Un traitement ultra-personnalisé pour une fillette souffrant d’une maladie génétique rare
Des médecins et chercheurs américains ont conçu et réalisé en un temps record un traitement génétique sur mesure pour une petite patiente.
C’est l’histoire d’une petite fille de 6 ans souffrant d’une maladie neurodégénérative d’origine génétique qui a bénéficié d’un traitement conçu et réalisé uniquement pour elle. Son cas a été rapporté le 9 octobre 2019 par des généticiens américains de l’hôpital pour enfants de Boston dans l’hebdomadaire médical The New England Journal of Medicine. C’est à l’âge de 3 ans que les parents de Mila, Julia Vitarello et Alek Makovec, vivant à Longmont (Colorado), ont commencé à remarquer les premiers signes de maladie. En effet, son pied droit était tourné vers l’intérieur. Autre élément perturbant, quand elle a eu 4 ans, sa famille a noté qu’elle collait ses livres trop près de son visage en lisant, témoignant d’une baisse de l’acuité visuelle. Par ailleurs, à l’âge de 5 ans, ses parents l’amènent en consultation pour un retard de langage et un repli sur elle-même. La fillette est également maladroite et trébuche souvent (ataxie). Durant les mois précédant ses 6 ans, son état se détériore progressivement. Groupe Facebook pour mères médecins Tout commence lorsque que le Dr Cindy Lien du Beth Israel Deaconess Medical Center de Boston remarque sur un groupe Facebook dédié aux mères médecins, le message d’un ami de la famille de Mila qui suggère qu’un séquençage complet du génome de la petite fille serait nécessaire. Or Timothy Yu, le mari de Cindy Lien, est neurologue et neurogénéticien au Boston Children’s Hospital. Ses recherches consistent notamment à séquencer le génome de patients autistes. Le couple de médecins décide alors de venir en aide à la petite patiente. Mila est hospitalisée pour une perte rapide de la vision, des chutes fréquentes, des troubles de l’élocution (dysarthrie) et de la déglutition (dysphagie). L’imagerie par résonance magnétique (IRM cérébrale) montre une légère atrophie du cerveau et du cervelet. L’électroencéphalogramme (EEG) sur 24 heures révèle des décharges épileptiques généralisées subcliniques (n’entraînant pas de symptômes). De multiples examens biologiques sont entrepris, de même qu’une biopsie cutanée. Celle-ci montre des anomalies des lysosomes. Dans la cellule, ces composants sont en charge du retraitement et de l’élimination des déchets cellulaires. Chez la petite patiente, les lysosomes ne fonctionnent plus correctement. Les cellules souffrent donc d’une surcharge lysosomale. Timothy Yu et ses collègues du Boston Children’s Hospital diagnostiquent chez la petite patiente une maladie de Batten, pathologie d’origine génétique touchant la rétine et le système nerveux central. Il s’agit d’une maladie autosomique récessive. En effet, les patients atteints sont porteurs d’une anomalie affectant les deux copies d’un même gène, celle héritée du père et celle provenant de la mère. L’analyse génétique montre l’existence d’une mutation connue pour être associée à cette maladie. Celle-ci siège dans le gène MFSD8*. La fillette l’a héritée de son père. Curieusement, aucune mutation n’est retrouvée sur l’autre copie (maternelle) de ce gène. A la recherche de la seconde mutation Les chercheurs entreprennent alors de séquencer l’intégralité du génome de la fillette afin d’identifier la mutation manquante, celle héritée de sa mère. C’est alors qu’ils découvrent dans l’ADN de la fillette une anomalie dans une région non codante du gène MFSD8. On rappelle que les gènes comportent des séquences codantes (ou exons), qui contiennent l’information génétique nécessaire à la fabrication des protéines, et des séquences non-codantes (appelées introns). Seules les parties codantes d’un gène servent par la suite à fabriquer l’ARN messager (moléculaire complémentaire de l’ADN) renfermant le code génétique nécessaire à la fabrication des protéines. En mars 2017, les biologistes moléculaires découvrent la présence dans un intron du gène MFSD8 d’une séquence ADN qui n’a rien à y faire. Celle-ci a été retrouvée dans le génome de l’enfant et de sa mère. Il s’agit de ce que l’on appelle un rétrotransposon*. Autrement dit d’une séquence d’ADN mobile, caractérisée par une propriété remarquable, celle de se déplacer à l’intérieur de la même cellule d’un point à un autre du génome, de se « transposer ». La maladie de Batten de la fillette est donc due à la présence d’une mutation sur la copie du gène MFSD8 héritée du père et d’une anomalie héritée de sa mère : un élément ADN mobile (rétrotransposon) qui s’est inséré dans ce même gène. Les conséquences de la présence de ce rétrotransposon sont redoutables. En effet, rappelons que lors de la transmission de l’information génétique de l’ADN en ARN, lequel est directement impliqué dans la synthèse des protéines, les introns (région non codantes de l’ADN) sont éliminés alors que les exons (régions codantes) sont mis bout à bout. La molécule d’ARN ne conserve que les seules régions codantes. Ce processus d’excision des introns et d’union des exons est appelé épissage. Ce mécanisme est indispensable pour que la seule information codante portée par l’ADN puisse servir à la formation d’une molécule d’ARN messager dans le noyau de la cellule. L’ARN messager est ensuite exporté dans le cytoplasme et traduit en protéines. C’est le mécanisme d’épissage qui est perturbé par la présence du rétrotransposon dans le gène MFSD8. La molécule d’ARN messager porte alors une information génétique non déchiffrable en un endroit précis, ce qui entraîne l’arrêt prématuré de sa lecture dans le cytoplasme et provoque un défaut de production de la protéine. Oligonucléotide antisens Les chercheurs ont eu l’idée de corriger cet épissage défectueux afin de restaurer la fabrication de la protéine codée par le gène MFSD8. Ils ont spécialement conçu une séquence ADN ciblant la région défectueuse, ce que l’on appelle un oligonucléotide antisens. Les chercheurs ont utilisé la même stratégie thérapeutique que celle récemment utilisée pour une autre maladie neurologique : l’amyotrophie spinale. Cette maladie neuromusculaire d’origine génétique est caractérisée par une dégénérescence progressive des neurones moteurs. Elle entraine une atrophie des muscles des membres et du tronc affectant la fonction respiratoire. Il existe depuis peu un traitement consistant à administrer dans le liquide céphalorachidien qui entoure la moelle épinière un oligonucléotide antisens qui augmente la production d’une protéine fonctionnelle en agissant sur l’épissage d’un gène appelé SMN2. Son nom : nusiersen. Du milasen pour Mila Lorsque les chercheurs ont testé l’effet de différents oligonucléotides antisens sur les cellules prélevées chez la fillette atteinte de la maladie de Batten, ils ont constaté que l’un d’eux était le plus efficace pour corriger l’épissage défectueux. Ils l’ont baptisé milasen, en référence au prénom de la petite malade. Le milasen est une séquence de 22 nucléotides (lettres de l’alphabet génétique) ayant la même architecture générale et comportant les mêmes modifications chimiques que le nusiersen, oligonucléotide antisens utilisé dans l’amyotrophie spinale. Dans les cellules (fibroblastes) de la petite patiente, le milasen se révèle capable de tripler la quantité de l’épissage normal (entre les exons 6 et 7). Par ailleurs, l’ensemble des anomalies caractéristiques du dysfonctionnement des lysosomes dans ces cellules de la fillette disparaissent sous l’effet du milasen, indiquant que ce traitement n’agit pas seulement sur l’épissage mais a également un impact sur la fonction des lysosomes. Crises épileptiques généralisées Pendant ce temps-là, l’état clinique de Mila continue de se détériorer. Alors âgée de 7 ans, elle ne peut pas prononcer de mots intelligibles et a du mal à avaler les aliments, ce qui nécessite une alimentation par une sonde de gastrostomie (l’estomac est relié à la peau par un orifice par lequel passe un tuyau). La fillette a besoin de soutien pour marcher et présente 15 à 30 crises d’épilepsie par jour. Elle reste cependant alerte, réagit aux stimuli familiers et montre sa joie lorsqu’on lit ses livres préférés et qu’elle écoute des chansons. L’état clinique de la fillette impose d’agir rapidement. En effet, comme le soulignent les auteurs, la plus grande série de cas de maladie de Batten rapportée montre que l’âge moyen des enfants au moment des premiers symptômes est de 3,5 ans et que le décès intervient en moyenne à l’âge de 11,5 ans. Tenant compte du pronostic de la maladie de leur jeune patiente, les médecins décident, après avis du comité d’éthique, de demander l’autorisation de la Food and Drug Administration d’utiliser leur oligonucléotide antisens chez elle. Ils disposent alors de 18 grammes de milasen. Afin d’évaluer l’éventuelle toxicité de leur produit, les chercheurs l’administrent d’abord à des rats en l’injectant au niveau lombaire dans le liquide céphalo-rachidien. Les résultats indiquent que le produit pourrait être administré de la même façon chez la jeune patiente afin que le médicament puisse atteindre le système nerveux central. Le 31 janvier 2018, seulement un mois après leur étude sur l’animal et à peine un an après leur premier contact avec l’enfant, les médecins du Boston Children’s Hospital débutent un essai clinique dont le protocole s’inspire de celui qui utilisé avec le nusinersen dans l’amyotrophie spinale. Le traitement par milasen est débuté à la dose de 3,5 mg. Celle-ci est progressivement augmentée toutes les deux semaines pour atteindre 42 mg. Un traitement d’entretien est ensuite administré tous les trois mois. Diminution du nombre des crises épileptiques Aucun effet secondaire cliniquement significatif n’est survenu au cours de la première année d’administration du milasen. Sept mois après le début du traitement, l’IRM cérébrale a cependant continué à montrer une atrophie du cerveau, déjà observée au cours des trois années précédentes. L’évaluation neurologique et neuropsychologique a montré que le traitement s’est traduit par le déclin, la stabilisation et le gain de certains scores. A en croire la mère, il s’agit là d’une amélioration notable. Alors qu’avant le traitement, la fillette présentait 15 à 30 crises épileptiques quotidiennes (durant chacune d’une à deux minutes), la fréquence des crises est désormais comprise entre 0 et 20 par jour. Leur durée est alors inférieure à une minute. Les auteurs indiquent que le temps passé à faire des crises épileptiques a été réduit de 80 % chez cet enfant et ce, sans aucun changement du traitement antiépileptique (topiramate). Médecine génomique personnalisée Le milasen demeure un traitement expérimental qui ne convient qu’à une seule patiente dans la mesure où il a été conçu pour cibler une mutation spécifique retrouvée chez elle, insistent les auteurs. Il n’en reste pas moins, aux yeux des médecins qui ont conçu et réalisé cet essai clinique, que les oligonucléotides antisens méritent d’être considérés comme une alternative crédible pour la délivrance rapide de traitements génétiques individualisés. Pour autant, ils observent que seule une minorité de patients présentant des mutations génétiques susceptibles d’être corrigées par une stratégie visant une erreur d’épissage de l’ARN messager pourrait bénéficier d’un tel traitement. En effet, l’utilisation de cette stratégie thérapeutique est limitée par les contraintes d’ordre réglementaire, les capacités de production des oligonucléotides antisens et le remboursement. Dans le cas de la petite patiente, le coût global du traitement aurait été couvert par les 3 millions de dollars récoltés via une campagne de financement participatif via GoFundMe organisée par la Mila’s Miracle Foundation créée par ses parents. Des fonds qui proviennent également de dons de soutien aux recherches conduites par l’équipe du Dr Yu et ceux de l’hôpital pour enfants de Boston. « Cette étude illustre la capacité de concevoir, de tester et d’utiliser de façon rationnelle un nouvel agent thérapeutique pour un patient atteint d’une maladie rare sur la base d’une compréhension de sa mutation pathogène spécifique. C’est un exemple de médecine génomique individualisée », concluent les auteurs. Comme les parents de Mila, ceux-ci refusent d’indiquer le coût des travaux ayant abouti au développement de cette thérapeutique qui a grandement réduit la fréquence et la durée des crises épileptiques mais n’a pas pour autant guérie l’enfant. Reste enfin à savoir si le bénéfice clinique aurait été plus important si la petite fille avait été traitée plus tôt. Marc Gozlan (Suivez-moi sur Twitter, sur Facebook) Toute reproduction interdite. Toutes les informations reproduites sur cette page sont protégées par des droits de propriété intellectuelle. * MFSD8 : major facilitator superfamily domain containing 8. Egalement connu sous le nom de CLN7 (ceroid-lipofuscinosis neuronal protein 7), gène impliqué dans la céroïde-lipofuscinose neuronale infantile ou maladie de Batten. ** Rétrotransposon de type SVA (Sine, VNTR [variable number of tandem repeats] et Alu). La séquence de cet élément ADN mobile n’a pas été décrite auparavant. Elle ne figure pas dans diverses bases de données génétiques consultées par les auteurs. Pour en savoir plus : Kim J, Hu C, Moufawad El Achkar C, Black LE, Douville J, Larson A, Pendergast MK, Goldkind SF, Lee EA, Kuniholm A, Soucy A, Vaze J, Belur NR, Fredriksen K, Stojkovska I, Tsytsykova A, Armant M, DiDonato RL, Choi J, Cornelissen L, Pereira LM, Augustine EF, Genetti CA, Dies K, Barton B, Williams L, Goodlett BD, Riley BL, Pasternak A, Berry ER, Pflock KA, Chu S, Reed C, Tyndall K, Agrawal PB, Beggs AH, Grant PE, Urion DK, Snyder RO, Waisbren SE, Poduri A, Park PJ, Patterson A, Biffi A, Mazzulli JR, Bodamer O, Berde CB, Yu TW. Patient-Customized Oligonucleotide Therapy for a Rare Genetic Disease. N Engl J Med. 2019 Oct 9. doi: 10.1056/NEJMoa1813279 Dozières-Puyravel B, Nasser H, Elmaleh-Bergès M, Lopez Hernandez E, Gelot A, Ilea A, Delanoë C, Puech JP, Caillaud C, Pichard S, Auvin S. Paediatric-onset neuronal ceroid lipofuscinosis: first symptoms and presentation at diagnosis. Dev Med Child Neurol. 2019 Sep 5. doi: 10.1111/dmcn.14346 de la Grange P. 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