Association Paraplégie Spastique Héréditaire et Nos Enfants



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Etudes en cours avec les chercheurs partenaires de l'APSHE

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1) Comprendre les bases moléculaires de l'axonopathie dans les HSP (étude lancée très récemment)
2) Kit de séquençage
3) Au sujet de l'ADN ! (pour info)
4) Appel urgent
5) Questionnaire à remplir et envoyer
6) Conception et développement d'un exosquelette de jambes motorisé à destination de personnes souffrant de troubles de la mobilité par une jeune start-up française
7) Une technique qui va révolutionner la thérapie génique ?

1) Comprendre les bases moléculaires de l'axonopathie dans les HSP

Andrea BURGO et Patrick A. CURMI Structure-Activité des Biomolécules Normales et Pathologiques, Inserm U829. Université d'Evry Val d'Essonne. 91025 Evry

Plusieurs données suggèrent qu'un trafic défectueux à l'intérieur de l'axone serait un mécanisme commun à plusieurs maladies neurodégénératives dont les paraplégies spastiques héréditaires (HSP). Les HSP sont des maladies cliniquement et génétiquement hétérogènes caractérisées par une dégénérescence des axones du faisceau corticospinal. Cette dégénérescence axonale entraine une spasticité bilatérale et symétrique et une faiblesse progressive des membres inférieurs. Des mutations dans le gène SPG4 codant pour la spastine sont responsables de la pathologie dans environ 40% des cas familiaux et 6-15% des cas sporadiques présentant une forme autosomique dominante de HSP. La spastine fait partie de la famille des protéines AAA ATPase qui coupent les microtubules par un mécanisme ATP dépendant. Ceci suggère un rôle spécifique de la spastine dans la régulation de la dynamique des microtubules et dans le trafic membranaire qui y est lié. Des résultats récents ont révélé, d'une manière intéressante, que des drogues qui affectent les microtubules à des concentrations nanomolaires empêchent la dilatation des axones, l'anomalie axonale la plus souvent observée chez les souris dépourvues de SPG4 et chez les patients présentant une mutation spg4. La spastine interagit également avec différents partenaires moléculaires. Ces interactions expliquent partiellement l'implication de la spastine dans des fonctions cellulaires telles que la cytocinèse, la formation de l'architecture du reticulum endoplasmique et le trafic endosomal. Nous avons récemment réalisé un criblage double hybride pour identifier de nouveaux partenaires moléculaires de la spastine. Les résultats préliminaires sont intéressants et pourraient clarifier les fonctions cellulaires connues de la spastine mais aussi révéler des fonctions inconnues de cette protéine. Les objectifs de notre recherche sont : 1) Obtenir un aperçu quantitatif et qualitatif du rôle de la spastine dans la régulation de la dynamique des microtubules et dans le trafic axonal intracellulaire, deux paramètres qui participent de manière notable à la croissance et à la maintenance axonale et qui sont probablement liés à la dilatation des axones. 2) Déchiffrer les mécanismes qui permettent à des drogues agissant sur les microtubules de pévenir la dilatation axonale 3) Caractériser l'interaction et le rôle des nouveaux partenaires moléculaires de la spastine identifiés dans le criblage double hybride. Dans ce but, nous allons utiliser différents modèles cellulaires complémentaires qui se rapprocheront au mieux des conditions dans lesquelles se trouvent les neurones de patients HSP liés à SPG4 et qui nous permettront d'obtenir une vue générale des mécanismes physiopathologiques conduisant à une HSP liée à la spastine. Nous utilisons des cultures de neurones provenant de souris dépourvues de SPG4, de neurones dérivés de cellules iPSC de ces souris et de neurones corticaux dérivés de cellules iPSC de patients portant la mutation SPG4. A l'heure actuelle il n'existe aucun traitement préventif ou curatif permettant de soigner ou de soulager la spasticité des patients HSP. L'obtention de ces informations pourrait nous aider à progresser vers un traitement de cette pathologie et peut-être aussi d'autres pathologies neurodégénératives. Méthodes : Culture de lignées cellulaires, culture primaire de neurones, iPCS, imagerie vidéo de cellules vivantes, immunofluorescence, traitement et analyse des images acquises, biologie moléculaire, biochimie. Collaborations : I-STEM (Genopole), Evry, France Institut du Cerveau et de la Moelle épinière (ICM), Paris, France

Résumé de la première partie de cette étude :

Les neurones moteurs sont des cellules spécialisées dans le contrôle des mouvements volontaires chez l?homme. Ils sont prolongés par des axones formant les nerfs qui les relient aux muscles. La transmission de l'information au sein de l'axone de ces neurones, qui sont les plus longs du système nerveux central, est comparable au trafic de voitures dans une autoroute : les informations transitent dans les deux sens avec parfois des bouchons qui empêchent aux véhicules de circuler. Dans les cellules, ces autoroutes sont représentées par les microtubules. Lorsque les informations n'arrivent plus à bien transiter, les patients peuvent être atteints par des maladies neurodégénératives comme la paraplégie spastique à caractère héréditaire (PSH).

PROJET et but de l'étude à financer par notre association (APSHE) :
Notre but est d'étudier le rôle physiologique de la spastine et des formes mutées que l'on trouve chez les patients HSP. Comprendre comment agissent ces protéines nous permettra de développer des stratégies thérapeutiques.
Environ 40% des paraplégies spastiques héréditaires HSP humaines dépendent de mutations qui affectent la spastine. Il faut absolument comprendre où quand et comment agit cette protéine si l'on veut trouver de nouveaux médicaments capables de guérir ou d'atténuer cette pathologie.


La spastine est localisée dans le réticulum endoplasmique (RE)a et dans les microtubulesb. Elle ferait le lien entre ses deux structures et aurait un rôle important dans la forme et la distribution de ces deux entités. Notre étude a pour but de déterminer le rôle exact de la spastine dans la morphologie du RE. Les défauts du RE semblent être un mécanisme pathogène émergeant dans plusieurs pathologies neuronales telles que les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. Une protéine n'agit jamais seule, elle est toujours en liaison avec différents partenaires. Si l'on arrive à identifier les partenaires de la spastine, on pourra non seulement mieux comprendre comment elle agit mais aussi peut-être trouver des médicaments qui agissent soit sur la spastine elle-même soit sur ses partenaires.

Notre étude peut se résumer en deux grands axes :
1) Recherche et étude des partenaires de la spastine. Plusieurs partenaires de la spastine ont déjà été identifiés mais nous en rechercherons d'autres.
2) Comparer le rôle de la spastine non mutée avec celui des formes mutées que l'on retrouve chez les patients. Nous nous concentrerons sur leurs rôles dans la morphologie, la dynamique et les fonctions du RE. Dans ce but nous utiliserons des fibroblastes et des neurones corticaux dérivés de souris SPG4-KO et de patients atteints de mutation SPAST.

a) Le RE est un sous-compartiment de la cellule. Il est composé d'une membrane (de composition différente de celle de la membrane plasmique) et d'une lumière. Il constitue un élément essentiel du réseau membranaire interne des cellules eucaryotes, en continuité avec la membrane nucléaire externe et en relation avec les autres compartiments de la cellule.
b) les microtubules localisées dans l'axone sont en quelque sorte des autoroutes qui permettent d'acheminer dans les deux sens différentes molécules du noyau localisé dans le cerveau jusqu'aux synapses situées sur les muscles. Il est alors facile d'imaginer que si ces microtubules sont désorganisées ou fonctionnent mal l'information ne circulera plus ou mal et le muscle recevra des informations erronées.

2) Kit de séquençage

Les paraplégies spastiques héréditaires (SPG) constituent un groupe de maladies neurodégénératives très hétérogène. A ce jour, des mutations ont été décrites dans plus de 70 gènes rendant le diagnostic génétique conventionnel long et coûteux. L'équipe de recherche de l'Institut du Cerveau et de la Moelle épinière (Giovanni Stevanin) a cherché à développer une stratégie de séquençage de nouvelle génération permettant l'étude simultanée des 74 gènes SPG. Leurs 1042 régions codantes sont capturées (Roche NimbleGen) puis séquencées sur séquenceur MiSeq (Illumina). Des résultats très satisfaisants ont été obtenus puisque moins de 1% des régions ciblées ne sont pas capturées et que ce kit permet également de rechercher des réarrangements géniques, des mutations également en cause dans certaines formes de SPG. Ce kit permettant de répondre aux exigences de sensibilité, de spécificité et d'efficience des applications diagnostiques vient d'être transféré au niveau hospitalier pour une utilisation en routine diagnostique en France.

3) Au sujet de l'ADN !

Nouvelle rédaction en cours.

4) Appel urgent

Nous recherchons un couple ayant un projet parental ou pas pour concrétiser une émission télévisée, avec nos chercheurs, professeur, professionnels de santé. Vous serez pris en charge, accompagnés de A à Z sur votre parcours, et tous frais de trajet, gîte, couverts sont financés par France 5 - Sortons de l'ombre !!!

5) Questionnaire à remplir et envoyer

Je tiens à vous remercier de bien vouloir contribuer à l'étude portant sur les facteurs modificateurs dans les paraparésies spastiques héréditaires menée par le Pr Durr et le Dr Depienne. Comme vous le constaterez, il s'agit d'un document à imprimer, compléter, signer et à envoyer par voie postale. Cliquez sur l'icône ci-dessous pour télécharger le document.


Nous communiquerons, aux personnes qui le souhaitent, les coordonnées de la responsable du projet.

Objectif du questionnaire :
recherches SPG4 suites aux variations intra-familiales

       

On sait que la sévérité et l'âge de début de la maladie peut varier grandement d'un patient atteint de paraplégie spastique à un autre. C'est également le cas au sein d'une même famille chez des patients porteurs de la même anomalie génétique dans le même gène, notamment SPG4. Parfois même certains porteurs de la mutation ne déclarent pas la maladie. Il doit donc exister des facteurs modificateurs qui peuvent protéger ou favoriser l'apparition de la maladie. Ces facteurs peuvent être génétique ou environnementaux. L'équipe de recherche de l'Institut du Cerveau et de la Moelle épinière (Alexandra Durr et Christel Depienne) a démarré une étude visant à recherche ces facteurs sur une cohorte de patients SPG4 ayant des âges de début ou une sévérité très différent(e)s. La recherche de facteurs génétiques modificateurs sera faite par le séquençage de l'exome des patients du réseau SPATAX à l'aide de la nouvelle génération de séquençage et des questionnaires de style de vie seront également utilisés pour apprécier le rôle de l'environnement. On peut espérer ainsi identifier des facteurs qui pourront être ciblés dans l'avenir pour retarder l'apparition de la maladie ou réduire sa sévérité.

6) Wandercraft conçoit et développe un exosquelette de jambes motorisé à destination de personnes souffrant de troubles de la mobilité

Wandercraft: le premier exosquelette autonome, capable de reproduire une marche réaliste et sans béquilles, pour les personnes mobilité réduite.

Dans sa première version, l'exo s'adresse aux établissements de santé. Son objectif est de permettre des soins plus efficaces pour les personnes à mobilité réduite, et de leur permettre une locomotion réaliste en environnement médical.

L'exo devrait recevoir le marquage CE, certification par les autorités de santé européennes, à la fin de 2018 et être distribué aux centres de soins immédiatement après. Des essais cliniques ont été menés sur des patients paraplégiques, atteints de blessure médullaire.

Des essais cliniques incluant des patients atteints de maladies neuromusculaires devraient démarrer avant début 2019. Ils incluront typiquement des patients atteints de CMT sévère, de certaines myopathies ou de PSH, sans que l'on puisse aujourd'hui définir la répartition des patients.

La version personnelle de l'exo est en développement. Elle sera disponible dans quelques années et permettra aux personnes à mobilité réduite de retrouver une bonne autonomie en milieu urbain.

Environ 10 millions de personnes dans le monde sont concernées par les technologies développées aujourd'hui par Wandercraft, et potentiellement beaucoup plus à moyen terme.

Wandercraft est la première entreprise du monde à maîtriser les technologies des exosquelettes autonomes, capables de reproduire la complexité de la marche humaine et de les piloter de façon intuitive. L'équipe a réussi plusieurs disruptions dans les algorithmes de robotique dynamique, la mécatronique et la biomécanique, qui permettent de créer une marche équilibrée à partir d'un déséquilibre permanent, comme un marcheur humain.

L'exo permet aujourd'hui aux utilisateurs de fauteuil roulant de se lever, de marcher et de s'asseoir avec une posture naturelle, sans béquilles. Avec ses partenaires cliniques, Wandercraft conduit des recherches sur les bénéfices thérapeutiques attendus dans la rééducation à la marche, les traitements des pathologies associées et les impacts sur le bien-être des patients.

7) Une technique qui va révolutionner la thérapie génique ?

Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont mis au point une technique de génie génétique baptisée CRISPR-Cas9. On pourrait comparer cette enzyme au nom barbare à une paire de ciseaux capable d'aller couper l'ADN et le réparer au niveau du gène que l'on veut modifier, c'est-à-dire le gène défectueux dans une maladie génétique. L'avantage de cette technique est qu'elle permet de cibler n'importe quelle mutation identifiée.

Si vous vous voulez en savoir plus vous trouverez beaucoup d'articles de vulgarisation sur internet.

Des articles sont parus dans la revue « la Recherche » dont voici quelques extraits qui résument les potentialités de cette découverte:

...Une équipe de l'Institut de technologie du Massachussets, aux États-Unis, a concrétisé le potentiel médical de CRISPR-Cas9 [Hao Yin et al., Nature Biotech., doi:10.1038/nbt.2884, 2014]. Ces biologistes l'ont utilisé sur la souris pour corriger une maladie génétique incurable du foie, liée à une mauvaise dégradation de la tyrosine, un acide aminé, la tyrosinémie (maladie génétique qui génère une accumulation de déchets endommageant le foie). À des souris malades adultes, l'équipe a injecté trois ARN guides ciblant trois séquences d'ADN liées à la mutation, le gène de la Cas9 et le gène sain. Résultat : environ 0,5 % des cellules du foie, les hépatocytes, ont correctement incorporé le gène sain à la place du gène déficient. Trente jours plus tard, ces cellules redevenues saines ont commencé à proliférer et à remplacer les cellules malades, pour finalement représenter environ un tiers de tous les hépatocytes. Une proportion suffisante pour que les souris survivent malgré l'arrêt du médicament de référence qui réduit la production de tyrosine ...

...Pourrait-on alors utiliser CRISPR-Cas9 sur l'homme ? Il faudra d'abord franchir plusieurs étapes. « Le point critique sera de confirmer que ce système n'induit pas de lésions dans d'autres régions du génome, prévient Alain Fischer. Et afin d'obtenir un effet thérapeutique, il faudra aussi optimiser la fréquence à laquelle les cellules ciblées sont corrigées. » Voilà pourquoi les recherches vont bon train pour développer des moyens capables de mieux faire pénétrer CRISPR-Cas9 dans les cellules : nanoparticules, Cas9 plus petites,, etc.