Des chercheurs du Centre de Recherche Expérimentale et Clinique (ECRC), une institution conjointe du Max Delbrück Center et de Charité -- Universitätsmedizin Berlin, ont développé une approche prometteuse d'édition génétique visant à restaurer la fonction d'une protéine essentielle à la réparation musculaire chez les patients atteints de dystrophies musculaires. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Communications.
La protéine dysferline est principalement responsable de la réparation des membranes cellulaires. Les personnes présentant certaines mutations dans le gène codant pour la dysferline développent une dystrophie musculaire, un groupe de maladies de dégradation musculaire affectant des milliers de personnes dans le monde.
La professeure Simone Spuler et son équipe, dirigée par la Dr. Helena Escobar au Laboratoire de Myologie de l'ECRC, ont réussi à retirer des cellules souches musculaires de deux patients atteints de dystrophie musculaire de ceinture, à corriger l'erreur génétique et à restaurer des protéines dysferline fonctionnelles en culture cellulaire. Dans de nouveaux modèles murins de la maladie, ils ont collecté des cellules, les ont modifiées et ont transplanté les cellules corrigées dans des souris, ce qui a entraîné une restauration de la fonction protéique et une régénération musculaire.
Les résultats précliniques donnent à l'équipe la confiance nécessaire pour avancer vers des essais cliniques humains. Cela impliquerait de prélever des cellules musculaires chez les patients, de les modifier en laboratoire et de réimplanter les propres cellules du patient dans des muscles ciblés. Les chercheurs notent que cette thérapie n'est pas une guérison complète et serait limitée à un ou deux muscles.
« Nous avons plus de 600 muscles dans notre corps, et il n'est pas facile de cibler tous ces muscles », déclare Spuler. « Nous commençons très humblement par cibler un ou deux muscles. Mais si cette thérapie fonctionne, elle guérira le muscle. »
Depuis près de 20 ans, Spuler et ses collaborateurs étudient la dysferline, son rôle dans la dystrophie musculaire et les moyens de guérir ces maladies héréditaires. La dégradation musculaire dans la dystrophie musculaire de ceinture est progressive, amenant les jeunes adultes à perdre la capacité de marcher et d'utiliser normalement leurs bras et leurs mains.
« On passe d'un bon athlète dans son adolescence à un fauteuil roulant à 40 ans », indique Spuler, qui le constate directement avec ses patients dans une clinique externe à l'ECRC.
Escobar, première auteur et biologiste moléculaire dans le laboratoire de Spuler, développe des méthodes pour collecter des cellules souches musculaires chez les patients et utiliser des outils d'édition génétique pour corriger les mutations. « Nous avons commencé avec une mutation plus courante afin d'aider le plus de patients possible », explique Escobar.
Pour corriger la mutation de la dysferline, Escobar utilise CRISPR-Cas9, souvent décrit comme des « ciseaux d'édition génétique », qui ont reçu un prix Nobel en 2020. Cette technologie cible un emplacement spécifique sur une molécule d'ADN, la coupant et incitant la cellule à réparer l'ADN.
L'objectif est de corriger la mutation pendant le processus de réparation, entraînant un gène fonctionnel. Les chercheurs ont testé leur système d'édition dans plusieurs modèles cellulaires, atteignant un taux de succès élevé avec des conséquences non intentionnelles minimales.
Bien que l'édition n'ait pas abouti à une correspondance exacte avec la séquence génétique souhaitée, la protéine dysferline générée a présenté quatre modifications. L'équipe a collaboré avec le professeur Oliver Daumke du Max Delbrück Center pour une analyse approfondie de ces changements.
« Même avec ces quatre changements, la protéine générée est très similaire en fonction à celle de type sauvage, qui est la version observée chez des individus sains. Elle s'est localisée le long des membranes cellulaires endommagées, et le muscle a été régénéré », déclare Escobar.
Dans le cadre de ce projet, les chercheurs ont développé un nouveau modèle murin en collaboration avec le Dr. Ralf Kühn du Max Delbrück Center. Ce modèle murin imite étroitement la mutation spécifique de la dysferline et la maladie qui en résulte, permettant d'évaluer le fonctionnement de la thérapie complète.
« Nous n'avons pas observé de réponse immunitaire contre les cellules transplantées ou les protéines générées, ce qui est prometteur pour passer à un essai clinique », indique Spuler.
L'équipe recherche actuellement des fonds pour initier le premier essai clinique humain. Si l'essai est réussi, il pourrait encore falloir des années avant que la thérapie soit largement accessible.
Simone Spuler et Helena Escobar sont co-inventrices d'une demande de brevet en attente concernant l'édition génétique des cellules souches musculaires humaines. Spuler est également co-fondatrice de MyoPax GmbH et MyoPax Denmark ApS.