Nombre de répétitions CAG : la "zone grise"

 

Le gène huntingtin (gène IT15) fournit le code pour la protéine huntingtine, et tout le monde reçoit deux copies de ce gène (les allèles), une d'origine paternelle, l'autre d'origine maternelle.
La mutation génétique qui provoque la maladie de Huntington est une expansion anormale d'un trinucléotide CAG située dans une région codante du gène.

Le nombre de répétitions CAG dans un gène huntingtin peut varier entre moins de 10 à plus de 120.
Le nombre moyen de répétitions CAG est aux alentours de 17.
Connaître ce nombre, au moyen d'un test, permet de savoir si une personne "à risque" développera, ou non, la maladie de Huntington au cours de sa vie.

Deux faits sont assez simples :

- si les deux copies du gène huntingtin d'une personne contiennent un nombre de répétitions CAG inférieur ou égal à 26, celle-ci ne développera pas la maladie, ni aucun de ses enfants.

- si une copie du gène huntingtin d'une personne contient un nombre de répétitions CAG supérieur ou égal à 40, celle-ci développera la maladie au cours de sa vie, et chacun de ses enfants aura un risque de 50% d'hériter du gène muté.

Lorsqu'un gène huntingtin contient 40 répétitions CAG, ou plus ; on dit qu'il est à « pénétrance complète » ; ce qui signifie que la personne développera la maladie, de façon certaine, au cours de sa vie.

Qu'est-ce que la "zone grise" ? 

La signification clinique des résultats d'un test devient plus compliquée lorsque le gène huntingtin a un nombre de répétitions CAG compris entre 27 (inclus) et 39 (inclus) ; zone souvent décrite comme étant « la zone grise ».

* Les allèles « intermédiaires » (de 27 à 35 répétitions CAG) :

Lorsqu'un individu possède un « allèle intermédiaire » - une copie du gène ayant un nombre de répétitions CAG compris entre 27 (inclus) et 35 (inclus) - il ne sera pas affecté par la maladie mais il présente un risque de transmettre un nombre plus important de répétitions à ses enfants.

* Les allèles « à pénétrance réduite » (de 36 à 39 répétitions CAG)

Parmi les personnes ayant un gène huntingtin contenant un nombre de répétitions compris entre 36 (inclus) et 39 (inclus) – « pénétrance réduite » - certaines développeront la maladie, d'autres non.

Malheureusement, il est impossible de prédire quelle personne avec un gène à « pénétrance réduite » développera ou non la maladie.
Si des symptômes se manifestent, ils ont tendance à apparaître plus tard dans la vie et sont généralement moins sévères.

Qu'en est-il pour les générations futures ?

Le nombre de répétitions CAG dans un gène huntingtin peut être instable lorsque le gène est transmis à la prochaine génération, c'est-à-dire que ce nombre peut augmenter, ou diminuer, lors de la transmission ; ce qui pose problème lorsqu'il s'agit de prédire ce qui arrivera à la prochaine génération.

Les changements dans les longueurs de répétitions CAG sont appelés des « expansions » lorsque qu'un nombre de répétitions plus élevé est transmis à la prochaine génération et des « diminutions » lorsqu'un nombre de répétitions moins élevé est transmis.

* Parent ayant 26, ou moins, répétitions CAG :

Les longueurs de répétitions normales, de 26 ou moins, sont stables et elles ne changeront pas lors de la transmission à la descendance.

* Parent avec un gène à « pénétrance complète » (40, ou plus, répétitions CAG) :

Le nombre de répétitions peut augmenter lors de la transmission à la descendance.

* Parent avec un gène « intermédiaire » (de 27 à 35 répétitions) :

Le parent ne manifestera jamais de symptômes mais la répétition héritée par ses enfants peut être plus longue que celle du parent.
Les enfants ont alors, chacun, 50% de risque d'hériter d'un gène "intermédiaire", ou d'un gène muté avec une « pénétrance réduite » (de 36 à 39 répétitions CAG) ou avec une « pénétrance complète » (répétitions CAG supérieures ou égales à 40).

* Parent avec un gène à « pénétrance réduite » (de 36 à 39 répétitions) :

Les enfants d'une personne ayant un gène à « pénétrance réduite » ont chacun 50% de risque d'hériter d'un gène muté avec une « pénétrance réduite » ou avec une « pénétrance complète » (40, ou plus, répétitions CAG) s'il y a « expansion » (augmentation du nombre de répétitions lors de la transmission).

* * * * *

Les gènes « intermédiaires » et « à pénétrance réduite » sont généralement plus stables que les gènes à « pénétrance complète », mais le nombre de répétitions peut, cependant, parfois augmenter chez la prochaine génération.

Selon des études scientifiques, des facteurs, comme le sexe et l'âge du parent, peuvent être impliqués dans l'expansion des répétitions CAG.
Ainsi, les pères sont beaucoup plus susceptibles de transmettre à leurs enfants un gène huntingtin avec un plus grand nombre de répétitions CAG que les mères.
De même que les pères plus âgés ont plus de risque de transmettre des comptes CAG modifiés que les jeunes pères, mais la différence n'est pas assez convaincante statistiquement
Enfin, les chercheurs pensent que des facteurs génétiques inconnus ont, également, une influence sur l'instabilité de la répétition CAG.

A l'heure actuelle, il n'est pas possible d'estimer le risque exact d'une expansion de répétitions CAG dans le cadre d'une transmission par des personnes ayant un gène « intermédiaire » ou à « pénétrance réduite ».
Toutefois, le risque pour ces personnes de transmettre à leurs enfants un gène avec un plus grand nombre de répétitions est estimé faible.

Traduction libre (Dominique C - Michelle D.)
Source : -
Article du Dr Nayana Lahiri du 22 avril 2011
Mise en ligne le 24 avril 2011

Le silençage du gène, appelé également l'interférence ARN,
dans la maladie de Huntington

 

Les éditeurs du site HDBuzz ont reçu de nombreux messages des lecteurs sollicitant un article sur le silençage génique.
Il s'agit d'un domaine de la recherche qui suscite beaucoup d'enthousiasme.
L'attention de nombreuses personnes a été attirée par un récent communiqué de presse de la société Lunbeck et de l'université du Massachusetts, annonçant une collaboration de recherche visant à développer l'interférence ARN (ARNi) comme thérapie pour la maladie de Huntington ( communiqué du 27 janvier 2011).

Qu'est-ce le silençage génique ? Comment cela fonctionne-t-il et comment pourrait-il être bénéfique pour les patients MH ?

 Tout d'abord, une explication sur les gènes, les messages et les protéines :

Les protéines sont une des plus importantes classes de molécules, assurant l'essentiel des fonctions de la cellule.
Chaque protéine est la résultante du message génétique contenu dans un gène.
Les gènes sont des morceaux d'ADN qui sont lus, traduits, décodés au cours d'une longue suite de réactions biochimiques au bout desquelles ressortent des protéines.
Entre les gènes et les protéines, il existe des intermédiaires qui sont essentiels au cours de la traduction, les ARN messagers (ARNm).
L'ARN messager est une "copie" d'un gène, destinée à être lue par les ribosomes, présents dans les cellules, pour permettre la synthèse d'une protéine.

La maladie de Huntington est causée par un seul gène anormal dont l'expression entraîne la production d'une forme anormale de la protéine huntingtine.

 Le silençage du gène huntingtin :

Puisque le gène anormal est la cause de tous les problèmes dans la maladie de Huntington, pourquoi ne pas simplement s'en débarrasser et le remplacer par un gène sain ?
Malheureusement, il est peu probable de pouvoir le faire car les cellules disposent de moyens très sûrs pour protéger l'ADN afin d'empêcher des dommages ou des altérations.

L'ARN messager, d'autre part, circule dans la cellule et aussi longtemps qu'il sera là, il continuera à être utilisé pour former des molécules de protéines.
Si nous pouvions, d'une manière ou d'une autre, dire à la cellule d'ignorer ce messager, la protéine nocive ne serait pas produite.

L'idée est que les scientifiques puissent créer un médicament, en fait une molécule messager spécialement conçue qui s'accroche au message huntingtin et demande à la cellule de s'en débarrasser.

Réduire au silence un gène semble être trop beau pour être vrai, mais cela est vrai.
En effet, en 1998, deux chercheurs ont mis au point une technique pour désactiver des gènes individuels.
Ils ont appelé leur technique, l'interférence ARN (appelée également le silençage d'un gène).
Elle est maintenant une technique standard utilisée par les scientifiques pour étudier la façon dont les organismes fonctionnent, comment les maladies causent des dommages, et comme moyen de développement de traitements.
Mais cela n'est pas aussi simple et comme avec toute technique, il y a des défis, des échecs et des obstacles imprévus en cours de route.

 Premier défi : entrer dans le cerveau

L'un des problèmes majeurs est d'introduire les molécules messagers de silençage aux endroits où elles sont nécessaires.
Dans la maladie de Huntington, la mort des neurones est le principal problème et par conséquent, nous avons besoin d'introduire ces molécules à l'intérieur des neurones.

Le premier obstacle est de délivrer le médicament dans le cerveau.

Or, le cerveau possède un bouclier de défense naturel (la barrière hémato-encéphalique qui isole le système nerveux central du reste de l'organisme) aux fins d'empêcher des substances nocives d'y pénétrer par le sang ; ce qui rend la délivrance de médicaments dans le cerveau plus difficile qu'elle ne l'est, par exemple, pour le foie ou les reins.

Ainsi, il est peu probable qu'un simple comprimé ou une injection puissent être appropriés pour combattre la maladie de Huntington avec le silençage génique.

Un moyen de contourner cet obstacle est d'utiliser des pompes et des minuscules tubes pour diffuser le médicament "silençage" directement dans le cerveau ou dans le liquide céphalo-rachidien (liquide entourant le cerveau).
Cela semble très intimidant, et il n'y a pas de doute que l'implantation de pompes ou de tubes dans le système nerveux est un problème important mais, en réalité, des systèmes similaires sont déjà utilisés pour d'autres maladies (scléroses en plaques, cancer du cerveau) pour délivrer des médicaments.

 Deuxième défi : la distribution

Une fois que le médicament est dans le système nerveux, le problème de la distribution n'est toujours pas résolu.
En effet, le cerveau est une boule dense de tissus dans lequel les molécules de silençage ont du mal à se propager.
En outre, le traitement doit pénétrer à l'intérieur des cellules, pour fonctionner – circuler entre les cellules ne suffit pas.

Les scientifiques utilisent différentes méthodes pour résoudre ce problème.

Les lauréats du prix Nobel de médecine ont utilisé des molécules, appelées ARN interférents (ARNi), pour désactiver des gènes.
Celles-ci sont semblables à celles produites naturellement par les cellules.
L'inconvénient est qu'elles n'ont pas tendance à se propager naturellement à travers le cerveau, et elles ont du mal à pénétrer dans les cellules.

Ainsi, les chercheurs ont tendance à utiliser des tubes très fins, insérés dans la substance du cerveau, en ciblant les régions les plus touchées, et reliés à des pompes utilisant la pression pour diffuser davantage de médicament.
Une autre option est de laisser les molécules d'ARNi à l'intérieur de virus désactivés, lesquels sont des experts dans la diffusion autour du cerveau, et d'injecter une substance dans les cellules.

Une autre approche est d'essayer différentes molécules qui pourraient être meilleures pour la diffusion et pourraient pénétrer dans les cellules.

Les oligonucléotides antisens (ASOs) sont similaires aux molécules ARNi mais elles sont légèrement plus simples et ne sont pas produites naturellement par les cellules.
Les oligonucléotides sont utilisés pour reconnaître spécifiquement et avec un degré d'affinité élevé leur cible nucléique: l'ARN messager.
Le but est d'inhiber la synthèse de la protéine correspondante.
Les oligonucléotides antisens semblent mieux se répandre à travers le cerveau et pénétrer plus facilement dans les cellules.
Ils semblent également durer beaucoup plus longtemps ; ce qui pourrait être une bonne ou une mauvaise chose selon la manière dont ils font leur travail.

Quelle technique de silençage génique est la meilleure ? Nous ne le savons pas.
L'ARNi et les oligonucléotides antisens sont en cours d'élaboration en même temps, pour savoir quelle technique est la meilleure.

 Troisième défi : la désactivation du gène

Le critère décisif d'un traitement de silençage du gène est de savoir si on peut désactiver avec succès le gène.
Jusqu'ici, la recherche avec des modèles animaux MH a fortement suggéré que cela pouvait être réalisé avec des traitements ARNi et ASOs.

En 2005, une équipe de chercheurs a injecté des molécules ARNi dans les cerveaux de souris MH, et a atteint une réduction de 85% dans le message huntingtin.
La fonction motrice et les anomalies cellulaires ont également été améliorées chez les souris.

Depuis lors, plusieurs groupes de chercheurs ont signalé des succès s'agissant de la diminution de production de huntingtine en utilisant différentes variétés de molécules, y compris l'ARNi et les oligonucléotides antisens.
De récents travaux suggèrent que la plupart des avantages des diffusions, même basses , sont maintenus pendant des périodes assez longues.

 Quatrième défi : choisir la bonne cible

Les chercheurs de médicaments souhaitent repérer à l'avance les problèmes plutôt que d'attendre qu'ils se produisent, et un problème possible avec le silençage génique est celui de ses effets sur la copie naturelle ou de type sauvage (normal) du gène huntingtin.

Nous savons que ne pas posséder de protéine huntingtine est dangereux.
Les souris, en l'absence de l'autre copie du gène, décèdent avant d'être nées.
Ainsi, la question clé est de savoir si la réduction de la huntingtine mutante, nécessaire pour traiter la maladie, provoque une réduction de la huntingtine normale qui, elle, est dangereuse.

A l'heure actuelle, nous ne le savons pas.
Certains chercheurs estiment que de petites diminutions, seulement, dans la huntingtine mutante pourrait suffire à donner aux cellules une chance de guérir ; ainsi nous n'aurions pas besoin de nous inquiéter au sujet des effets néfastes d'une diminution légère de la protéine huntingtine normale.
D'autres estiment que nous avons besoin de développer des traitements qui désactiveraient seulement la protéine mutante.
C'est ce qui est appelé le silençage de l'allèle spécifique (chaque gène est représenté par deux allèles, situés au même locus - place du gène sur le chromosome).

L'idée du silençage d'un allèle spécifique semble sensée – si nous pouvons cibler le gène mutant, pourquoi ne pas le faire ?
L'inconvénient est que pour cibler une seule copie d'un gène, il faut regarder dans l'ADN de chaque patient les différences « orthographiques » individuelles entre les deux allèles.
Heureusement, de telles différences sont communes mais nous avons encore probablement besoin de plusieurs médicaments différents pour être en mesure de fournir un traitement ciblé aux plus de patients possibles.
Certains patients ne présentent pas de différences « orthographiques » appropriées qui pourraient être ciblées comme les autres.

Le débat est en cours sur le fait de savoir si le silençage de l'allèle spécifique est nécessaire, mais la bonne nouvelle est que nous ne devrions pas attendre longtemps pour obtenir une réponse car les deux techniques (diminution de la protéine Htt et silençage d'un allèle spécifique) ont commencé à être testées par différents groupes de chercheurs.

 Cinquième défi : les effets secondaires

Le traitement par le silençage génique pourrait encore avoir des effets secondaires, même si les problèmes éventuels concernant la diminution de la protéine huntingtine normale peuvent être évités.

Un des problèmes est ce que l'on appelle « les effets hors cible », lorsque le médicament s'accroche aux molécules message pour des gènes autres que le gène huntingtin et crée des interférences ; ce qui pourrait produire un certain nombre de problèmes.

Un autre problème est le système immunitaire du cerveau qui pourrait cesser de lutter contre les molécules « étrangères » injectées dans celui-ci, ce qui pourrait aggraver les choses.

Nous devons prendre au sérieux, maintenant, ces possibles effets secondaires pendant que nous sommes encore au stade du test sur les animaux.
Même de très légers effets indésirables pourraient être de mauvaises nouvelles, surtout si le silençage génique finit par être utilisé pendant plusieurs années pour empêcher les symptômes chez les personnes porteuses du gène défectueux.

Les scientifiques travaillent pour fournir les meilleures molécules avec un risque d'effets secondaires sérieux le plus faible, et seulement la plus sûre d'entre elles sera mise en avant dans les essais humains.

 Quand ?

L'enthousiasme au sujet du silençage génique est justifié car de nombreux chercheurs estiment qu'il est notre meilleure chance de produire avec succès des traitements pour la maladie de Huntington.
Il existe, sans aucun doute, de nombreuses questions à régler mais, avec chaque année qui passe, des progrès sont faits, et tout le monde en convient : rien n'a été trouvé jusqu'ici pour suggérer que cette technique ne fonctionnerait pas chez les patients.

Nous ne pouvons pas dire avec certitude quand des traitements de silençage génique seront disponibles mais les rédacteurs d'HDBuzz seraient déçus de ne pas voir se réaliser des essais humains à ce sujet dans un proche avenir.

Traduction libre ( Dominique C. - Michelle D.)

Source : Article rédigé le 22 mars 2011 par le Dr Wild, édité par le Dr Caroll, lequel a entrepris des recherches pour la maladie de Huntington en utilisant des oligonucléotides antisens et le silençage d'un allèle spécifique -   

Mise en ligne le 25 mars 2011

Etudier la technique ARNi comme moyen pour arrêter la production
de la protéine responsable de la maladie (U.S.A.)

 

Le 27 janvier 2011, l'Université du Massachusetts Medical School (U.S.A.) et la société Lundbeck Inc. (U.S.A.) ont annoncé une collaboration de recherche visant une thérapie ciblée aux fins de ralentir ou de stopper la progression de la maladie de Huntington.

Cette collaboration permettra de soutenir un groupe d'éminents scientifiques dans l'étude de thérapies basées sur la technique ARNi comme une méthode possible pour supprimer sélectivement la protéine mutante à l'origine de la M.H.

L'interférence ARN, ou ARNi, est un processus cellulaire naturel capable de réguler l'expression d'un gène aux niveaux transcriptionnel et post-transcriptionnel.

La maladie de Huntington est associée à un gène spécifique, ce qui en fait une cible prometteuse pour une thérapie basée sur l'ARNi car la production de la protéine mutante peut être potentiellement bloquée par l'interruption ou la réduction de l'activité du gène.

« Notre idée de base est que l'ARNi peut être utilisée pour réduire la production de la protéine mutante aux fins de ralentir ou de stopper la progression de la M.H., mais nous supposons également que le silence excessif de la huntingtine pourrait altérer la fonction neuronale en interférant avec des évènements de signalisation essentiels » a déclaré Neil Aronin, principal investigateur de l'étude.

« Cette collaboration de recherche nous permet de tester des "véhicules" thérapeutiques prometteurs basés sur l'ARNi pour abattre sélectivement la protéine mutante dans le but de restaurer la fonction normale des neurones.
Nous avons parcouru un long chemin en poussant cette recherche en avant, et cette prochaine étape avec Lundbeck est extrêmement passionnante
 ».

La technique de l'ARNi est utilisée pour interférer avec l'expression d'un gène spécifique et, dans ce cas là, les chercheurs l'appliqueraient à la protéine huntingtine.

Cette étude pré-clinique multi-facettes progresse au-delà des études préalablement réussies avec les souris, et pourrait amener la thérapie basée sur l'ARNi un pas plus près d'essais cliniques sur les humains.

L'étude évaluera le potentiel des schémas posologiques des petits interférents ARN (siRNA) emballés comme un ARN en épingle à cheveux (shRNA) et transportés par l'intermédiaire d'un virus adéno-associé, "véhicule" thérapeutique prometteur pour délivrer les petits interférents ARN aux neurones.

En outre, les chercheurs travailleront sur l'établissement de la meilleure méthode de distribution dans le cerveau pour une utilisation potentielle des siRNA dans des thérapies cliniques.

Plus spécifiquement, un élément majeur de cette étude sera de mesurer le volume de distribution des shRNAmir dans les tissus du cerveau par des virus adéno-associés.

Cela permettra aux chercheurs d'évaluer la posologie de l'AAV - shRNAmir afin de parvenir à une propagation dans le striatum et à proximité du cortex.

Cette collaboration s'intègre dans le programme de recherche mis en place dans le cadre de la maladie de Huntington aux fins d'identifier et finalement, de commercialiser des thérapies pouvant stopper ou ralentir la progression de cette maladie.

Traduction libre (Dominique C. - Michelle D.)

Source :  Communiqué de presse de la société Lundbeck du 27 janvier 2011

Mise en ligne le 2 février 2011