Utilisation des modèles humaines pour comprendre et traiter des maladies rétiniennes héréditaires
La rétine est le tissu récepteur de la lumière qui tapisse le fond de l’œil. Les maladies rétiniennes héréditaires sont caractérisées par une dégénérescence des deux couches cellulaires de la rétine postérieure : les photorécepteurs, les cellules réceptrices de la lumière et leur tissu de soutien, l’épithélium pigmentaire rétinien.
Cette dégénérescence donne lieu à une perte progressive de la vision et dépend du type de photorécepteur atteint en premier : perte de vision périphérique si ce sont les bâtonnets, l’exemple le plus fréquent est la rétinite pigmentaire ; perte de vision centrale si ce sont les cônes.
Ces maladies sont dues à des mutations dans plus de 270 gènes différents, donc chacune est unique et présente ses propres challenges pour le développement de traitement.
Afin d’étudier ces maladies nous développons des modèles rétiniens. Pour ce faire, nous prenons un petit morceau de peau de patient que nous cultivons. Ensuite, nous traitons les cellules de peau avec un cocktail de facteurs bien connu afin de leur faire perdre leur caractéristique de peau et devenir des cellules souches avec une capacité de devenir tout type cellulaire. Nous les différencions en cellules rétiniennes, soit de l’épithélium pigmentaire soit des organoïdes rétiniens, des petits structure tri-dimensionnelles contenant une couche de photorécepteurs. Par la suite, comme ces modèles rétiniens contiennent le défaut génique du patient, nous pourrions les utiliser pour mieux comprendre la physiopathologie de la maladie et pour tester l’efficacité des nouveaux traitements. La stratégie thérapeutique la plus avancé pour les maladies rétiniennes est le remplacement génique, qui consiste à remettre dans une cellule une copie saine du gène muté ou absent.
La limitation de cette approche et que le véhicule utilisé est trop petit pour des gènes au-dessus d’une certaine taille. Un bon exemple est le gène USH2A, qui est le plus grand gène responsable de rétinite pigmentaire mais aussi le plus fréquent.
Des mutations dans USH2A donne soit une rétinite pigmentaire isolée, soit une forme syndromique qui s’appelle le syndrome d’Usher de type 2. Ce syndrome associe la perte visuelle avec une perte auditive, un double handicap dévastateur pour les patients. A cause de sa fréquence, il est indispensable de développer une thérapie pour ce gène. Pour relever ce défi nous avons fait recours à une alternative au remplacement génique, l’édition génomique par CRISPR/Cas9. Ce système est analogue à de petits ciseaux moléculaires et permet de couper l’ADN au niveau d’une mutation et de changer la séquence (équivalent en quelque sorte à effacer une faute d’orthographe et de réécrire correctement le mot).
USH2A est un bon candidat pour cette approche car il a des mutations récurrentes qui sont trouvées chez plusieurs patients. Comme preuve de principe, nous avons donc généré des cellules souches d’un patient porteur de mutation récurrente qui présente une rétinite pigmentaire et un autre patient qui présente un syndrome d’Usher. Nous avons ensuite introduit notre système de correction génomique dans ces cellules souches de ces patients afin de corriger ou « effacer » les mutations cibles.
Nous avons ensuite différencié les cellules souches en organoïdes rétiniens des patients « corrigés » (traités par le système de correction des variants pathogènes), des patients « non-corrigés » (non traités), ainsi que des individus sains (les contrôles).
Nous avons ainsi pu étudier les photorécepteurs des patients avant et après correction et les comparer avec les photorécepteurs de sujets contrôles. Nos résultats en instance d’être publiés ont montré de façon très étonnante et intéressante que l’aspect ou la morphologie des photorécepteurs est différente s’il s’agit de
mutations USH2A donnant lieu à une rétinite pigmentaire isolée ou à un syndrome de Usher.
De plus, nous avons montré que dans les deux cas, nous avions pu corriger efficacement et spécifiquement les mutations USH2A ainsi ciblées. Ainsi, les organoïdes corrigés pour des mutations USH2A sont semblables aux organoïdes contrôles (indemnes de pathologie).
Notre équipe a ainsi clairement démontré que la correction génique est efficace et peut être dès lors une nouvelle approche thérapeutique. Nos résultats ont donc beaucoup d’implications car, pour la première fois, une équipe de recherche a pu regarder finement les modifications dans la rétine humaine et déceler des différences en fonction des mutations USH2A.
De plus, ces différences d’aspects des photorécepteurs nous fournissent des critères d’évaluation pour étudier, classer et comprendre d’autres mutations USH2A en recourant aux organoïdes. Nous pourrions ainsi aider à résoudre des impasses diagnostic des patients. Ceci est vital car chaque patient a besoin d’avoir un diagnostic moléculaire clair afin qu’ils puissent être inclus dans des essais clinique en cours ou futurs. Nous n’aurions pas pu avancer autant dans nos recherches au cours de ces derniers quatre années sans le soutien indispensable de vaincre Usher 2. Nous remercions vivement tous les donateurs qui ont participé à nos travaux. Vasiliki Kalatzis Équipe Vision Institut des Neuroscience de Montpellier
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