Thérapie cellulaire
Sous titre
Greffer des cellules souches pour soigner durablement
        

La thérapie cellulaire consiste à greffer des cellules afin de restaurer la fonction d’un tissu ou d’un organe. L’objectif est de soigner durablement le patient grâce à une injection unique de cellules thérapeutiques. Ces cellules sont obtenues à partir de cellules souches pluripotentes
cellules souches pluripotentes
Cellules capables de se différencier en n'importe quel type de cellulaire.
(pouvant donner tous types de cellules) ou multipotentes (pouvant donner un nombre limité de types de cellules) provenant du patient lui-même ou d’un donneur. De nombreuses approches de thérapie cellulaire sont en cours de développement. Quelques-unes sont en outre déjà validées.
       

TEMPS DE LECTURE 20 min 
DERNIÈRE MISE À JOUR 01.04.15 
DIFFICULTÉ 3 sur 5
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Dossier réalisé en collaboration avec Marc Peschanski, directeur de l’Institut des cellules souches pour le traitement et l'étude des maladies monogéniques (I-Stem, unité Inserm 861, Genopole d'Évry), et Christian Jorgensen, directeur de l’Institut de médecine régénératrice et de biothérapies (unité Inserm 844) et coordinateur de la plateforme nationale de thérapie cellulaire ECellFrance au CHU de Montpellier.

Comprendre les problématiques associées à la thérapie cellulaire

Les différentes sortes de cellules souches

Laboratoire de culture cellulaire, observation de cellules souches embryonnaires humaines au microscope. Centre d'étude des cellules souches (CECS) © Inserm, F. Guénet

Plusieurs sortes de cellules souches sont utilisées pour obtenir des cellules différenciées et fonctionnelles adaptées à la thérapie cellulaire. Ces différents types de cellules partagent toutefois deux propriétés : celle de s’autorenouveler indéfiniment, offrant un stock illimité de matériel, et celle de pouvoir donner naissance à plusieurs types cellulaires.
Les cellules souches pluripotentes
Les cellules souches pluripotentes peuvent donner tous les types de cellules de l’organisme. Il peut s’agir de :
*         cellules souches embryonnaires prélevées sur des embryons de 5 à 7 jours,
*         cellules souches pluripotentes induites (IPS pour Induced Pluripotent Stem cells) prélevées chez des adultes et reprogrammées en cellules pluripotentes par génie génétique.
Les chercheurs savent aujourd’hui obtenir la différenciation des cellules pluripotentes en plusieurs types cellulaires, comme des cellules de la rétine ou de la peau. Chaque type cellulaire est obtenu grâce à un cocktail de facteurs de croissance et de différenciation spécifique, dont la recette est complexe et longue à mettre au point. Pour certains types cellulaires, comme les cellules musculaires squelettiques, le cocktail nécessaire n’a pas encore été découvert.


MOOC côté cours : Qu'est-ce qu'une cellule souche?

Les cellules souches multipotentes
La thérapie cellulaire peut également être réalisée avec des cellules souches multipotentes qui peuvent se différencier en un nombre limité de types cellulaires.
Les plus utilisées sont les cellules souches mésenchymateuses, présentes dans tout l’organisme au sein du tissu adipeux
tissu adipeux
Tissu contenant les adipocytes, cellules spécialisées dans le stockage de la graisse.
, de la moelle osseuse, des tissus de soutien des organes, mais également au sein des os, des cartilages, des muscles...  Ces cellules souches sont particulièrement faciles à prélever dans le tissu adipeux ou la moelle osseuse. Elles peuvent donner naissance à des cellules cartilagineuses (chondrocytes
chondrocytes
Cellule qui synthétise les composants du cartilage, comme le collagène.
), osseuses (ostéoblastes
ostéoblastes
Cellule permettant la formation de l’os.
), graisseuses (adipocytes
adipocytes
Cellule du tissu adipeux, spécialisée dans le stockage de la graisse.
), à des fibres musculaires (myocytes), des cardiomyocytes… Elles secrètent, en outre, des facteurs de croissance favorables aux cellules environnantes et sont parfois utilisées exclusivement pour cette propriété. Elles produisent également des facteurs anti-inflammatoires qui entrainent une immunosuppression locale et favorisent la fonction de cellules régulatrices de l’immunité. Ces propriétés limitent l’inflammation locale et protègent, a priori, contre le rejet de greffe.
D’autres cellules multipotentes peuvent être utilisées en thérapie cellulaire, comme les cellules souches cutanées. Ces dernières sont utilisées depuis les années 80 pour reconstituer les différentes couches de l’épiderme et greffer les grands brûlés. Les cellules souches de l'œil, provenant du limbe (en périphérie de la cornée), permettent, quant à elles, de réparer des lésions de la cornée. Enfin, les cellules souches hématopoïétiques issues de la moelle osseuse sont à l’origine de toutes les cellules du sang : en cas de cancer hématologique, elles permettent de reconstituer un stock de cellules sanguines saines chez le patient, après avoir détruit ses propres cellules malades par chimiothérapie. Cette intervention se pratique depuis les années 70.

Le sang de cordon également riche en cellules souches
Le sang de cordon ombilical contient des cellules souches hématopoïétiques naïves sur le plan immunitaire, et donc très bien tolérées en cas de greffe. Le sang de cordon est utilisé pour traiter des hémopathies malignes comme les leucémies ou des lymphomes
lymphomes
Cancer du système lymphatique qui se développe aux dépens de lymphocytes.
, ou encore des maladies génétiques comme l'anémie de Fanconi. Il offre une alternative sérieuse à la greffe de moelle en l’absence de donneur compatible. Toutefois, le nombre de cellules thérapeutiques récupérées par cordon est faible.
La conservation de sang placentaire n’est autorisée en France que pour soigner d’autres patients, de façon anonyme et gratuite. Le réseau français du sang placentaire (RFSP) coordonne la collecte et la conservation du sang de cordon, grâce à un réseau de maternités partenaires couvrant plus du quart des naissances en France. Les femmes qui acceptent de donner ce produit sanguin à l’occasion de la naissance de leur enfant, le font de manière altruiste afin d’aider des patients qu’elles ne connaissent pas, atteints de maladies mortelles du sang. A partir du quatrième mois de grossesse, si la mère est éligible, elle peut donner son consentement. Le prélèvement a lieu dans les minutes qui suivent l’accouchement lorsque le cordon ombilical vient d’être coupé et que le placenta est encore dans l’utérus. Le sang est ensuite congelé et conservé dans une banque en vue de son utilisation ultérieure.

Obtenir des cellules thérapeutiques

L’indication d’une thérapie cellulaire définit le plus souvent le choix des cellules souches à utiliser. Ainsi, les cellules souches embryonnaires se différencient spontanément en cellules de la rétine et sont donc particulièrement adaptées à la mise au point de traitements de maladies affectant cet organe. Pour traiter l’arthrose, le choix se porte plus spontanément vers les cellules mésenchymateuses, capables de donner des cellules de cartilage.
Des laboratoires détiennent des lignées de cellules souches et collaborent avec les équipes qui cherchent à développer des thérapies cellulaires. Toute la difficulté est de mettre au point le milieu de culture permettant d’orienter les cellules souches vers le type cellulaire désiré de façon très homogène, avec la garantie de leur stabilité après l’implantation. Une seule cellule restée indifférenciée se renouvellerait indéfiniment dans l’organisme du patient la recevant, risquant de provoquer un cancer. Une fois, ce milieu de culture adapté obtenu, les laboratoires doivent adapter leur procédure aux normes de bonnes pratiques de production (ou "GMP" pour Good Manufacturing Practices) et de conservation, afin d’obtenir des cellules thérapeutiques de "grade clinique". C’est la condition sine qua non pour que ces cellules soient agréées par les autorités de santé et que des essais cliniques puissent être menés chez l’Homme.
Dans certaines indications, les cellules souches produites pour la thérapie cellulaire peuvent être modifiées génétiquement par thérapie génique.

La thérapie cellulaire, un traitement "one shot"
Un traitement unique pour un coût qui paraît raisonnable : c’est ce qui semble se dessiner avec la thérapie cellulaire. Les coûts de production des cellules thérapeutiques sont en effet amenés à diminuer avec l’automatisation des processus. A partir de 750 000 cellules souches embryonnaires décongelées, il est aujourd’hui possible de créer une banque de 325 millions de kératinocytes (cellule majoritaire de l'épiderme) en quatre mois, sachant qu’il en faut environ 500 000 pour traiter un patient. Ce seuil devrait être décuplé dans les années à venir. Actuellement, le coût d’un médicament de thérapie cellulaire est estimé entre 10 000 à 20 000 euros. Et contrairement aux médicaments courants, une administration unique suffit pour traiter le patient.

Le problème de la compatibilité donneur-receveur

Coloration au rouge alizarine de cellules souches mésenchymateuses différenciées en ostéoblastes. Les ostéoblastes sont les cellules responsables de la formation osseuse. © Inserm, D. Noël
Le prélèvement des cellules souches utilisées en thérapie cellulaire peut être réalisé sur le patient lui-même. Il est alors dit autologue et les cellules thérapeutiques seront parfaitement tolérées par le patient sur le plan immunitaire. L’utilisation de cellules autologues est possible lorsqu’on a recours à des cellules souches multipotentes ou à des cellules IPS. Point faible de cette solution, elle allonge les délais de traitement par rapport à l’utilisation de cellules thérapeutiques prêtes à l’emploi issue de banques.

Lorsque les cellules souches thérapeutiques sont prélevées chez une autre personne que le patient, elles sont dites allogènes.  Leur utilisation peut poser des problèmes de tolérance immunitaire : les cellules du donneur peuvent être reconnues par le système immunitaire du patient comme des éléments étrangers et être éliminées. Des rejets de greffe peuvent donc théoriquement avoir lieu. En cas de greffe de moelle, par exemple, le patient receveur doit suivre un traitement immunosuppresseur pour éviter ce rejet.
Concernant l’utilisation de cellules IPS allogènes, les chercheurs anticipent ce problème en créant actuellement des banques de cellules marquées selon leur profil immun (HLA
HLA
Les protéines HLA, situées à la surface des cellules, permettent au système immunitaire de distinguer les cellules de l’organisme des cellules étrangères.
), de manière à pouvoir choisir des cellules thérapeutiques compatibles avec le profil des patients receveurs. Il s’agit d’un gros travail, mis en œuvre via des collaborations internationales et coordonné par l’Alliance GAIT (Global Alliance for IPS Therapy).  L’Inserm y participe.
Avec les cellules souches embryonnaires, le problème de la compatibilité donneur-receveur est moins aigu : ces cellules paraissent en effet faiblement immunogènes

immunogènes
Qui induit une réaction immunitaire.
et leur utilisation ne nécessite a priori qu’un traitement immunosuppresseur transitoire. Néanmoins, ce point crucial est suivi de près dans le cadre des essais cliniques en cours. Si l’immunogènicité de ces cellules est plus importante que prévue et nécessite un traitement immunosuppresseur prolongé, voire à vie, cela pourrait remettre en cause leur intérêt dans des indications qui ne sont pas majeures.
Quant aux cellules souches mésenchymateuses couramment utilisées dans les essais actuels, elles expriment faiblement les marqueurs HLA et, de plus, secrètent des facteurs immunosuppresseurs qui limitent les réactions immunitaires contre le greffon. Aucun traitement immunosuppresseur exogène n’est donc nécessaire lorsqu’on utilise des cellules souches mésenchymateuses allogènes. Toutefois, avant une implantation, les chercheurs vérifient que le patient receveur n’exprime pas d’anticorps contre le système HLA du donneur.


Inserm

Etat de la recherche : Vers la peau universelle


Les enjeux de la thérapie cellulaire – essais cliniques

Les essais cliniques en cours à partir de cellules souches embryonnaires
Une société de biotechnologie américaine (Ocata Therapeutics) utilise des cellules souches embryonnaires humaines différenciées en cellules de la rétine pour lutter contre la DMLA et différenciées en cellules épithéliales pigmentaires de la rétine pour lutter contre la dystrophie maculaire de Stargardt. Dans les deux cas, des essais de phase I et II sont en cours pour évaluer la sécurité de cette approche et évaluer l’effet thérapeutique. Les premiers résultats sont modestes, mais positifs. Un autre essai se prépare dans la DMLA, piloté par The London Project to Cure Blindness en partenariat avec un laboratoire pharmaceutique (Pfizer). L’idée est la même : développer des cellules de la rétine à partir de cellules souches embryonnaires pour les injecter à des patients de plus de 50 ans souffrant de cette baisse d’acuité visuelle.

Sur le campus du Génopole d’Evry, des chercheurs du laboratoire I-Stem (unité Inserm 861) travaillent en étroite collaboration avec l’Institut de la vision (unité Inserm 968) et l’AFM-Téléthon sur d’autres applications de thérapie cellulaire se fondant sur l’utilisation de cellules souches embryonnaires humaines. Ce laboratoire développe notamment l’utilisation de cellules souches embryonnaires humaines différenciées en kératinocytes dans le traitement des ulcères cutanés associés à une maladie génétique, la drépanocytose. Les travaux précliniques actuellement conduits visent à vérifier la biodistribution des cellules injectées et l’absence de risque tumorigène.

Dans le domaine de la cardiologie, une équipe de l’hôpital européen Georges Pompidou (unité Inserm 970) a pratiqué en octobre 2014 une greffe de cellules cardiaques dérivées de cellules souches embryonnaires humaines, selon un procédé développé par des chercheurs de l’hôpital Saint-Louis (unité Inserm 1160). Dix semaines après, l’état de la patiente, une femme âgée de 68 ans atteinte d’insuffisance cardiaque sévère, s’était nettement amélioré, sans complication apparente. Autre maladie ciblée par ce type d’approche : le diabète de type 1. Une autre société de biotechnologie américaine (ViaCyte) prépare un essai clinique se fondant sur l’utilisation de cellules de pancréas productrices d’insuline obtenues à partir de cellules souches embryonnaires. Les cellules à greffer sont encapsulées dans un disque sophistiqué : ce dispositif permet à l’insuline et au glucose de diffuser, mais protège le greffon d’une réaction immune de l’hôte. Les résultats précliniques sont encourageants. L’objectif est de restaurer la production d’insuline à long terme chez les patients.

Les essais cliniques en cours à partir de cellules IPS
Les cellules IPS sont peu utilisées en thérapie cellulaire, en raison de l’étape de reprogrammation dont la sécurité pose question. Si les essais cliniques menés avec les cellules souches embryonnaires s’avèrent concluants, notamment sur le plan de la tolérance immunitaire, il y a peu de chances que les cellules IPS soient plus largement utilisées à l’avenir. Si en revanche, les cellules souches embryonnaires sont finalement plus immunogènes que prévu, l’utilisation de cellules IPS autologues connaîtra probablement un essor.
Un essai clinique utilisant des cellules IPS est néanmoins en cours au Japon, dans le traitement de la DMLA humide, forme quasi exclusive de DMLA dans le pays. Les cellules thérapeutiques sont prélevées chez les patients (cellules autologues), reprogrammées puis redifférenciées en cellules de la rétine, et finalement réinjectées aux patients. Une dizaine de patients seront traités dans le cadre de cet essai visant à évaluer la sécurité et la faisabilité de cette approche.
En France, INGESTEM, une infrastructure nationale coordonnée par l'Inserm et labellisée par le plan Investissements d'avenir 2012-2019, réunit cinq équipes de recherche pionnières dans le domaine de la biologie des cellules IPS et de l'ingénierie tissulaire. Leur objectif est d'utiliser les techniques de reprogrammation cellulaire pour générer des modèles de pathologies humaines et de médecine régénérative.

Inserm

Les essais cliniques en cours à partir de cellules souches mésenchymateuses
Plus de 350 essais cliniques de thérapie cellulaire utilisant des cellules mésenchymateuses sont en cours dans le monde. Dans un tiers d’entre eux, les cellules thérapeutiques utilisées sont des cellules autologues. Les indications testées sont extrêmement variées en raison des capacités de ces cellules à se différencier en différents types cellulaires et à produire des facteurs de croissance et d’immunosuppression. Des essais concernent la rhumatologie (arthrose, polyarthrite rhumatoïde), des dégénérescences musculaires (myopathies), la cardiologie (accident vasculaire cérébrale, infarctus du myocarde, ischémie
ischémie
Diminution de l'apport sanguin artériel à un organe, entraînant une baisse de l'oxygénation de ces tissus et donc la perturbation, voire l'arrêt, de sa fonction.
des membres inférieurs), le diabète, des maladies auto-immunes (lupus), le rejet de greffe...
Au CHU de Montpellier, l’essai ADIPOA est en cours dans le traitement de l’arthrose modérée à sévère. Il est conduit auprès de 18 patients qui reçoivent une injection unique de cellules souches mésenchymateuses directement dans l’articulation. Trois doses différentes de cellules sont testées. Les premiers résultats montrent une réponse chez 80% des sujets, avec un gain de fonctionnalité et une baisse de la douleur neuf mois après l’injection. Un essai de phase II devrait être lancé d’ici la fin de l’année 2015. Il inclura 150 patients répartis en trois groupes : deux groupes de 50 patients chacun qui recevront une injection de cellules souches à des doses différentes et un groupe de 50 patients témoins qui ne recevront pas d’injection de cellules souches.


Inserm


Squelette et Mouvement – Interview - 4 min - vidéo extraite de la série POM Bio à croquer – 2013
Des travaux suggèrent que les cellules souches mésenchymateuses peuvent favoriser la formation de nouveaux vaisseaux sanguins, sans toutefois pouvoir se différencier en cellules de vaisseaux sanguins. Cet effet serait dû à la production de facteurs de croissance qui favorisent localement le développement de cellules. Cette propriété justifie des travaux dans le domaine cardiovasculaire, visant à favoriser la croissance des tissus lésés après un infarctus du myocarde, un accident vasculaire cérébral ou une artériopathie des membres inférieurs. Un certain nombre d’essais cliniques précoces sont en cours dans ces indications. Une étude de phase II dans l’AVC ischémique est ainsi en cours à l’hôpital de San Diego (Etats-Unis), avec des cellules souches mésenchymateuses allogéniques produites par la société Stemedica. Une autre étude est menée en Corée (au Samsung medical center), avec des cellules souches mésenchymateuses autologues.
Un essai de phase II démarre, par ailleurs, à l’Institut de recherche de l’hôpital d’Ottawa (Canada), dans la sclérose en plaques. Il vise à évaluer le bénéfice des propriétés neuroprotectrices des cellules souches mésenchymateuses autologues. A l’hôpital de Boston et à la Mayo Clinic (Rochester, Etats-Unis), un autre essai de phase II cible la sclérose latérale amyotrophique, toujours avec des cellules souches mésenchymateuses autologues.

Un réseau national d’expertises complémentaires
En France, au CHU de Montpellier, il existe une plateforme nationale de thérapie cellulaire fondée sur l’utilisation des cellules souches mésenchymateuses adultes : ECELLFRANCE. Son objectif est d’harmoniser et d’optimiser les étapes nécessaires au développement des cellules souches médicament et de la médecine régénératrice. Elle propose à toute équipe académique ou industrielle d’accélérer son programme de R&D depuis la validation du projet jusqu’aux essais cliniques de phase I et II.

Les thérapies cellulaires "validées"
Des traitements par thérapie cellulaire sont d’ores et déjà autorisés par les autorités de santé :
*         L’utilisation de cellules souches cutanées pour reconstituer des feuilles d’épiderme en laboratoire et les greffer chez des grands brulés est pratiquée depuis les années 70.
*         L’administration de cellules souches hématopoïétiques (greffe de moelle osseuse) est utilisée dans le traitement d’hémopathies malignes depuis les années 80.
*         Au Canada, la perfusion de cellules souches mésenchymateuses allogéniques est autorisée pour lutter contre la maladie du greffon contre l’hôtemaladie du greffon contre l’hôteComplication grave qui survient suite à une greffe de moelle osseuse, lorsque les cellules immunitaires du donneur se mettent à attaquer l’organisme du receveur.

chez l’enfant (GvHD).
*         En Corée, l’injection de cellules souches mésenchymateuses allogéniques est autorisée dans l’arthrose depuis 2013.
*         En Europe, Holoclar est le premier médicament de thérapie cellulaire à avoir reçu une autorisation de mise sur le marché (en février 2015). Il est indiqué en cas de brûlure ou de lésions de la cornée. Il repose sur le prélèvement de cellules souches limbiques (en périphérie de la cornée) chez le patient et leur différenciation ex vivo en cellules épithéliales de la cornée destinées à être réimplantées.

Et demain

Neurones dérivés de cellules souches induites à la pluripotence à partir de prélèvements réalisés chez des patients atteints de progeria. L’ADN est marqué en bleu, les neurones en vert (marquage de la protéine Tuj1). Le marquage de la lamine A devrait être en rouge, mais il est totalement absent dans cette population cellulaire. © Inserm, X. Nissan
Les indications de la thérapie cellulaire sont innombrables et les promesses sont réelles dans de nombreux domaines. Des champs cliniques comme celui de maladies neurodégénératives (maladies de Parkinson ou d’Alzheimer) ou des dégénérescences musculaires (myopathie de Duchenne) pourraient être concernés si les chercheurs parviennent à produire différents sous-types de neurones en quantité importante et des cellules musculaires squelettiques. Et comment ne pas également imaginer la possibilité de produire des cellules sanguines, y compris des plaquettes
plaquettes
Aussi appelées thrombocytes, ces cellules du sang jouent un rôle primordial dans la coagulation.
, en quantité illimitée pour couvrir les besoins en sang des hôpitaux ? Toutes les hypothèses sont désormais permises.

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Identification de marqueurs précoces de maladies neurodégénératives chez des personnes à risque
COMMUNIQUÉ | 12 DÉC. 2017 - 15H32 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE



Une étude promue par l’AP-HP a montré pour la première fois que des individus asymptomatiques risquant de développer une dégénérescence fronto-temporale (DFT) ou une sclérose latérale amyotrophique (SLA), car porteurs de la mutation c9orf72, présentent des altérations cognitives, anatomiques et structurelles très précoces, avant l’âge de 40 ans.
L’identification de ces marqueurs avant l’apparition des symptômes de la maladie est une découverte majeure car de tels marqueurs sont essentiels pour la mise au point d’essais thérapeutiques et le suivi de leur efficacité.
Cette étude menée à l’Institut du cerveau et de la moelle épinière – Inserm / CNRS / UPMC – à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière AP-HP, par le Dr Isabelle Le Ber, Anne Bertrand et Olivier Colliot (chercheur CNRS),  a bénéficié d’un financement dans le cadre du programme de recherche translationnelle en santé (PRT-S).
Ses résultats ont été publiés le 02 décembre 2017 dans JAMA Neurology.

Les dégénérescences fronto-temporales (DFT) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA) sont des maladies neurodégénératives pouvant avoir une cause génétique commune, dont la plus fréquente est une mutation du gène c9orf72. Certains développements précliniques ciblant ce gène offrent des perspectives thérapeutiques encourageantes. Afin de pouvoir tester l’efficacité de ces thérapeutiques potentielles, l’identification de marqueurs pour détecter l’apparition des lésions au stade précoce et suivre l’évolution de la maladie est indispensable.
En effet, il est maintenant établi que les maladies neurodégénératives causent des modifications biologiques et morphologiques plusieurs années avant l’apparition des premiers symptômes de la maladie. Ces stades pré-symptomatiques représentent probablement la meilleure fenêtre d’intervention thérapeutique pour stopper le processus neurodégénératif avant qu’il ne cause des dommages irréversibles au niveau du cerveau. L’objectif de ce travail est donc d’identifier des marqueurs du début du processus lésionnel, de la conversion clinique, c’est-à-dire de l’apparition des premiers symptômes cliniques et de la progression de la maladie.

Cette étude multimodale a été réalisée à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière, AP-HP, sur une large cohorte de 80 personnes asymptomatiques porteuses de la mutation c9orf72, donc à risque de développer une DFT ou une SLA dans quelques années. Ces personnes ont été suivies pendant 36 mois (analyses neuropsychologiques, structurelles et micro-structurelles de la substance blanche du cerveau, du métabolisme cérébral, examens biologiques et cliniques) afin d’identifier des marqueurs cliniques, biologiqu

Les résultats de cette étude ont montré pour la première fois des altérations cognitives et structurelles très précoces chez des sujets de moins de 40 ans, qui sont détectables en moyenne 25 ans avant le début des symptômes. Des troubles praxiques (difficultés dans la réalisation de certains gestes) apparaissent de façon précoce. Ce ne sont pas des symptômes classiques des DFT, et l’une des hypothèses est qu’ils pourraient être dus à une modification précoce du développement de certaines régions cérébrales, peut-être liée à la mutation. De façon intéressante, des altérations de la substance blanche du cerveau, détectées précocement par l’IRM, prédominent dans les régions frontales et temporales, les régions cibles de la maladie, et pourraient donc constituer l’un des meilleurs biomarqueurs de la maladie. Dans son ensemble, cette étude apporte une meilleure compréhension du spectre de la maladie causée par des altérations de c9orf72.

La mise en évidence de biomarqueurs à des stades très précoces est un premier pas vers le développement d’outils nécessaires à l’évaluation de nouveaux traitements. En effet, afin de prévenir l’apparition de la maladie il est nécessaire d’administrer des médicaments aux stades présymptomatiques et donc de développer des outils qui permettent de savoir quand commencer le traitement et de mesurer son efficacité.

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Un outil pour prédire le déclin cognitif dans la maladie de Parkinson 10 ans après son apparition

COMMUNIQUÉ | 29 JUIN 2017 - 14H21 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE


Une étude internationale à laquelle ont participé des médecins de l’AP-HP et des chercheurs de l’Inserm, de l’UPMC, et du CNRS au sein de l’ICM s’est penchée sur l’identification d’un score clinico-génétique prédictif du déclin cognitif chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Le déclin cognitif est une des caractéristiques les plus handicapantes qui se manifeste chez certains patients au cours de la maladie de Parkinson. Pouvoir prédire son apparition dix ans après le déclenchement de la maladie représente un intérêt majeur pour la prise en charge et la mise en place d’essais cliniques ciblés pour ces patients.
Cette étude, publiée dans The Lancet Neurology et financée notamment par les NIH, associe des équipes américaines de  la Harvard Medical School et de Brigham and women’s hospital (Boston).

Après quelques années de vie avec la maladie de Parkinson, les patients peuvent souffrir de déficits des fonctions cognitives, en plus des troubles du mouvement qui caractérisent la maladie. Dans cette étude, les chercheurs ont construit un algorithme pour identifier les patients les plus sujets au déclin cognitif. Il a été conçu à partir des données cliniques et génétiques issues de 9 cohortes de patients atteints de la maladie de Parkinson en Europe et en Amérique du Nord, soit près de 3200 patients suivis pendant 30 ans, de 1986 à 2016.

En France, la cohorte DIG-PD promue par l’AP-HP et coordonnée par le Pr Jean-Christophe Corvol du Département de Neurologie et responsable du Centre d’Investigation Clinique à l’hôpital de la Pitié Salpêtrière, est issue du projet, appelé « Interaction gène/médicament et maladie de Parkinson – DIG-PD ». La cohorte française a suivi plus de 400 patients annuellement pendant 6 années.
Plusieurs facteurs ont été pris en compte et analysés. L’âge de déclenchement de la maladie, la sévérité motrice et cognitive, le niveau d’éducation, le sexe, la dépression ou encore la mutation du gène de la β-glucocérébrosidase s’avèrent être les prédicteurs les plus importants du déclin cognitif et ont été ajoutés au modèle prédictif développé par les chercheurs. L’étude révèle également que l’éducation aurait un rôle dans la survenue du déclin et que ce facteur serait associé à une « réserve cognitive » dont les patients disposeraient.

A partir de ces données, le score clinique développé par les chercheurs prédit de manière précise et reproductible l’apparition des troubles cognitifs dans les 10 ans qui suivent le déclenchement de la maladie. Il a été mis au point grâce à des analyses génétiques et cliniques issues des 9 cohortes, soit plus de 25 000 données associées analysées.
Cet outil représente un intérêt majeur pour le pronostic du déclin cognitif chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Il pourrait également permettre d’identifier de manière plus précise les patients à haut risque de développer de tels troubles pour leur permettre d’anticiper une prise en charge adaptée ou de participer à des essais cliniques ciblés.

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Horloge biologique : à chaque organe, son rythme

COMMUNIQUÉ | 08 FÉVR. 2018 - 20H00 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)
NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE

Une équipe de chercheurs de l’Inserm dirigée par Howard Cooper (Unité Inserm 1208 ” Institut cellule souche et cerveau”) en collaboration avec des collègues américains fournit pour la première fois une cartographie inédite de l’expression des gènes, organe par organe, et selon le moment de la journée ; un travail colossal commencé il y a dix ans et qui a nécessité deux ans d’analyse. Ces résultats publiés dans Science montrent combien il est important de tenir compte de l’horloge biologique pour administrer les médicaments au bon moment afin d’améliorer leur efficacité et d’en réduire les effets indésirables. Les chercheurs préparent désormais un atlas qui sera disponible pour l’ensemble de la communauté.

Environ deux tiers des gènes codant pour des protéines sont exprimés de façon cyclique au cours des 24 heures avec des pics en matinée et en début de soirée. Néanmoins, cette expression varie beaucoup d’un tissu à l’autre confirmant que, en plus de l’horloge centrale interne, chaque organe exprime sa propre horloge. Une équipe Inserm le prouve pour la première fois chez une espèce diurne et fournit une cartographie spatio-temporelle inédite de l’expression circadienne des gènes pour l’ensemble des organes. Ces travaux marquent une avancée majeure dans le domaine de la chronobiologie.

Jusque-là, les études destinées à explorer le rythme circadien dans les différents organes étaient menées principalement chez des animaux modèles comme la drosophile (travaux récompensés l’année dernière par le prix Nobel) et les espèces nocturnes, en particulier la souris. L’horloge circadienne étant principalement synchronisée par le cycle de lumière jour-nuit, il aurait été tentant d’inverser le cycle pour obtenir des données chez les animaux diurnes. Mais les rongeurs ne sont pas seulement en décalage de phase par rapport à l’homme, ils ont aussi un mode de vie très différent : un sommeil fragmenté de jour comme de nuit contre un sommeil plus consolidé pendant la nuit pour les diurnes ou encore une alimentation permanente pendant la phase d’éveil nocturne alors que les hommes prennent  des repas répartis de façon régulière. Autant de facteurs qui contribuent également à la synchronisation de l’horloge biologique. Il était donc temps de travailler chez des espèces plus proches de l’homme pour en savoir plus chez ce dernier.

Pour cela, les chercheurs ont analysés les ARNs de plus de 25 000 gènes de 64 organes et tissus, toutes les deux heures et pendant vingt-quatre heures, chez des primates non humains. Les organes principaux ont été passés au crible ainsi que différentes régions du cerveau. Au total, les chercheurs ont analysé 768 prélèvements. Un travail colossal commencé il y a dix ans et qui a nécessité deux ans d’analyse ! Pour chacun d’entre eux, ils ont recherché, quantifié et identifié les ARN présents dans les cellules. Ces ARN deviennent ensuite des protéines ou restent à l’état d’ARN avec des propriétés régulatrices sur d’autres molécules. C’est ce qu’on appelle le transcriptome.
 
80% des gènes réglés sur l’horloge biologique assurent les fonctions essentielles des cellules
Les auteurs ont constaté que 80% des gènes exprimés de façon cyclique, codent pour des protéines assurant des fonctions essentielles de la vie des cellules comme l’élimination des déchets, la réplication et la réparation de l’ADN, le métabolisme, etc. Mais, il existe une très grande diversité des transcriptomes, c’est-à-dire de l’ensemble des ARN, présents dans les cellules des différents échantillons au cours des 24 heures.

Le nombre de gènes exprimés de façon cyclique varie en nombre (environ 3000 dans la thyroïde ou le cortex préfrontal contre seulement 200 dans la moelle osseuse) et en nature : moins de 1% des gènes « rythmiques » dans un tissu le sont également dans les autres tissus.

Même les treize gènes connus de l’horloge biologique, que les auteurs s’attendaient à retrouver de façon cyclique dans tous les échantillons, n’y sont finalement pas tous présents, pas dans les mêmes quantités ou pas au même moment. Les seuls points communs entre ces 64 tissus sont finalement les pics bien définis d’expression des gènes au cours de la journée : en fin de matinée et en début de soirée. Le premier, le plus important, survient entre 6 et 8 heures après le réveil avec plus de 11.000 gènes exprimés à ce moment-là dans l’organisme. Et le second moins intense voit environ 5000 gènes en action dans les tissus. Puis, les cellules sont quasiment au repos au cours de la nuit, particulièrement lors de la première partie de la nuit.

Ces résultats ont surpris les auteurs par l’ampleur de la rythmicité des organes du primate non humain et des applications possibles. ” Deux tiers des gènes codants fortement rythmés, c’est beaucoup plus que ce à quoi nous nous attendions” clarifie Howard Cooper, directeur de recherche Inserm au sein de l’équipe “Chronobiologie et Désordres Affectifs” de l’Unité Inserm 1208. “Mais surtout, 82% d’entre eux codent des protéines ciblées par des médicaments ou sont des cibles thérapeutiques pour de futurs traitements. Cela prouve combien il est important de tenir compte de l’horloge biologique pour administrer les médicaments au bon moment de la journée afin d’améliorer l’efficacité et de réduire les effets indésirables. Quelques experts travaillent sur ces questions, notamment dans le domaine du cancer, mais il faut à mon avis aller beaucoup plus loin. C’est pourquoi nous préparons un véritable atlas, sous forme de base de données consultable, pour permettre aux scientifiques du monde entier de connaitre enfin le profil d’expression de chaque gène dans les différents organes au cours de 24 heures “, précise le chercheur.

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