La thérapie génique 
qu’est-ce que c’est, comment ça marche ?
Principe
L'absence ou la structure défectueuse d'un gène peut modifier la composition des protéines produites par la cellule provoquant ainsi certaines maladies héréditaires (mucoviscidose, myopathie) ainsi que d'autres maladies (cancer). Ces maladies pourraient être combattues en insérant un gène fonctionnel dans la cellule malade, pour compenser le gène absent ou défectueux ou pour augmenter la production de protéines.

La thérapie génique est une nouvelle approche de traitement ou de prévention des maladies qui utilise les gènes comme médicaments. Elle consiste à transférer des gènes dans les cellules des patients afin de produire des protéines thérapeutiques spécifiques, nécessaires pour combattre ou corriger les maladies visées. 

Le principe de la thérapie génique repose donc sur la possibilité d'introduire dans le noyau d'une cellule vivante un gène, c'est-à-dire une portion d'ADN qui contrôle la fabrication d'une protéine, afin d'induire un effet thérapeutique. A la différence d’un médicament qui agit sur l'activité des protéines et sur les fonctions cellulaires, la thérapie génique cherche à intervenir plus en amont, à la source même des dysfonctionnements.

 

Précisément ...

Chaque cellule de l'organisme a la capacité de produire les différentes protéines essentielles à la structure, à la fonction et à la croissance cellulaires.

Les gènes sont des segments d'acide désoxyribonucléique (ADN) présents dans chaque cellule, qui fournissent les informations nécessaires pour produire les protéines, destinées au bon fonctionnement de l'organisme. La thérapie génique va essayer de modifier les gènes qui sont déficients et fonctionnent mal. Il faut donc agir au sein de chaque cellule malade sans altérer les cellules saines. Le but recherché, complexe à atteindre, est donc la modification de la production des protéines.

La production de protéines commence dans le noyau de la cellule lorsque l'ADN est copié ou transcrit pour devenir un acide ribonucléique (ARN), dénommé "ARN messager". Des séquences particulières appelées "promoteurs" contrôlent le nombre de copies (transcription) des gènes et régulent l’expression génique. L'ARN messager migre alors hors du noyau de la cellule vers le cytoplasme, où il est traduit en protéine. Ce processus de transcription et de traduction aboutissant à la production de protéine par la cellule est appelé "expression génique".

La notion de thérapie génique est aujourd’hui davantage un principe général qu’une technique précise. Car les méthodes utilisées sont extrêmement diverses, selon que le traitement a pour but d’obtenir la production d’une protéine active, remplaçant une protéine manquante ou inactive (affections héréditaires), ou de lutter contre des maladies comme les cancers ou le sida. Les techniques de transport du gène à l’intérieur des cellules sont, elles aussi, très variées et peuvent être couplées à d‘autres stratégies, notamment vaccinales, ce qui rend encore plus compliquée la démarche utilisée.

 

Transfert des gènes thérapeutiques
La méthode des vecteurs : la vectorologie

Pour aller modifier les gènes malades, un gène thérapeutique doit être introduit dans les cellules cibles du patient. L'introduction du "gène médicament" à l'intérieur de la cellule cible requiert une sorte de cheval de Troie, le vecteur. Il constitue un élément clé du succès de la thérapie génique. Son rôle est décisif car il permet de contenir le gène d'intérêt, transférer le gène dans un nombre suffisant de cellules cibles, transporter le gène dans le noyau de la cellule, et permettre l'expression du gène et la production de protéines sur une période suffisante pour obtenir un effet thérapeutique.

On décrit deux types de vecteurs :

Les vecteurs les plus utilisés jusqu'à aujourd'hui sont des vecteurs viraux.
Au cours de l'évolution biologique, les virus ont acquis la capacité de migrer et de pénétrer dans les cellules cibles de certains organes et d'introduire leur ADN dans les noyaux de ces cellules. Par exemple, l'adénovirus, un des virus responsable notamment de rhino-pharingytes, pénètre efficacement dans les cellules pulmonaires. Dans le cas d’une thérapie génique, le virus utilisé est modifié et atténué afin de transférer le matériel génétique souhaité dans les cellules du patient sans entraîner chez celui-ci des réactions immunitaires non désirées. La difficulté est que le virus risque de s'attaquer à une grande variété de cellules cibles. Pour pouvoir utiliser les vecteurs en direction d'un type de cellule donné, les scientifiques cherchent à modifier la reconnaissance entre la particule virale et la surface cellulaire.

Les vecteurs non viraux, tels que des composés lipidiques, peuvent aussi être utilisés pour transférer des gènes dans des cellules. Aussi appelés vecteurs synthétiques, ils n'ont pas de risque de virulence puisque ce sont des particules inertes. Ils sont d'ailleurs de plus en plus utilisés, dans environ une étude de thérapie génique sur quatre. Des petites vésicules formées de lipides (des bulles de graisse), dénommées liposomes, servent alors de moyen de transport au gène médicament. Mais des inconvénients existent, principalement un problème d'efficacité : il faut au moins 100 000 molécules d'ADN par cellule cible pour qu'une seule séquence parvienne à pénétrer dans le noyau. Une telle concentration pose des problèmes de toxicité.

Le transfert de gène dans les cellules du patient peut être opéré soit

- in vivo (à l'intérieur de l'organisme) par l'administration directe au patient de la combinaison vecteur gène thérapeutique. Seule cette stratégie peut être envisagée dans des affections musculaires comme la myopathie, ou respiratoires comme la mucoviscidose.
- ex vivo (en dehors de l'organisme) en prélevant les cellules cibles sur le patient, en les cultivant dans des conditions de laboratoire appropriées, en les traitant avec la combinaison vecteur gène thérapeutique et enfin en les réimplantant dans le corps du patient. Cette méthode est surtout utilisée pour tenter de guérir des maladies du sang comme l’hémophilie, car il est assez facile d’agir ex vivo sur les cellules précurseurs des cellules sanguines, fabriquées dans la moelle osseuse. C’est d’ailleurs en utilisant ce principe que l’équipe du Professeur Fischer est parvenue à traiter par thérapie génique de jeunes enfants victimes d’un déficit immunitaire très rare, les bébés bulles.
Autres méthodes à l’essai

D’autres stratégies sont également explorées. L’une d’entre elles consiste à assurer la pénétration du gène dans les cellules en les soumettant à un choc électrique.

Une des directions de recherche consiste à fabriquer des organoïdes (de petits organes). Il s’agit en quelque sorte de néo-organes formés de cellules traitées par thérapie génique que l’on implante en petits amas à l’intérieur du péritoine recouvrant les organes digestifs. Peu à peu, les cellules implantées se multiplient et fabriquent la protéine manquante, qui passe alors dans la circulation sanguine et exerce ses effets à distance. Cette technique a été expérimentée par l’équipe d’Yves Beuzard à l’Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm) dans une maladie sanguine (la bêta-thalassémie) responsable d’anémie. L’objectif des chercheurs est de transférer dans les cellules un gène codant l’érythropoïétine (EPO) de façon à corriger l’anémie.

Dans le traitement de cancers, les chercheurs emploient volontiers des techniques "suicides" qui bloquent la multiplication des cellules tumorales en les détruisant, ou des méthodes qui tendent à stimuler les défenses de l'organisme contre le cancer.

Une autre méthode est à l’essai. Il s’agit de créer un chromosome artificiel qui pourrait être utilisé comme vecteur génétique. La méthode, qui en est encore à ses balbutiements, est développée pour la production d'animaux transgéniques et est à l’essai pour la thérapie génique sur des cellules non reproductrices. En mai 2001, des chercheurs australiens du Murdoch Children’s Research Institute de Melbourne annonçaient la création de chromosomes humains artificiels et miniaturisés. Ils ont réussi à créer un chromosome de taille suffisamment minuscule pour être implanté dans une cellule mais assez grand pour supporter le matériel génétique nécessaire pour agir adéquatement une fois implanté dans la cellule.

 

Un essai concret : "les bébés bulles"
En 1993, le Pr Alain Fischer (Inserm, Hôpital Necker, Paris) met au point un traitement par thérapie génique pour les enfants atteints d’un déficit immunodéficitaire. Ce grave déficit immunitaire héréditaire obligeait les bébés atteints à vivre dans une "bulle" stérile pour éviter les microbes, d'où l'expression de « bébés-bulles ». 
Sept ans plus tard, l'équipe du Pr Alain Fischer et du Dr Marina Cavazzana-Calvo annonce le succès du traitement : deux très jeunes enfants atteints d'un déficit immunitaire sévère rare et traités par thérapie génique sont considérés guéris et vivent à domicile sans aucun traitement. Cela signifie que le gène malade inactif a été remplacé avec succès, dans les propres cellules de moelle osseuse de l'enfant malade, par une copie normale du gène. Ce "gène médicament" a été véhiculé par un rétrovirus humain inoffensif. C'est le premier essai de thérapie génique concluant.

Mais en octobre 2002, le Pr. Alain Fischer annonce que l'un des dix enfants traités par thérapie génique a un excès de lymphocytes T (globules blancs) dans le sang qui s'apparente à une leucémie, puis un second trois mois plus tard. A cette époque, 47 essais cliniques de thérapie génique et cellulaire étaient autorisés par l'Afssaps. Celui du Pr Fischer était le seul de son type. 

Dans le monde, ce sont environ 3 500 malades qui ont bénéficié d' essais cliniques de thérapie génique. Selon un rapport rédigé en 2001 par les Académies de Médecine et de pharmacie, 500 essais cliniques seraient en cours aux Etats-Unis soit 80 % de l'ensemble mondial. Position largement dominante, loin devant le Royaume Uni (8 %), la France, le Canada et l'Allemagne ( environ 2% pour chacun de ces pays). La majorité des essais concernent les cancers, devant les maladies héréditaires puis les pathologies infectieuses ou cardio-vasculaires.

La thérapie génique a suscité, à l'origine, de grands espoirs. Mais, les difficultés de mise au point ont freiné considérablement sa mise en pratique. Considérant que la thérapie génique comporte des risques, certains chercheurs réclament un moratoire, afin de prendre le recul nécessaire avant la poursuite des études.

Dans ce contexte, nombreux sont les chercheurs qui préfèrent se tourner vers la thérapie cellulaire via l'usage des cellules souches en pleine émergence.