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Volume 51, numéro 1521 janvier 2016

CRISPR à la rescousse

Un outil génomique révolutionnaire ouvre de nouvelles perspectives dans le traitement de la dystrophie musculaire de Duchenne
Des chercheurs de l'Université Laval ont réussi à corriger le gène responsable de la dystrophie musculaire de Duchenne dans des cellules humaines cultivées in vitro et dans des souris de laboratoire. Cette équipe, dont les travaux sont publiés dans le dernier numéro de la revue Molecular Therapy-Nucleic Acids, a modifié le gène défectueux en faisant appel à un outil révolutionnaire nommé CRISPR/Cas9.

«Le système CRISPR/Cas9 permet d'éditer le génome comme un logiciel de traitement de texte permet de modifier des phrases, explique le responsable de l'étude, Jacques-P. Tremblay, de la Faculté de médecine et du CHU de Québec-Université Laval. Il permet de choisir, au nucléotide près, parmi les 6 milliards de nucléotides qui composent le génome humain, l'endroit où on souhaite apporter une modification. On peut l'utiliser pour enlever ou ajouter une séquence de nucléotides ou encore pour réduire ou augmenter l'expression d'un gène. Cet outil aide à mieux comprendre le rôle des gènes, mais il offre aussi la possibilité de développer des thérapies pour les maladies héréditaires ou acquises.»

Le système CRISPR/Cas9 a été découvert chez les bactéries il y a une vingtaine d'années. Depuis, plusieurs études, dont celles menées par Sylvain Moineau du Département de biochimie, microbiologie et bio-informatique, en ont élucidé le rôle et le mode de fonctionnement. En 2012, des chercheurs ont eu l'idée de faire appel à ce système pour éditer le génome. «L'impact de cette technique est majeur, souligne le professeur Tremblay. Au cours des trois dernières années, plus de 2 400 articles scientifiques faisant référence à CRISPR/Cas9 ont été publiés.»

Cet outil compte deux composantes, rappelle le chercheur. La première est un ARN guide, qui permet un positionnement précis dans le génome, et la seconde est une enzyme universelle – une nucléase – qui coupe le double brin d'ADN. «Il existe des compagnies qui synthétisent la partie variable des ARN guides selon les besoins des chercheurs. Nous avons fait appel à l'une d'elles pour produire deux ARN guides, qui nous ont permis de corriger le gène qui cause la dystrophie musculaire de Duchenne.»

Cette maladie musculaire héréditaire, qui frappe un garçon sur 3 500, se manifeste dès l'enfance. Elle cause une dégénérescence progressive des muscles, qui confine les malades à un fauteuil roulant à partir de l'adolescence. Elle s'attaque également aux autres muscles, notamment les muscles respiratoires, et la plupart des malades meurent avant l'âge de 25 ans. La dystrophie de Duchenne est causée par des mutations qui affectent une protéine appelée dystrophine. Ces mutations, qui altèrent la séquence normale des nucléotides du gène, provoquent l'arrêt soudain de la synthèse protéique, de sorte que la dystrophine est non fonctionnelle.

Le professeur Tremblay et ses collaborateurs ont fait appel à CRISPR/Cas9 pour exciser une séquence de nucléotides à un endroit choisi du génome de cellules musculaires provenant de personnes atteintes de dystrophie de Duchenne. Les mécanismes naturels de réparation de l'ADN sont alors entrés en scène et ils ont reconstitué la séquence normale de nucléotides dans plus de 60% des cellules où le système CRISPR a effectué une coupure. «La protéine qui en résulte est un peu plus courte, mais sa structure est celle d'une dystrophine normale, précise le chercheur. Nous avons aussi montré que cette correction était possible chez des souris dont le génome contenait le gène humain de la dystrophine. Les réparations ainsi apportées au génome sont permanentes.»

Évidemment, il reste de nombreuses étapes à franchir avant de traiter des personnes atteintes de dystrophie de Duchenne avec le système CRISPR/Cas9. L'une d'elles est de trouver une façon de corriger le gène défectueux dans les millions des fibres musculaires du corps humain. «La solution que nous envisageons est de recourir à des virus pour livrer les composantes du système CRISPR/Cas9 à l'intérieur des fibres musculaires, explique le professeur Tremblay. C'est une technologie qui a déjà montré son potentiel en thérapie génique. Le principal obstacle est d'ordre financier. Pour une étude sur des souris, une entreprise qui fabrique des vecteurs viraux demande environ 1 000$. Pour des vecteurs viraux destinés aux humains, c'est plus de 5 M$. On pourrait rendre cette technologie plus accessible en fabriquant des vecteurs viraux ici même au Québec. La Faculté de médecine vétérinaire de Saint-Hyacinthe dispose d'installations inutilisées qui pourraient être adaptées à cette fin.»

L'étude publiée dans Molecular Therapy-Nucleic Acids est signée par Jean-Paul Iyombe-Engembe, Dominique L. Ouellet, Joël Rousseau, Pierre Chapdelaine et Jacques-P. Tremblay, de la Faculté de médecine, Xavier Barbeau, du Département de chimie, et Patrick Lagüe, du Département de biochimie, microbiologie et bio-informatique.
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Pour appliquer ce traitement chez l'humain, il faudra trouver une façon de livrer les composantes du système CRISPR dans les millions de fibres musculaires du corps. «Nous envisageons de recourir à des virus. C'est une technologie qui a déjà montré son potentiel en thérapie génique», affirme Jacques-P. Tremblay.
Photo: Marc Robitaille

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