Découvrez comment les aspects génétiques révolutionnent la médecine thérapeutique en pédiatrie

Introduction

La médecine thérapeutique en pédiatrie a connu des avancées considérables grâce à la compréhension des aspects génétiques des maladies. La thérapie génique, en particulier, offre des perspectives prometteuses pour le traitement de nombreuses affections pédiatriques, allant des maladies monogéniques aux cancers. Cet article explore les différentes stratégies de thérapie génique, les vecteurs utilisés, les médicaments disponibles, et l'importance du conseil génétique et du dépistage néonatal dans la prise en charge des maladies génétiques chez l'enfant.

Comprendre la Thérapie Génique

La thérapie génique consiste à introduire du matériel génétique dans des cellules pour traiter une maladie. Initialement conçue pour suppléer un gène défectueux dans les maladies monogéniques, elle a évolué pour inclure des stratégies plus larges, notamment pour le traitement de certains cancers. Des succès majeurs ont été obtenus lors d'essais cliniques, et plusieurs médicaments de thérapie génique sont désormais disponibles en Europe, aux États-Unis et en Chine.

Diversification des Stratégies Thérapeutiques

Aujourd'hui, les modalités et les indications de la thérapie génique sont beaucoup plus larges, avec 65 % des essais cliniques portant sur le traitement de cancers. Les approches se sont diversifiées, reposant sur différentes stratégies correctives, vecteurs et modalités de thérapies géniques.

Les Différentes Stratégies de Thérapie Génique

Suppléer un Gène « Malade »

Cette stratégie consiste à introduire une copie d'un gène fonctionnel dans une cellule cible, afin qu'elle s'exprime et produise la protéine manquante. Le gène est acheminé grâce à un vecteur. Il s'agit de la première stratégie développée en thérapie génique, pour traiter les maladies monogéniques. Le gène thérapeutique importé ne modifie pas le gène malade : il vient simplement s'ajouter au patrimoine génétique des cellules pour compenser la fonction déficiente. Selon les indications, ce travail peut être effectué :

In vivo directement dans l’organisme du patient
Ex vivo, afin de modifier génétiquement les cellules en laboratoire avant de les réinjecter au malade

Travailler ex vivo permet de mieux contrôler les étapes, d’utiliser moins de vecteurs et d’éviter la dispersion du traitement dans des organes non ciblés. Cette solution est la plus souvent utilisée pour le traitement des maladies sanguines, car il est possible de prélever les cellules à corriger par une simple prise de sang. Par exemple, le premier médicament de thérapie génique ex vivo (Strimvelis, arrivé sur le marché en 2016) correspond à des cellules hématopoïétiques CD34+ prélevées à des patients atteints d’un déficit immunitaire sévère (ADA-DICS), modifiées au laboratoire pour qu’elles expriment le gène qui leur fait défaut, puis réadministrées.

Lire aussi: Processus de Reproduction

Pour d’autres maladies, telles que des maladies musculaires, respiratoires, oculaires, cardiaques ou encore neurologiques, le transfert du gène se fait in vivo, par injection du gène vectorisé directement dans l’organisme ou dans l’organe à traiter, comme un médicament. De nombreux essais cliniques sont en cours avec cette technique et plusieurs produits ont atteint le stade de la mise sur le marché (Glybera, Luxturna).

Éliminer ou Réparer un Gène Altéré

L'édition génomique permet de réparer des mutations génétiques de façon ciblée. Elle nécessite d’importer plusieurs outils dans la cellule :

des enzymes spécifiques (nucléases) qui vont couper le génome là où c’est nécessaire
un segment d’ADN qui sert à la réparation du génome et permettra de retrouver un gène fonctionnel

Parmi ces outils, on trouve les nucléases à doigt de zinc, les TALEN et surtout les outils CRISPR. Ces approches sont encore très expérimentales, mais la révolution apportée par la simplicité du système CRISPR suscite des espoirs extrêmement importants. Plusieurs essais cliniques sont déjà en cours aux Etats-Unis et en Chine.

Modifier l’ARN pour Obtenir une Protéine Fonctionnelle

Cette technique consiste à faire produire par la cellule une version modifiée de la protéine qui lui fait défaut. Cela nécessite l’injection de petits oligonucléotides anti-sens qui se fixent sur l’ARN messager transcrit à partir du gène muté et en modifient l’épissage, une étape importante avant sa traduction en protéine.

Dans la maladie de Duchenne, causée par des mutations dans le gène de la dystrophine, les approches de « saut d’exon » consistent à faire omettre les séquences du gène qui portent la mutation à l’origine de la maladie. On obtient alors une dystrophine plus courte que la protéine normale, mais fonctionnelle. Dans l’amyotrophie spinale, l’approche est de bloquer un site inhibiteur d’épissage, afin de « réinclure » un exon dans l’ARN pour obtenir une forme normale du gène SMN2.

Ces approches de modulation d’épissage ont fait leurs preuves dans des essais cliniques et deux médicaments, l’Eteplirsen et le Nusinersen, ont récemment obtenu une autorisation de mise sur le marché pour traiter respectivement la myopathie de Duchenne et l’amyotrophie spinale.

Produire des Cellules Thérapeutiques par Thérapie Génique

Pour certaines pathologies complexes, il n’y a pas un gène unique à réparer ou à remplacer. Mais il est possible de concevoir des stratégies indirectes : en associant thérapie cellulaire et thérapie génique, on peut obtenir des cellules qui possèdent de nouvelles propriétés thérapeutiques. C’est par exemple le cas des CAR T cells dans le domaine du cancer : des lymphocytes T de patients atteints de leucémies B sont prélevées et génétiquement modifiées pour les armer d’un récepteur chimérique (CAR). Ce récepteur reconnait l’antigène CD19 présents sur les cellules malignes, ce qui permet de les éliminer une fois que les CAR‑T réinjectés au patient. De nombreux essais cliniques de thérapie génique et cellulaire utilisant des lymphocytes anti-tumoraux redirigés sont en cours. Les premiers produits de ce type ont obtenu récemment l’autorisation de mise sur le marché (Kymriah et Yescarta).

Utiliser des Virus Génétiquement Modifiés pour Tuer des Cellules Cancéreuses

Ces virus sont appelés oncolytiques. Ils sont modifiés génétiquement pour infecter spécifiquement les cellules tumorales qu’ils détruisent. Un premier virus oncolytique, issu d’une souche d’herpès, a obtenu une autorisation de mise sur le marché en 2015 (Imlygic). Il est indiqué dans le traitement du mélanome.

Les Vecteurs : Clés du Succès de la Thérapie

Une des difficultés associées au développement de la thérapie génique est qu’il faut faire pénétrer un acide nucléique à visée thérapeutique dans les cellules d’un patient. On utilise le plus souvent un vecteur viral, qui assure ce transport en exploitant les propriétés exceptionnelles des virus pour livrer leur cargo génétique. Les vecteurs viraux sont impliqués dans plus de 75% des essais cliniques de thérapie génique.

Les débuts de la thérapie génique ont été marqués par quelques accidents liés à l’utilisation de vecteurs viraux. Ceux-ci ont entrainé des réactions inflammatoires incontrôlables ou provoqué des cancers liés à l’intégration du gène thérapeutique à proximité d’oncogènes. Bien que rares, ces accidents ont incité les chercheurs à mieux comprendre le fonctionnement de ces vecteurs viraux et la façon dont ils intègrent leur ADN dans les chromosomes de l’hôte. Surtout, de nouvelles générations de vecteurs sécurisés ont été mises au point. Les vecteurs adéno-associés et lentiviraux ont largement remplacé les premiers vecteurs adénoviraux et gamma-rétroviraux.

Lire aussi: Informations Essentielles sur le DPI

Il existe des vecteurs viraux :

intégratifs : l’ADN du vecteur viral s’intègre dans l’ADN de l’hôte
non intégratifs : le gène thérapeutique demeure dans la cellule sans s’intégrer au génome de l’hôte

Dans tous les cas, les vecteurs utilisés font l’objet d’une ingénierie importante pour annuler leur potentiel toxique et leur capacité de réplication, pour les diriger plus spécifiquement et, lorsque cela est nécessaire, pour les rendre les plus silencieux possibles vis-à-vis du système immunitaire de l’hôte afin de permettre une correction thérapeutique à long terme.

Vecteurs Viraux Intégratifs

Les vecteurs viraux intégratifs insèrent leur ADN (qui contient le gène thérapeutique) dans le génome de l’hôte. En conséquence, le gène thérapeutique est transmis aux cellules filles en cas de divisions cellulaires. C’est le cas des vecteurs lentiviraux, dérivés de virus humains comme le VIH mais rendus inoffensifs.

Vecteurs Non Intégratifs

Quand il s’agit de faire pénétrer un transgène dans des cellules qui ne se divisent plus (cellules post-mitotiques), les vecteurs non intégratifs sont privilégiés car ils sont considérés comme plus sûrs in vivo. Avec ces vecteurs, le gène thérapeutique reste dans la cellule de l’hôte, mais sans s’insérer dans son génome. Il s’exprime pendant la durée de vie de la cellule et disparaît avec la mort de celle-ci. Les vecteurs adéno-associés (AAV) sont un exemple. Leur développement a fortement augmenté au cours de ces quinze dernières années pour en faire un des vecteurs les plus utilisés pour un transfert de gène in vivo dans le traitement des maladies monogéniques. Ces vecteurs sont efficaces et bien tolérés. Cependant, leur utilisation peut se trouver limitée en raison de l’exposition naturelle au virus AAV sauvage : un grand nombre d’individus possèdent des anticorps dirigés contre ces virus. En outre, le vecteur déclenchant une réaction immunitaire, son utilisation est souvent restreinte à une injection unique. Pour contourner ce problème, les chercheurs diversifient leur capside afin d’augmenter la variété des sérotypes et utilisent des traitements immunomodulateurs combinés à la thérapie génique.

Vecteurs Non Viraux

En parallèle, la mise au point de vecteurs non viraux et de techniques non virales pour la délivrance de gènes et de complexes nucléoprotéiques pour l’édition génomique se poursuit, afin de répondre à des besoins de sécurité et de facilité. Ces approches restent généralement moins efficaces que celles utilisant des vecteurs viraux s’il s’agit de traiter de manière systémique in vivo. Mais les technologies non-virales se perfectionnent constamment. Actuellement, près de 20% des essais de thérapie génique ont été réalisés par injection directe d’ADN, modifié et protégé des nucléases grâce à des modifications chimiques, ou intégré dans un plasmide. Une autre stratégie est la lipofection : le gène thérapeutique est associé à des lipides cationiques qui favorisent son entrée dans la cellule hôte. Pour des approches ex vivo, l’électroporation ou la nucléofection, par application d’un champ électrique, sont très utilisés, notamment pour la délivrance des protéines et oligonucléotides du système CRISPR.

Médicaments de Thérapie Génique

Il existe deux sortes de médicaments de thérapie génique, avec des parcours distincts de développement et de réglementation pharmaceutique :

les molécules simples, de type oligonucléotides, qui existent depuis une vingtaine d’années
les produits biologiques innovants, bien plus récents

Les oligonucléotides utilisés (ADN ou ARN) incluent des nucléotides antisens, des aptamères, des petits ARN interférents (siRNAs) présentant diverses modifications chimiques. Ces molécules sont administrées sans vecteur viral et leur développement préclinique suit le parcours des médicaments classiques.

Les produits biologiques incluent quant à eux des virus ou des vecteurs viraux recombinants, des cellules hématopoïétiques ou des lymphocytes génétiquement modifiés. Le développement de ces produits de thérapie avancée est bien plus complexe. Guidé par une réglementation française et européenne spécifique, il est nécessaire de valider de nombreuses données biologiques et pharmaceutiques pour garantir la reproductibilité et la sécurité des prélèvements de cellules, de manipulation et d’adressage des vecteurs viraux, etc.

Les premiers oligonucléotides de thérapie génique ont été mis sur le marché dès 1998, mais peu d’entre eux se sont révélés efficaces pour traiter des maladies génétiques. Citons toutefois le Nusinersen (Spinraza) indiqué dans l’amyotrophie spinale et l’Eteplirsen contre la myopathie de Duchenne.

Les médicaments biologiques de thérapie génique arrivent juste sur le marché. Ils ont permis d’obtenir des résultats positifs, parfois spectaculaires, dans différents types de cancer et contre des maladies rares en immunologie, hématologie, neurologie, myologie, infectiologie ou encore en ophtalmologie. Plusieurs sont aujourd’hui disponibles en Europe, Amérique et Asie.

Exemples de Médicaments Innovants de Thérapie Génique Approuvés

Gendicine : Premier médicament de ce type mis sur le marché en Chine en 2003. Il s’agit d’un adénovirus exprimant le gène p53, indiqué dans le traitement de cancers de la tête et du cou.
Oncorine : Mis sur le marché en Chine en 2005, il s’agit d’un adénovirus oncolytique utilisé en combinaison avec une chimiothérapie pour le traitement de cancers nasopharyngés réfractaires.
Glybera : Premier médicament commercialisé en Europe en 2012, contre le déficit familial en lipoprotéine lipase. Il s’agit d’un vecteur adéno-associé. Il a été retiré du marché faute de demande.
Imlygic : Approuvé en 2015 aux États-Unis et en Europe, il est composé d’un virus oncolytique exprimant une protéine immunostimulante. Il est indiqué chez les adultes atteints de mélanome non résécable.
Strimvelis : Premier médicament combinant thérapie génique et cellulaire à avoir été autorisé au monde. Il a été approuvé en Europe en 2016 et est indiqué dans l’ADA-SCID. Il s’agit de cellules CD34+ autologues exprimant le gène ADA.
Zalmoxis : Indiqué contre le rejet de greffe de moelle osseuse depuis 2016 en Europe, il repose sur la modification génétique de cellules T allogéniques avec un vecteur rétroviral.
Kymriah et Yescarta : Approuvés en 2017 aux États-Unis, ils correspondent à des cellules T autologues génétiquement modifiées (CAR T cell) pour traiter des formes résistantes de lymphome.

Rôle de la Génétique Clinique et du Conseil Génétique

Les consultations de génétique s’adressent aux patients et aux familles qui souffrent d’un handicap ou d’une maladie du développement d’origine génétique, pour le diagnostic, le conseil génétique, la prise en charge, le diagnostic prénatal et la recherche. L’activité de génétique clinique s’articule selon deux axes : les pathologies périnatales et les pathologies concernant les enfants plus âgés (ou les adultes, pour des maladies à révélation pédiatrique).

Objectifs du Conseil Génétique

Les objectifs du conseil génétique sont d’aider les couples à comprendre les solutions qui s’offrent à eux en l’état actuel des connaissances médicales, de façon qu’ils puissent prendre des décisions « éclairées tout en amoindrissant le sentiment de culpabilité ou l’anxiété ». Les impératifs de soins quotidiens et d’évolution de la maladie doivent être expliqués. Les décisions concernant le fait d’avoir un enfant malade ou de mener à terme une grossesse lorsque le fœtus est atteint appartiennent aux deux parents en fonction de leur perception sur le retentissement personnel et familial de la maladie chronique.

Diagnostic Prénatal

Si les deux parents sont hétérozygotes, le risque très élevé d’atteinte fœtale conduit à proposer un diagnostic prénatal. Si aucun des deux parents n’est porteur des mutations fréquentes, le couple peut être rassuré ; le risque résiduel que le fœtus soit atteint de mucoviscidose est établi en fonction des signes échographiques et de la sensibilité de la recherche génétique dans la population d’origine des parents. En revanche, si l’un des deux parents est hétérozygote pour une mutation fréquente, il existe un risque que l’autre parent soit porteur d’une mutation rare, ce qui justifie le recours au séquençage complet du gène chez ce dernier. Si une mutation rare est identifiée, un diagnostic prénatal est proposé.

Dépistage Néonatal

Le programme national de dépistage néonatal concerne tous les nouveau-nés en France. Il vise à prévenir la survenue de manifestations et de complications graves dues à 16 maladies dépistées, a minima d’en limiter la gravité. Dans un délai très court, il est possible de confirmer le diagnostic définitif et de mettre en place, très tôt après la naissance, le traitement adapté en cas de dépistage anormal.

Maladies Dépistées

Le dépistage néonatal recherche les maladies suivantes :

la phénylcétonurie
l’hypothyroïdie congénitale
l’hyperplasie congénitale des surrénales
la mucoviscidose
le déficit en MCAD
l’homocystinurie
la leucinose
la tyrosinémie de type 1
l’acidurie glutarique de type 1
le déficit en 3-hydroxyacyl-coenzyme A déshydrogènase des acides gras à chaîne longue
le déficit primaire en carnitine
le Déficit Immunitaire Combiné Sévère (DICS)
l’amyotrophie spinale infantile (SMA)
le déficit en acyl-coenzyme A déshydrogénase des acides gras à chaîne très longue (VLCAD)

Modalités du Dépistage

Un document d’information est remis aux parents au cours des consultations de la grossesse ou à la maternité. Le dépistage néonatal est réalisé en prélevant des gouttes de sang sur un buvard, après une petite piqûre au talon du nouveau-né. Il est systématiquement proposé et réalisé après accord des parents. Un résultat de dépistage anormal doit obligatoirement être vérifié au plus vite : c’est une étape indispensable de confirmation.

Dépistage de la Mucoviscidose

Le dépistage de la mucoviscidose est réalisé à partir du sang recueilli à J3 de vie sur papier buvard, après recueil du consentement signé des parents (pour la recherche génétique éventuelle). Il repose sur le dosage de la trypsine immunoréactive (TIR), enzyme pancréatique dont un taux élevé reflète une souffrance pancréatique. Si ce dosage est élevé, un diagnostic moléculaire à la recherche des 29 mutations du gène CFTR les plus fréquentes dans la population française est mené. En cas de mutation identifiée sur au moins un allèle, l’enfant est convoqué au CRCM (centre de ressources et de compétences pour la mucoviscidose) régional pour confirmation diagnostique par un test de la sueur. Ce mode de dépistage est assez sensible mais peu spécifique (4 enfants sur 5 convoqués au CRCM suite à un dépistage positif n’ont pas la mucoviscidose).

Neuroblastome et Recherche Translationnelle

Le neuroblastome (NB) est un cancer pédiatrique très agressif. La recherche translationnelle vise à comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents conduisant à un phénotype observé afin de développer de nouvelles approches thérapeutiques.

Axes de Recherche

Les travaux de recherche s'articulent autour des axes suivants :

Hétérogénéité spatiale des tumeurs : Étude de l'hétérogénéité génétique et épigénétique des tumeurs, y compris au niveau d'une seule cellule.
Hétérogénéité temporelle : Identification des mécanismes d'évolution de la tumeur et des mécanismes d'échappement et de résistance au traitement, sur la base d'analyses moléculaires séquentielles utilisant des biomarqueurs circulants / biopsies liquides dans le neuroblastome.
Développement et évaluation de thérapies ciblées innovantes : Étude de modèles in vivo pertinents par des essais de médicaments ciblés et combinés et étude de l'évolution clonale dans le neuroblastome.

Implications Cliniques

Ces recherches ont un impact majeur au niveau de la prise en charge clinique et des nouveaux essais cliniques pour les patients atteints de neuroblastome ou d'autres cancers pédiatriques à haut risque, ainsi qu'au niveau de la compréhension des mécanismes moléculaires, ouvrant la voie à de nouveaux projets de recherche.

Angiœdème Héréditaire (AOH)

L’angiœdème héréditaire (AOH) est une maladie rare de transmission autosomique dominante, le plus souvent en rapport avec une mutation du gène SERPING1 qui code pour le C1 inhibiteur. Il existe des maladies de type 1 (déficit en C1 inhibiteur) et type 2 (dysfonction avec activation incontrôlée de la kallicréine). Les patients présentent des épisodes aigus, récurrents et imprévisibles d’angiœdème pouvant toucher toutes les zones du corps avec surtout des œdèmes cutanés des mains, pieds et visage, une atteinte de la muqueuse digestive ou encore des voies aériennes supérieures. Ces épisodes peuvent durer de 1 à 5 jours. Le traitement préventif repose sur une prophylaxie par berotralstat après l’âge de 12 ans.

Syndromes Myasthéniques Congénitaux

Les syndromes myasthéniques congénitaux sont un ensemble de maladies affectant la transmission du signal des cellules nerveuses aux muscles. Le signe principal est une fatigue musculaire. Les premiers symptômes apparaissent dès la première année de vie. La mise en place d’un traitement améliore significativement la fonction musculaire. Cependant, les patients sont souvent diagnostiqués après un délai de plusieurs mois, voire années.

Importance de la Dysmorphie

La dysmorphie est un outil sémiologique essentiel dans la recherche d’une maladie génétique. Son utilisation en période néonatale est particulièrement intéressante pour dépister une pathologie génétique du développement et ainsi optimiser et déclencher une prise en charge précoce. Sa pratique ne nécessite pas une connaissance approfondie des syndromes génétiques. Certains éléments ont une forte valeur d’orientation tandis que d’autres sont moins pertinents.

Syndromes de Marfan et Apparentés

Les syndromes de Marfan et apparentés sont des pathologies rares causées par des mutations dans des gènes codant pour les protéines du tissu élastique. La fragilité qui en résulte est responsable d’atteintes des appareils musculo-squelettique, oculaire et cardiovasculaire (ce dernier faisant la gravité de ces syndromes). L’enjeu est d’effectuer un diagnostic précoce afin de débuter un traitement et un suivi adaptés permettant de prévenir la survenue de complications.

Maladie de Crigler-Najjar

La maladie de Crigler-Najjar est une maladie très rare du métabolisme de la bilirubine. Elle expose les malades, tout au long de leur vie, à la potentielle neurotoxicité de la bilirubine si les valeurs de bilirubinémie dépassent une valeur seuil. Des projets de thérapie génique ont débuté il y a plus de 25 ans, aboutissant à un essai clinique de thérapie génique en utilisant un vecteur de type AAV de sérotype 8.

Maladie de Rendu-Osler

La maladie de Rendu-Osler peut être diagnostiquée précocement grâce à une étude génétique familiale. Les mutations sont responsables de l’apparition de malformations artério-veineuses (MAV). L’atteinte cutanéomuqueuse invalidante chez l’adulte en raison des épistaxis n’est pas au premier plan chez l’enfant. Les atteintes pulmonaires et cérébrales peuvent être sévères et inaugurales. La connaissance du diagnostic permet la surveillance des patients et la prévention des complications.

Mucoviscidose

La mucoviscidose est la plus fréquente des maladies génétiques autosomiques récessives dans la population caucasienne. Le dépistage néonatal généralisé en France depuis 2002 est réalisé à J3 de vie sur papier buvard. En l’absence de dépistage, le diagnostic postnatal est retardé, car les manifestations cliniques (principalement pulmonaires et digestives) peuvent survenir plus tardivement. Le test de la sueur est l’examen diagnostique de référence. La mucoviscidose est une maladie chronique d’aggravation progressive avec l’âge, qui met en jeu le pronostic vital. Le suivi multidisciplinaire est assuré dans des centres spécialisés. La prise en charge thérapeutique repose sur une thérapie ciblée sur les symptômes et sur une thérapie corrigeant la protéine CFTR défectueuse.

Prise en Charge Thérapeutique de la Mucoviscidose

La prise en charge respiratoire repose avant tout sur une kinésithérapie respiratoire quotidienne et le traitement des surinfections bronchopulmonaires. La prise en charge digestive repose sur le recours aux extraits pancréatiques gastroprotégés et aux vitamines liposolubles ainsi que sur des recommandations nutritionnelles.

Nouvelles Thérapies pour la Mucoviscidose

Ces dernières années, une meilleure compréhension de la physiopathologie de la maladie a permis des avancées thérapeutiques majeures, au premier rang desquelles se situent les modulateurs de CFTR. Ciblant en particulier la protéine mutée F508del, ils améliorent considérablement la survie des patients et illustrent à quel point la mucoviscidose est l’exemple type de maladie où les avancées en recherche fondamentale conduisent à des applications thérapeutiques directes.

tags: #aspects #genetiques #medecine #therapeutique #pediatrie

Aspects Génétiques de la Médecine Thérapeutique en Pédiatrie