzyme, produite par les cellules hépatiques, transforme la phénylalanine. La maladie est dite autosomique récessive : l'enfant tombe malade s'il a hérité d'un gène muté de sa mère et d'un autre de son père. Cette maladie n'est pas encore guérissable.

Extension du système Crispr/Cas9

Une équipe de recherche dirigée par le professeur de l'ETH Gerald Schwank a toutefois mis à profit une méthode pour corriger les deux gènes mutés dans les cellules hépatiques et guérir ainsi la maladie. Ils y sont parvenus, du moins chez la souris. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue spécialisée "page externeMédecine de la nature" paru.

A l'aide d'un système Crispr/Cas9 étendu à une enzyme, les chercheurs ont modifié de manière ciblée la séquence des éléments constitutifs de l'ADN du gène correspondant chez des souris adultes. En conséquence, les cellules hépatiques ont pu produire à nouveau des enzymes HTAP fonctionnelles. Les souris ont été guéries.

En détail : le complexe Crispr/Cas9, élargi par ce que l'on appelle une cytidine désaminase, se lie à l'endroit du gène à corriger et ouvre localement les deux brins de l'ADN. La déaminase transforme la paire de bases d'ADN C-G responsable de la maladie en la paire de bases T-A présente chez les individus sains. L'erreur dans la séquence des éléments constitutifs de l'ADN est ainsi corrigée.

Dans l'édition classique Crispr/Cas, l'induction d'une cassure du double brin d'ADN est l'élément central de la correction génétique. ? un endroit défini, le double brin est coupé et la cellule tente de réparer la coupure par différents mécanismes. Si une séquence d'ADN appropriée est ajoutée de l'extérieur à la cellule, un mécanisme de réparation spécial permet de modifier une séquence génétique de manière ciblée.

Le problème est que la plupart des cellules humaines utilisent principalement d'autres mécanismes qui génèrent des mutations non ciblées supplémentaires.

?dition de gènes en douceur

Les chercheurs ont pu constater que le nouvel outil d'édition génétique est beaucoup plus efficace que la méthode classique Crispr/Cas9 : jusqu'à 60% de toutes les copies de gènes erronées dans le foie des souris ont été corrigées. Cela a permis de ramener la concentration de phénylalanine à des valeurs normales et les animaux n'ont plus présenté de signes de maladie après le traitement avec l'outil d'édition génétique.

Pour transférer le code génétique du nouvel outil de correction dans les cellules hépatiques, les chercheurs ont inséré les gènes nécessaires dans des virus adéno-associés et les ont injectés dans le sang des souris. Le virus a ensuite infecté les cellules hépatiques et a introduit les gènes pour l'outil d'édition dans la cellule hépatique.

Un potentiel d'application élevé

"Cette approche a un fort potentiel pour des applications chez l'homme", affirme Gerald Schwank. Il ajoute toutefois que la présente étude n'est qu'une preuve de faisabilité. Des études cliniques devraient suivre pour vérifier l'efficacité du nouvel outil d'édition génétique chez d'autres animaux et, un jour, chez l'homme.

Jusqu'à présent, les méthodes d'édition génétique n'ont eu qu'un succès modéré dans la correction ciblée de mutations directement chez les animaux. Dans le foie de souris adultes, le taux de correction était jusqu'à présent de quelques pour cent, explique Schwank. "Ici, nous avons atteint un multiple - personne n'y était parvenu jusqu'à présent".

Schwank estime que les risques sont faibles. Après avoir utilisé l'outil d'édition, les chercheurs ont cherché des mutations non ciblées dans le modèle de souris, c'est-à-dire des mutations là où il ne devrait pas y en avoir. Ils n'ont rien trouvé. Dans une étude de suivi, il souhaite maintenant examiner cette question de manière encore plus approfondie. "Le foie humain est composé de plusieurs milliards de cellules. Après l'édition, aucune d'entre elles ne doit présenter de mutations pouvant entra?ner des tumeurs", souligne Schwank. Il faut également examiner si le virus adéno-associé, que les chercheurs utilisent comme véhicule de transport pour les gènes des outils d'édition, provoque des effets indésirables, ajoute-t-il.

D'autres maladies métaboliques en ligne de mire

"L'utilisation d'un éditeur de bases a été la clé du succès", se réjouit également le doctorant de Schwank et premier auteur de l'étude, Lukas Villiger. Ceux-ci ont été développés au Massachussetts Institute of Technology (MIT) et présentés il y a seulement deux ans dans une publication spécialisée. Auparavant, les chercheurs de l'ETH travaillaient avec des approches Crispr/Cas classiques. Après 2016, Schwank et Villiger ont utilisé la technique des chercheurs américains. "Malgré les nouveaux éditeurs de bases, le chemin n'était pas rectiligne, nous avons d? bricoler pas mal", explique Villiger. La plus grande surprise a été de constater que ce système était tellement plus efficace que la bo?te à outils classique de Crispr/Cas.

La phénylcétonurie n'est pas la seule maladie métabolique héréditaire du foie. Des troubles du métabolisme de l'urée d'origine génétique empêchent par exemple l'organisme d'éliminer l'ammonium, déchet des aliments azotés, du sang et de le transformer en urée. Cela entra?ne principalement des troubles du système nerveux central. La seule possibilité de guérison actuellement disponible est la transplantation du foie. C'est pourquoi Schwank souhaite tester l'outil d'édition génétique qu'il vient de développer sur de telles maladies héréditaires.