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Histoire de réussite dans le domaine des muscles - Traiter une maladie dévastatrice : la dystrophie musculaire de Duchenne

Dr Jacques P. Tremblay Ph.D.
Département de médecine moléculaire, Université Laval

Introduction

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est causée par une mutation du gène de la dystrophine. Cette maladie dévastatrice condamne les jeunes atteints – tous des garçons – au fauteuil roulant dès l'âge de 10 ans et au respirateur artificiel à partir de 17 ans, âge auquel plusieurs succombent à la maladie. Peu d'hommes atteints de DMD vivent jusqu'à 30 ans.

On a découvert en 1987 que le gène de la dystrophine était à l'origine de la dystrophie musculaire de Duchenne. Depuis, mon laboratoire s'efforce de trouver un traitement contre cette maladie incurable. Nous avons d'ailleurs obtenu des résultats prometteurs.

La DMD

La DMD est causée par une mutation du gène de la dystrophine qui empêche la formation de cette protéine. L'activité musculaire intense endommage les fibres musculaires. Chez les personnes en santé, ces fibres sont réparées par la fusion de cellules nommées myoblastes. Toutefois, chez les personnes atteintes de DMD, l'absence de dystrophine entraîne une fragilisation des fibres musculaires et des dommages plus fréquents, même après une activité physique d'intensité normale. Cette multiplication des bris, et donc des réparations, empêche graduellement les myoblastes d'assurer leur fonction réparatrice, puis entraîne une diminution de la taille et du nombre de fibres musculaires, lesquelles sont progressivement remplacées par du tissu conjonctif et graisseux. Ce processus commence habituellement vers l'âge de quatre ou cinq ans. Les garçons atteints commencent alors à avoir de la difficulté à marcher, à courir ou à monter l'escalier; il s'agit des premiers signes d'une maladie dévastatrice, qui causera une grande souffrance aux patients et à leur famille et qui se soldera par un décès prématuré.

Remplacer la dystrophine

Dans nos travaux visant à trouver un traitement contre la DMD, nous nous sommes concentrés sur la greffe de myoblastes possédant le gène normal de la dystrophine. Ces cellules peuvent fusionner avec les fibres musculaires endommagées du receveur et arrivent non seulement à y réparer les dommages, mais aussi à y introduire des noyaux portant le gène normal de la dystrophine. Ainsi, la greffe de myoblastes sains entraîne l'expression de la dystrophine dans les fibres musculaires du patient.

Nous avons commencé par travailler in vitro. Nous avons d'abord démontré que la fusion d'un myoblaste sain avec plusieurs myoblastes portant une mutation dans le gène de la dystrophine et incapables de produire cette protéine entraîne l'expression de la dystrophine par de petites fibres musculaires (myotubes) produites en culture (Huard, Labrecque et coll., 1991). Ces résultats ont donné lieu à un premier essai clinique en 1990, dont les résultats étaient initialement prometteurs. En effet, l'expression de la dystrophine dans les fibres musculaires a été observée chez trois des quatre patients atteints de DMD ayant reçu une greffe de myoblastes sains d'un frère ou d'une sœur histocompatible (sans immunosuppression). Chez un de ces patients, le pourcentage des fibres musculaires exprimant la protéine atteignait même 36 % (Huard, Bouchard et coll., 1991; Huard, Bouchard et coll., 1992; Tremblay, Malouin et coll., 1993). Nous avons également observé une augmentation de la force musculaire de ce patient, suivie d'une hausse encore plus marquée après une seconde greffe du même donneur. Toutefois, les transplantations subséquentes n'ont pas entraîné de nouvelles améliorations, et le patient a graduellement perdu la force qu'il avait gagnée.

Nous avons alors tenté de comprendre pourquoi les effets de la greffe n'avaient pas duré. Bien que nous n'ayons détecté aucun anticorps contre les myoblastes des donneurs, nous avons découvert que les patients produisaient des anticorps contre les myotubes issus de la fusion de ces myoblastes (Roy, Tremblay et coll., 1993). À notre grande surprise, nous avons constaté que l'une des protéines déclenchant cette réaction immunitaire était la dystrophine elle–même! Étant donné que les patients n'ont pas déjà produit de dystrophine, la greffe de myoblastes sains leur permettant de le faire a entraîné une réaction immunitaire contre cette nouvelle protéine.

Nous avons ensuite centré nos efforts sur la détermination du meilleur médicament immunosuppresseur à utiliser pour inhiber cette réaction immunitaire. Nous savions que quatre autres groupes de recherche du Canada et des États–Unis avaient mené des essais cliniques semblables visant la greffe de myoblastes, en administrant un traitement d'immunosuppression et sans utiliser des donneurs histocompatibles, et qu'ils avaient tous obtenu des résultats négatifs. Nous avons plus tard trouvé une raison possible de ces échecs : dans au moins un de ces groupes, le médicament utilisé a tué les myoblastes en prolifération dans les muscles après la greffe (Vilquin, Kinoshita et coll., 1995).

Pour trouver le meilleur immunosuppresseur pour la greffe de myoblastes, nous avons expérimenté sur des modèles de souris n'exprimant pas le gène de la dystrophine, ce qui reproduit l'état des patients atteints de DMD. Après plusieurs essais, nous avons établi qu'un nouveau médicament nommé FK506 (également appelé tacrolimus et aujourd'hui commercialisé sous le nom de Prograf) permettait la transplantation de myoblastes sains dans un modèle de souris reproduisant l'état de la DMD, nommé mdx. Après la greffe de myoblastes avec la prise de ce médicament, jusqu'à 90 % des fibres musculaires de souris mdx exprimaient la dystrophine (Kinoshita, Vilquin et coll., 1994; Kinoshita, Vilquin et coll., 1994). Nous n'étions pas certains qu'il soit raisonnable de passer directement à l'utilisation de ce médicament chez l'humain. Nous l'avons donc d'abord testé sur des chiens incapables d'exprimer la dystrophine. Malheureusement, ceux–ci n'ont pas bien répondu au traitement au FK506, et même en combinant ce médicament à d'autres immunosuppresseurs, nous n'avons obtenu qu'un effet modeste (Ito, Vilquin et coll., 1998). Le FK506 s'est toutefois montré plus prometteur chez le singe, (Kinoshita, Vilquin et coll., 1995; Kinoshita, Roy et coll., 1996), ce qui indiquait qu'il pourrait bien fonctionner chez l'humain.

Les expériences sur les singes ont révélé un deuxième problème ayant limité les résultats des premiers essais de greffe de myoblastes : la faible migration des myoblastes greffés dans les fibres musculaires (Skuk, Goulet et coll., 2000; Skuk et Tremblay 2001; Skuk et Tremblay 2001; Skuk, Goulet et coll., 2002). Enfin, les expériences sur les singes nous ont permis de déterminer que nous n'avions pas injecté suffisamment de myoblastes lors du premier essai clinique, et que le nombre idéal de myoblastes à injecter était de 30 millions par centimètre cube de muscle (Skuk, Caron et coll., 2003; Skuk, Paradis et coll., 2007).

Après avoir obtenu ces nouveaux résultats, nous avons reçu la permission de Santé Canada pour entamer un nouvel essai clinique de phase I, lequel a permis de démontrer qu'avec un traitement adéquat d'immunosuppression, la greffe de myoblastes était possible. Cet essai a été entamé en 2002 et effectué auprès de neuf patients atteints de DMD âgés de cinq à quinze ans. Nous avons transplanté 30 millions de myoblastes dans un volume d'un centimètre cube, provenant cette fois–ci du père ou de la mère du patient, étant donné que le Comité d'éthique de la recherche interdisait désormais le recours à un frère ou une sœur d'âge mineur pour servir de donneur. Nous avons utilisé le FK506 (Prograf), qui était devenu le médicament immunosuppresseur le plus utilisé dans la transplantation d'organes chez les enfants. Un mois plus tard, une biopsie musculaire a confirmé que le gène normal de la dystrophine était présent et exprimé au niveau de l'ARN messager et de la protéine. En effet, jusqu'à 26 % des fibres musculaires produisaient de la dystrophine (Skuk, Goulet et coll., 2006; Skuk, Goulet et coll., 2007).

Nous avons maintenant reçu l'approbation de Santé Canada pour entamer un essai clinique de phase I/II visant à vérifier si la greffe de myoblastes dans l'ensemble du muscle permet d'améliorer la force de ce muscle en plus de restaurer l'expression de la dystrophine.

Résultats : élargir les recherches

Maintenant que nous avons démontré que la greffe de myoblastes a du potentiel pour traiter la DMD, nous concentrons nos efforts sur des façons d'améliorer le traitement, en n'écartant pas la possibilité de modifier génétiquement les myoblastes du patient, ce qui éliminerait la nécessité que celui–ci reçoive un traitement d'immunosuppression toute sa vie. Nous avons déjà établi que cette mutation peut être accomplie au moyen d'un lentivirus (un virus utilisé pour introduire de l'ADN dans une cellule hôte) possédant le gène de la microdystrophine (Moisset, Skuk et coll., 1998). Nous travaillons également en collaboration avec le Dr Mitsuo Oshimura, du Japon, à l'introduction du gène complet de la dystrophine à l'aide d'un chromosome artificiel humain. Une des difficultés est qu'il peut être difficile de cultiver les myoblastes des patients, étant donné qu'ils deviennent sénescents au bout de cinq ans. Nous avons toutefois démontré qu'il est possible de produire, à partir des fibroblastes du patient, des cellules souches pluripotentes induites (SPi) capables de se différencier en myoblastes. Ces derniers ont ensuite pu être modifiés génétiquement à l'aide d'un lentivirus possédant le gène de la microdystrophine, avant d'être greffés avec succès dans les muscles de souris immunodéficientes, où ils ont fusionné et se sont mis à produire des fibres musculaires exprimant la microdystrophine. Cette approche de thérapie génique ex vivo, si elle se révèle efficace chez l'humain, pourrait permettre d'éliminer les traitements d'immunosuppression à long terme que doivent actuellement suivre les patients après une transplantation de myoblastes.

La greffe de myoblastes représente une avancée intéressante pour le traitement de la DMD, mais aussi d'autres types de dystrophies musculaires, en partie parce qu'elle peut entraîner la production de cellules myogéniques supplémentaires et la restauration de la force dans les muscles endommagés. Nous prévoyons que d'autres progrès seront réalisés après ce nouvel essai clinique de phase I/II, en vue du développement d'une thérapie cellulaire permettant de traiter la DMD ainsi que d'autres dystrophies musculaires.

Remerciements

Dr Daniel Skuk, Université Laval; Dr Jean–Pierre Bouchard, Université Laval.

Financement : Conseil de recherches médicales du Canada, Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), Association française contre les myopathies, Dystrophie musculaire Canada, Association de la dystrophie musculaire, le Fonds de recherche du Québec – Santé, Réseau de cellules souches du Canada, National Institutes of Health

Références

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