Share

Joel Gottesfeld, Ph.D.Traduction pour BabelFAmily:  Jean-Vivien Maurice

Publié le 14 août 2010 par : FARA newsletter, été 2010

Joel Gottesfeld, Ph.D. [équivalent BAC+7], est un des meneurs de la recherche mondiale visant à obtenir un remède pour l’ataxie de Friedreich. Dr. Gottesfeld est professeur au Département de  Biologie Moléculaire à l’Institut de Recherche Scripps, à La Jolla en Californie. Son labo se centre sur un domaine de recherche très prometteur: l’identification d’inhibiteurs des histones désacétylases qui annulent la mise sous silence [non-transcription] du gène pour la frataxine. La recherche de son labo sert de base au développement qu’effectue actuellement Repligen Corporation de composés qui représentent un possible traitement futur pour l’ataxie de Friedreich.

Comment vous ètes-vous impliqué dans la recherche sur l’AF ?

En bref : par hasard !

Je suis un des Éditeurs Associés du Journal de Chimie Biologique, et en 2003, j’ai reçu un article soumis au journal par Bob Wells et ses collègues décrivant la conformation inhabituelle d’ADN qui peut être adoptée par les répétitions de séquences GAA [séquence d’ADN très courte, composée d’une base Guanine suivie de 2 bases Adénine] dans le gène de la frataxine.

Bob et ses collègues avaient montré que les répétitions de GAA entraînent un bloquage dans la synthèse de l’ARN sur  les gènes de la frataxine qui sont malades, et avaient proposé que c’est cette structure inhabituelle de l’ADN, appelée “ADN collant”, qui serait responsable de la mise au silence du gène dans l’AF. Le dernier paragraphe de l’article proposait que de petites molécules pouvant défaire cette structure inhabituelle de l’ADN pourraient activer le gène de la frataxine chez les cellules des patients et s’avérer thérapeutiques.

À l’époque mon labo travaillait sur  une classe de petites molécules appelées polyamides qui pouvaient être conçues pour s’attacher à une séquence d’ADN prédéterminée. Nous étions donc en position de tester l’hypothèse de Bob. Après que l’article ait été approuvé pour notre journal, j’ai appelé Bob et je lui ai expliqué mon idée. Je lui ai demandé s’il souhaitait collaborer, et il m’a bien sûr répondu à l’affirmative.

Alors que nous avons démontré avec succès que nos polyamides annulaient le bloquage de la transcription chez les cellules des patients, des expériences subséquentes montrèrent que ces molécules ne pénétraient pas dans le cerveau (au moins chez les souris). Donc nous avions besoin de rechercher une autre approche pour réactiver le gène silencieux de la frataxine dans l’AF. D’où vient notre intérêt pour les inhibiteurs des histones désacétylases.

Parlez-nous des inhibiteurs des histones désacétylases [HDAC] et pourquoi ils représentent un domaine prometteur de la recherche pour un traitement possible de l’ataxie de Friedreich ?

Contrairement à l’ataxie de Friedreich, la plupart des autres maladies liées à la répétion de triplets [séquences ADN de 3 bases comme GAA vue précédemment] (telles que la maladie de Huntington, beaucoup des ataxies spinocérébellaires, et la distrophie myotonique) sont causées par des mutations qui soit affectent la séquence de la protéine elle-même [la séquence des molécules formant la protéine une fois produite] soit entraînent la production par la cellule de séquences d’ARN toxiques.

Aucun de ces scénarios n’est vrai dans le cas de l’AF. Les répétitions de GAA dans le gène de la frataxine se trouvent dans une région du gène qui ne code pas pour la séquence de la protéine frataxine ; elles se trouvent dans une partie du gène appelée un intron. Les répétitions de GAA n’ont pas non plus d’effet sur la séquence définitive de l’ARN maturé qui code la frataxine, en effet les répétitions sont rapidement enlevées de la copie ARN du gène de la frataxine [entre le moment où l’ARN messager est copié depuis l’ADN, et la transcription de l’ARN messager en protéine, l’ARN messager subit des modifications pour aboutir à l’ARN maturé].

Des expériences dans notre laboratoire montrent que les répétitions n’affectent  pas le traitement de l’ARN ni la synthèse des protéines en soi, elles affectent seulement les produits du gène ; c’est-à-dire, la transcription de l’ADN en ARN messager. Ainsi, les molécules annulant la mise au silence des gènes, et faisant que les cellules des patients produisent davantage de frataxine, peuvent donc s’avérer avoir des effets thérapeutiques.

Est-ce que vous vous attendez à ce que les inhibiteurs HDAC augmentent le niveau de frataxine dans le corps ?

En collaboration avec Myriam Rai et Massimo Pandolfo à Brusselles, nous avons prouvé que les inhibiteurs HDAC vont bien augmenter la quantité de frataxine dans les tissus affectés (cerveau et coeur) sur les modèles de souris pour la maladie.

Alors qu’il n’y a aucune garantie que ce qui est vrai chez la souris puisse être reproduit chez l’humain, nos attentes (ou plutôt nos espoirs) sont que ce soit également vrai chez l’humain, et que nos molécules vont bien augmenter les niveaux de protéines frataxine chez les humains souffrant de l’AF.

Pouquoi est-ce important pour les patients de l’AF ?

Puisque l’AF est une maladie due à une mutation sur un seul gène, entraînant la mise au silence de ce gène, nous pensons que les molécules qui augmentent les quantités de protéines frataxine devraient être thérapeutiques. Un souci, cependant, est de savoir si les augmentations de frataxine vont bien avoir les bénéfices thérapeutiques attendus sur les patients, c’est-à-dire, de ralentir ou d’inverser le cours de la maladie. Alors que nous espérons que c’est ce qui va se passer, nos tests cliniques nous diront si nos molécules ont un effet positif sur nos patients.

Où en sont actuellement vos recherches sur l’HDAC ?

Nos molécules actuelles augmentent effectivement les quantités d’ARN messager et de protéine pour la frataxine dans les cellules des patients et chez les modèles de souris, elles présentent néanmoins deux limites, au niveau de la pénétration dans le cerveau, et au niveau de la stabilité chez les animaux. Ainsi, un des chercheurs postdoctorants de mon labo, Chunping Xu, est actuellement en train de synthétiser de nouveaux dérivés qui pourraient surmonter ces limites.

Ce travail est une collaboration avec notre partenaire dans l’industrie pharmaceutique, Repligen Corporation. Nous testons ces molécules dans les cellules des patients et dans de nouveaux modèles cellulaires pour l’AF basés sur des cellules souches pluripotentes induites, qui sont dérivées de cellules de la peau des patients. Ces cellules souches pluripotentes induites peuvent se transformer en neurones ou en cellules du cœur dans le laboratoire, et pourraient représenter des types de cellules plus appropriés pour les tests de nos composés.

Nous sommes aussi intéressés par le mécanisme biochimique exact qui fait que les inhibiteurs HDAC augmentent les quantités d’ARN messager de la frataxine. Des réponses à des questions comme celles-là peuvent nous donner des indices en vue d’améliorer nos molécules.

Vous travaillez en ce moment avec Repligen Corporation à développer RG2833, un inhibiteur de l’histone désacétylase (HDAC-3) pour l’ataxie de Freidriech. À quel stade en est le développement de ce composé ?

Repligen a synthétisé un grand nombre de dérivés de nos inhibiteurs HDAC principaux et identifié RG2833 comme étant le meilleur candidat pour passer aux essais cliniques sur l’humain. Cette décision a été fondée sur les résultats d’expériences chez Repligen et dans notre labo à Scripps.

Repligen a mené tout le travail pré-clinique nécessaire pour déposer un dossier de candidature pour un Nouveau Médicament de Recherche (en anglais Investigational New Drug) auprès de l’agence sanitaire et de santé états-unienne (FDA – Food And Drug Administration). Une fois terminé tout le travail nécessaire pour la FDA, Repligen sera en position de démarrer tous les essais sur humains.

Notre rôle dans ce processus se limite à des expériences de laboratoire avec RG2833, pour démontrer son efficacité dans les cellules des patients et dans les modèles à base de cellules souches pluripotentes induites que j’ai décrit.

Quelles sont les prochaines étapes du développement ?

Les essais cliniques sont une démarche longue : d’abord, la molécule candidate à être un médicament doit être démontrée comme étant sûre à la fois chez les sujets humains non affectés et aussi chez les patients. C’est ce qu’on appelle une étude de phase I.

Ensuite une étude de phase II, plus longue, est entamée afin d’en démontrer l’efficacité, et au niveau de l’augmentation des quantités de frataxine, que l’on peut observer dans les globules blancs prélevés sur les patients, et au niveau de la performance neurologique sur les multiples échelles de mesure que les neurologues utilisent pour mesurer la sévérité de la maladie.

Enfin débute un ou plusieurs essais beaucoup plus longs, de phase III. Malheureusement tout cela prend des années. Mais avec un peu de chance, nous connaîtrons des résultats de l’étude de phase I chez des patients afin de montrer si la molécule est efficace pour augmenter la quantité de frataxine dans les cellules sanguines. Ce serait une bonne indication de ce que Repligen doit réaliser des études sur patients plus longues et plus coûteuses.

Quelles autres recherches prometteuses en cours voyez-vous comme de possibles traitements pour l’AF ?

À ce jour, il y a plusieurs domaines de recherche enthousiasmants en cours.

D’abord, pour ce qui est d’augmenter les quantités de frataxine, des scientifiques à Vienne ont montré que l’érythropoïétine (EPO), une protéine facteur de croissance des précurseurs des cellules sanguines, entraîne une augmentation en protéine frataxine à la fois chez des cellules de patients et chez des cellules sanguines prélevées de patients traités à l’EPO. Ce sont des résultats enthousiasmants, mais il faut encore travailler davantage pour trouver des versions plus sûres de l’EPO pour les patients de l’AF.

De plus, Mark Payne et ses collègues recherchent un substitut à la protéine frataxine, en utilisant une version de la protéine qui est couplée à une petite séquence marqueur qui permet à la protéine d’être absorbée  par les cellules. Est-ce que cette approche fonctionnera sur les animaux, et a fortiori sur les humains, dépendra bien sûr d’un travail plus approfondi.

D’autres labos, dont Richard Festenstein à Londres, enquêtent sur des molécules pour augmenter la synthèse de la frataxine en visant d’autres classes de protéines désacétylase, telles qu’une famille d’enzymes appelées les sirtuines.

Enfin, les efforts d’Edison Pharmaceuticals visent à circonvenir la carence en énergie due à la réduction des niveaux habituels de frataxine chez les patients.

Chacune de ces approches, dont la nôtre avec les inhibiteurs HDAC, offre des promesses aux patients, mais chacune d’entre elles va demander une validation qui peut seulement s’opérer par des essais sur l’humain.

Vous avez expliqué comment travailler avec des familles d’AF a affecté votre carrière et votre vie. Pouvez-vous décrire quel est cet impact ?

J’ai passé les 2 premières décennies ou plus de ma carrière scientifique à travailler sur de la recherche fondamentale en biologie moléculaire. Bien que ce travail ait été excitant et épanouissant, je n’avais aucune idée de combien seulement la vie aurait plus de sens en travaillant sur une question qui signifie vraiment quelque chose pour les patients.

Rencontrer les jeunes gens affectés par l’AF a été une expérience émouvante, et nous a donné, aux membres de mon labo et à moi, l’inspiration pour travailler dur en vue de trouver un traitement pour la maladie. En rencontrant à la fois des patients et leurs familles, encore et encore je suis inspiré par leur grâce et leur dévouement aux autres. La question que les gens des familles me posent souvent est « Que puis-je faire pour vous ? » Mais vraiment, je nourris l’espoir que c’est moi qui puisse faire quelque chose pour vous et les gens qui sont touchés dans votre famille.

Dans combien de temps pensez-vous qu’il y aura des traitements effectifs pour l’AF ?

Je souhaiterais avoir une boule de cristal pour prévoir ne serait-ce que quand il y aura un traitement effectif. Cependant, j’ai confiance dans ce qu’avec tous ces efforts travaillant mondialement vers le développement de plusieurs thérapies pour l’AF, quelque chose de solide adviendra de toutes ces études au cours de cette décennie.

Source : FARA eAdvocate - Summer 2010 (pages 6 et 7)