CRISPR-Cas9 pour traiter la perte d’audition

Une recherche démontre, en utilisant des modèles de souris, que la technologie CRISPR-Cas9 peut traiter partiellement la perte d’audition provoquée par des facteurs génétiques. Des résultats prometteurs, mais il faudra beaucoup d’étapes pour une thérapie similaire chez les humains.


Une recherche démontre, en utilisant des modèles de souris, que la technologie CRISPR-Cas9 peut traiter partiellement la perte d'audition provoquée par des facteurs génétiques. Des résultats prometteurs, mais il faudra beaucoup d'étapes pour une thérapie similaire chez les humains.

La perte d’audition est la forme la plus commune de perte sensorielle chez les humains et près de la moitié des cas ont une cause génétique sous-jacente. Publié dans la revue Nature, une équipe dirigée par des chercheurs du Broad Institute du MIT et de Harvard, du Massachusetts Eye and Ear, de l’Université Harvard et du Howard Hughes Medical Institute (HHMI) ont développé une thérapie basée sur CRISPR-Cas9 pour prévenir la perte d’audition sur un modèle de souris avec une surdité progressive génétique humaine.1

La perte d’audition est la plus fréquente des déclins sensoriels

La thérapie délivre CRISPR-Cas9 directement dans les cellules de détection de l’oreille interne (appelées cellules ciliées) pour perturber une mutation qui provoquerait la mort des cellules. Les travaux sont une première pour le transport d’une protéine de modification du génome dans les cellules pertinentes pour arrêter la progression de la perte auditive génétique. La livraison de la protéine Cas9 au niveau local, au lieu des éléments d’ADN que la cellule peut utiliser pour construire Cas9, a amélioré la spécificité de l’ADN et la sécurité potentielle du traitement.

Nous avons entrepris de développer une stratégie de modification du génome pour tenter de contrer cette perte d’audition génétique en perturbant la variante génétique sous-jacente selon le co-auteur David Liu, directeur de l’Institut Merkin des Technologies Transformatives en Santé. Il faudra encore beaucoup de travail avant que cette stratégie puisse amener le développement d’une thérapie pour les humains, mais à ce stade, nous sommes ravis et excités que le traitement ait préservé une certaine audition dans le modèle animal.

CRISPR-Cas9 directement dans les cellules de l’oreille

Les cellules ciliées sont les cellules spécialisées de l’oreille interne qui transforment les vibrations mécaniques des ondes sonores en signaux électriques que le cerveau peut interpréter. L’une des causes profondes de la perte auditive génétique est une mutation à une seule lettre dans un gène appelé TMC1 qui provoque la production par les cellules ciliées d’une protéine toxique malformée qui s’accumule et qui tue la cellule. Les humains (et les souris), atteints de cette mutation, souffrent d’une perte auditive progressive au cours de la jeunesse et finissent par devenir totalement sourds.

Étant donné le gène TMC1 muté diffère seulement de son homologue normal par une seule lettre d’ADN, Cas9 doit cibler le gène muté avec une précision hors norme. Sinon, la protéine Cas9 pourrait facilement couper et désactiver la copie fonctionnelle du gène à la place. Dans le but d’améliorer la précision de la modification, l’équipe s’est appuyée sur des travaux antérieurs de 2014. Quand il s’agit d’utiliser CRISPR-Cas9 pour la modification de gènes, les chercheurs insèrent généralement l’ADN codant pour le complexe Cas9 dans une cellule et cette dernière utilise sa propre machinerie pour produire l’arsenal de modification de gènes. Mais Liu et ses collègues ont précédemment démontré que si le complexe de modification du gène Cas9 était livré directement dans une cellule, emballé dans une enveloppe de lipides, alors l’assemblage était beaucoup plus précis. Cas9 se dégrade rapidement et il coupe généralement sa cible exacte en premier avant de modifier des brins d’ADN non ciblés similaires. Ainsi, lorsqu’il est administré sous forme de complexe protéique, il se décompose généralement avant de pouvoir commettre ces erreurs.

Des images de microscope de la cochlée d'une souris. Les cellules capillaires en vers. A gauche, une cochlée non traitée d'une souris avec la mutation TMC1 en affichant des pertes de cellules. A droite, une cochlée, traitée avec CRISPR-Cas9, montre une préservation de la cellule - Crédit : Gao et al./Nature 2017

Des images de microscope de la cochlée d’une souris. Les cellules capillaires en vers. A gauche, une cochlée non traitée d’une souris avec la mutation TMC1 en affichant des pertes de cellules. A droite, une cochlée, traitée avec CRISPR-Cas9, montre une préservation de la cellule – Crédit : Gao et al./Nature 2017

La stratégie que nous avons utilisée était particulièrement efficace pour cibler la perte d’audition génétique dominante selon Zheng-Yi Chen, co-auteur du papier et professeur agrégé au Massachusetts Eye and Ear. Chez les humains, la surdité dominante se manifeste généralement de façon tardive et progressive ce qui nous donne un délai pour l’intervention. L’effet thérapeutique par l’oreille interne locale présente également un avantage majeur dans la réduction des risques potentiels.

Des résultats très prometteurs chez les souris

Les chercheurs ont testé la méthode dans un modèle de souris avec une perte auditive progressive en se basant sur un gène Tmc1 muté. Sans traitement, les souris subissent une perte auditive à l’âge de quatre semaines et une surdité profonde à huit ans. L’équipe a injecté le mélange de modifications de gènes dans la cochlée de souris génétiquement destinées à une perte auditive profonde.

Les souris traitées ont maintenu une quantité substantielle de leur audition par rapport aux souris non traitées. Au bout de quatre semaines, les souris non traitées ont eu une réponse mesurable dans leur tronc cérébral à partir d’environ 80 décibels, soit le volume d’une poubelle ou d’une radio bruyante. Mais les souris traitées ont réagi au son en commençant autour de 65 décibels approximativement le même volume qu’une conversation orale.

Les mesures physiologiques ont montré que les cellules ciliées survivaient à un taux plus élevé dans la cochlée traitée. Le séquençage génétique a montré que parmi les cellules modifiées, la copie mutée de Tmc1 avait été interrompue avec succès dans 94 % et l’allèle de type sauvage n’avait été touché que dans 6 % du temps. Au bout de huit semaines, les souris traitées ont également conservé leur réponse physique instinctive à un son fort et soudain tandis que les souris non traitées n’ont pas réagi.

C’est une étude passionnante qui démontre la faisabilité d’une stratégie de modification du génome sans ADN et sans virus pour un type de perte auditive autosomique dominante caractérisée par une perte progressive des cellules ciliées selon Tina Stankovic, professeure agrégée à Mass. Ear. L’augmentation de la boîte à outils pour traiter la surdité génétique est d’une importance majeure.

L’équipe prévoit de développer la thérapie dans de plus grands modèles animaux de perte auditive progressive génétique. Ces résultats éclairent le développement potentiel d’un traitement pour un sous-type de perte auditive génétique, mais la garantie que la méthode est sûre et efficace est d’une importance critique avant de se rapprocher des essais humains selon Liu. Nous reconnaissons également l’importance et nous gardons à l’esprit les considérations culturelles au sein de la communauté sourde à mesure de la progression des travaux.

Sources

1.
Treatment of autosomal dominant hearing loss by in vivo delivery of genome editing agents. Nature. http://dx.doi.org/10.1038/nature25164. Accessed December 19, 2017.
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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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