UMR1078

UMR 1078
Genetics, functional genomics
and biotechnology

Thérapie génique et cellulaire - Equipe dirigée par T. Montier

Sommaire

Introduction

Transfert de gènes et maladies héréditaires

Résumé de la thématique

Participants - Contacts

Collaborations

Introduction

Depuis plusieurs années, notre équipe travaille, en collaboration avec plusieurs équipes de chimistes, au développement et à l’optimisation de vecteurs synthétiques pour le transfert de constructions d’acides nucléiques et de molécules d’intérêt thérapeutiques.
Au cours de ces années, l’efficacité de ces vecteurs a été très significativement accrue aussi bien in vitro qu’in vivo, tout en conservant leurs caractères non immunogènes et peu toxiques. Ce gain d’efficacité est principalement dû à une connaissance fine des barrières extra-et intra-cellulaires et à une adaptation de la structure chimique de ces composés de manière à contourner les obstacles s’opposant à la délivrance du principe actif. La caractérisation physico-chimique et l’adaptation des formulations au mode et à la voie d’administration ont été et demeurent des paramètres primordiaux dans l’accroissement de l’efficacité de ces agents de transfert de gènes et de molécules thérapeutiques.
Au sein de notre équipe, ces vecteurs et formulations sont aujourd’hui utilisés autour de 2 thématiques regroupant 3 tissus cibles (Tractus respiratoire, Muscle Squelettique, Mélanocytes) correspondant à 3 pathologies principales (Mucoviscidose, Myopathies, Mélanome).
Basées sur nos savoir-faire et nos compétences dans le domaine des vecteurs synthétiques, de nombreuses collaborations nationales et internationales ont été initiées et développées, collaborations où nos vecteurs sont maintenant utilisés dans le cadre d’autres thématiques. Cette expérience reconnue dans le champs de la vectorologie non-virale a été à l’origine de l’émergence d’un réseau de 6 équipes françaises, toutes hautement compétentes dans ce domaine de recherche. Ce consortium intitulé " DNA-Nanoparticles for Skeletal Muscle and Airway Epithelium In Vivo Gene Therapy "est soutenu par l’Association Française contre les Myopathies en partenariat avec l'association Vaincre la Mucoviscidose. Dans le domaine de la cancérologie, nous avons reçu le soutien de la Ligue contre le Cancer et du Cancéropole Grand Ouest. Notre objectif est de démultiplier les progrès et avancées des vecteurs synthétiques afin de porter la thérapie génique non-virale jusqu’en clinique.
Parallèlement, en partenariat avec nos collègues chimistes, une plateforme technologique baptisée « SynNanoVect » (Synthetic Nano-Vecteurs) s’est progressivement structurée au sein de Biogenouest. Les activités de cette plateforme, labellisée IBiSA en 2008 et reconduite en 2012, se focalisent autour de la fourniture de vecteurs synthétiques à usage in vitro et in vivo, sur la caractérisation physico-chimique et les aspects de formulation ainsi que sur l’évaluation globale de l’impact in vivo de ces nano-assemblages. Cette plateforme a entamé une démarche de certification ISO 9001 depuis deux ans.

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« Transfert de gènes et maladies héréditaires »

Résumé de la thématique

Ici, le tractus respiratoire est le tissu cible dans le cadre de la mucoviscidose, y compris dans sa dimension infectieuse. Nous avons ainsi développé plusieurs formulations pour transfecter efficacement les poumons par voie locale ou systémique. Plus récemment, nous avons également travaillé dans le domaine des dystrophies musculaires où le muscle strié squelettique constitue la cible pour une thérapie génique des myopathies.

La mucoviscidose est la maladie génétique rare la plus fréquente en Europe. Si son pronostic a été grandement amélioré par un meilleur prise en charge des symptômes cliniques de manière globale et précoce, elle reste cependant une maladie mortelle. Le traitement des symptômes reste très lourd et beaucoup de malades décèdent encore relativement jeunes. Les avancées récentes de la recherche permettent à présent d’envisager des traitements innovants (thérapie génique, approches pharmacologiques) ciblant l'origine même de la maladie. 

Parmi les nouvelles pistes de traitement, le clonage de CFTR a ouvert la voie à la thérapie génique. En raison de la gravité des complications pulmonaires, c’est l’épithélium respiratoire qui constitue le tissu cible pour le transfert de gènes. Le vecteur, qui transporte le gène sain, peut ainsi être administré directement au niveau des voies aériennes, par instillation ou aérosol. En raison du renouvellement permanent de l’épithélium respiratoire, la thérapie génique devra vraisemblablement être répétée dans le temps, à moins de parvenir à transfecter efficacement des cellules souches de l’épithélium respiratoire.
La trentaine d’essais cliniques de thérapie génique contre la mucoviscidose a commencé avec des vecteurs adénoviraux (notamment aux États-Unis, mais aussi à Lyon, par aérosol, en 1994), puis des lipides cationiques et des vecteurs viraux de type AAV (adeno-associated virus), avec un transfert de gènes globalement peu efficace et transitoire. Une correction partielle du flux de chlore a parfois été observée, mais les adénovirus ont causé des réactions inflammatoires importantes.
Les essais cliniques avec vecteurs synthétiques (essentiellement britanniques), ont permis des réadministrations efficaces, ce qui pourrait aider à pallier leur efficacité moindre. Toutefois, un syndrome pseudo-grippal transitoire (peut-être lié à la présence de motifs CpG non-méthylés dans le plasmide) a parfois été observé.
Ainsi, nos travaux et ceux d’autres équipes, basés sur une collaboration étroite entre chimistes et biologistes, tentent de développer des vecteurs de plus en plus efficaces et qui soient les moins toxiques possibles (Montier T et al. – 2008 - Curr Gene Ther; Martin B et al. – 2005 - Curr Pharm Des ; Le Gall T et al. – 2010 – J Med Chem ; Lindberg et al. - 2012 - Biomaterials).
La synthèse de ces nouvelles molécules synthétiques pour le transfert de gènes repose sur l’idée de disposer à la fois de molécules chargées positivement capables d’interagir avec les charges négatives des groupements phosphates de la molécule d’ADN ainsi que sur la volonté de mimer les phospholipides membranaires. Depuis 1995, leur structure chimique a été successivement adaptée au niveau :

  • de la tête polaire
  • du bras espaceur
  • du domaine hydrophobe

De multiples formulations ont ensuite été évaluées afin d'identifier celles conduisant à une efficacité accrue.

Nos travaux les plus récents se regroupent autour de 3 axes :

  • la recherche de systèmes combinés plus performants comportant divers types de vecteurs originaux ou précédemment développés.
  • l’étude in situ de transfection de l’épithélium respiratoire chez la souris in vivo mais aussi en direction du muscle strié squelettique dans le cadre du programme AFM. Cet axe se base sur notre expérience et nos compétences dans le domaine de l’imagerie in vivo du petit animal ainsi que sur les outils que nous avons développé autour de la mesure de marqueurs sériques de la toxicité et de l’inflammation - réponse immunitaire à partir prélèvements sanguins de petit volume.
  • la poursuite de l’exploration du pouvoir transfectant de nouveaux types de vecteurs synthétiques. Dans ce domaine, nous sommes d’ores et déjà engagés dans l’évaluation de plusieurs types de nouveaux vecteurs, en particulier :
  • de dérivés de lipides «monocouche» d’archaebactéries aux propriétés physicochimiques très particulières (collaboration UMR CNRS 6226 - T. Benvegnu, Rennes);
  • de lipophosphoramides dicationiques et de thiophosphoramidates (collaboration UMR CNRS 6521 - PA. Jaffrès, Brest);
  • de dérivés lipidiques de la néamine, un aminoglycoside à 2 cycles seulement (collaboration UMR CNRS 5063 - JL. Décout, Grenoble);
  • de polymères de type PEI-Histidinylé et de copolymères amphiphiles non-ioniques ou mixtes (collaboration UMR 7610 - P. Guégan, Ivry).

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Participants - Contacts

Tristan MONTIER (PU-PH, UBO - CHRU Brest)
Pierre LEHN (PU-PH émérite, UBO - CHRU Brest)
Véronique LAURENT (Ingénieur - Grant Manager, INSERM)
Tony LE GALL (Chercheur, INSERM)
Yann SIBIRIL (Assistant ingénieur, UBO)
Angélique MOTTAIS (Doctorante, UBO - Association Gaétan Saleun)
Yann LE GUEN (Doctorant, ED SICMA)
Frédérique D'ARBONNEAU (MCU-PH, UBO - CHRU Brest)
Chloé HENRY (Oncopédiatre - CHRU Brest)

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Collaborations

• UMR CNRS 6521 - Equipe "Phosphore & Vectorisation" (Brest)
• UMR CNRS 6226 "Sciences Chimiques" - Ecole Nationale Supérieure de Chimie  (Rennes)
• UMR CNRS 7610 "Chimie des Polymères" - UPMC (Ivry)
• UPR CNRS 4301 - Equipe "Transfert d'acides nucléiques par des systèmes" (Orléans)
• UMR INSERM 915 - IRTUN, l'institut du thorax (Nantes)
• UMR CNRS 5063 "Chimie Moléculaire" (Grenoble)
• UMR INSERM 991 "Foie, métabolismes et cancer" (Rennes)
•  Institute of Genetics and Molecular Medicine, University of Edinburgh (UK)
• Nuffield Department of Clinical Laboratory Sciences, University of Oxford (UK)
• Gene Delivery and Gene Therapy Lab, La Trobe University (Australia)
• Temple University, School of Pharmacy, Philadelphia (USA)

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Contact

Pr. Tristan Montier

Faculté de médecine
et des sciences de la santé
Université de Bretagne
Occidentale
22 rue Camille Desmoulins
CS 93837
29238 BREST Cedex 3

Tél : + 33 (0)2 98 01 80 80
Fax : + 33 (0)2 98 01 82 29
tristan.montier(at)univ-brest.fr

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Publications de l'équipe Thérapie Génique et Cellulaire

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