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Médecine moléculaire
S. Rusconi, 1999, Bulletin der Freiburger Naturwissenschaftlichen Gesellschaft
please contact us if you want a reprint of this article
Abstract
The goal of medicine is not only to cure but also to ensure the
maintenance of public health with an efficacious prevention and to
continuously ameliorate the diagnostic power. In the context of the
celebration of the centennial of our faculty of sciences, I was asked
to give my 'Inauguralvorlesung' which I had entitled 'Molecular
Medicine'. Le conference was held in April 1997. In this article I
recapitulate some of the aspects presented at that occasion and I am
updating them with the numerous novelties that emerged in this
discipline within the last two years, specially in the field of gene
therapy and in pharmacogenomics. I will describe the impact of the
molecular genetics progress on the various fields of today's medicine
and at the same time I shall mention several critical aspects raised
by this emerging technology at social and ethical level.
Zusammenfassung
Die Medizin hat nicht nur zum Ziel Krankheiten zu heilen, sondern auch, mit einer effizienten Prävention und einer kontinuierlichen Verbesserung der diagnostischen Techniken, die Gesundheit der Bevölkerung zu erhalten. Anlässlich zur Feier des hundertjährigen Bestehens unserer wissenschaftlichen Fakultät wurde ich eingeladen, meine Antrittsvorlesung zu geben, der ich den Titel gab: "Molekulare Medizin". Die Vorlesung fand im April 1997 statt. In diesem Artikel werde ich einige Aspekte aus dieser Vorlesung wieder aufgreifen und sie mit den zahlreichen Neuerungen, die in diesem Gebiet in den letzten zwei Jahren entstanden sind, ergänzen, insbesondere in den Gebieten der Gentherapie und der Pharmakogenomik. Ich werde die Auswirkungen des Fortschritts der Molekularen Genetik auf die verschiedenen Bereiche der heutigen Medizin beschreiben und gleichzeitig auch auf die kritischen Aspekte sozialer und ethischer Natur eingehen, die aus dieser aufstrebenden Technologie entstehen.
Résumé
La médecine n'a pas seulement pour but de 'guérir' mais aussi de garantir que la population puisse rester en bonne santé avec une prévention efficace, et de améliorer continument les techniques de diagnostique. Dans le cadre des célébrations du centenaire de notre Faculté des Sciences, on m'a invité à donner ma conférence inaugurale, que j'ai intitulé 'Médecine moléculaire'. La conférence à eu lieu en avril 1997. Dans cet article je vais récapituler certains aspects traités dans cette conférence et de les compléter par les nombreuses innovations surgies dans cette discipline dans les deux derniers ans, surtout dans le domaine de la thérapie génique et de la pharmacogénomique. Je commenterai l'impact des progrès de la génétique moléculaire dans les différents aspects de la médecine, tout en prenant en considération aussi certains points critiques au niveau social et éthique soulevés par ces technologies émergentes.
Les trois missions de la médecine: diagnostique, prévention, thérapie
- Aucune thérapie ne peut être effective si on ne
connaît pas la cible. On ne traite pas une maladie virale avec
les même médicaments qu'on utilise pour une maladie
d'origine bactérienne. Donc, un diagnostique précis est
la base essentielle de toute thérapie. Le diagnostique
classique se base sur les symptômes ou sur l'analyse des causes
plausibles en se basant sur les événements
précédents (anamnèse) ou sur une combinaison de
ces deux procédés. Comme on verra plus loin la biologie
moléculaire offre de nouveaux moyens extrêmement
puissants et précis, qui ont permis un saut qualitatif dans le
diagnostique d'un nombre croissant de manifestations
pathologiques.
- Quand on connaît la nature et la cause des maladies on peut
"drastiquement" diminuer les risques de développer ces
maladies avec des techniques préventives. Il y a plusieurs
niveaux de prévention qui peuvent toucher la diète, le
comportement, ou se baser sur l'entraînement immunitaire
(vaccination). On portera des exemples qui illustrent l'impact des
techniques de génétique moléculaire aussi dans
ce secteur.
- Lors que toute prévention se révèle
insuffisante il faut trouver des remèdes pour les
manifestations pathologiques. Il y a plusieurs formes de
thérapie, dont la plus simple est d'attendre que le
problème trouves une solution spontanée.
Malheureusement, pas toutes les maladies guérissent
d'elles-mêmes et il faut trouver des interventions
spécifiques et efficaces. On cherchera de montrer comment le
génie génétique a influencé et va
d'avantage influencer les techniques thérapeutiques.
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Le nouveau défi
du 21ième siècle: le vieillissement
démographique
- La médecine au début du siècle devait s'occuper surtout des maladies infectieuses et des troubles traumatiques. Durant ce siècle l'espérance de vie à la naissance a passée de 45-50 ans à des valeurs autour des 80 ans (Fig. 1A). La fréquence de beaucoup de maladies progressives ou dégénératives tels que le cancer (Fig. 1B) ou la maladie de Alzheimer (Fig. 1C) suit des courbes qui montrent un décours catastrophale à partir de 40-50 ans. Cela signifie que ces maladies n'avaient pas une grande importance clinique au début du siècle, mais sont devenues des facteurs majeurs vers la fin de ce siècle. Cette situation représente un nouveau défi et un dilemme pour la médecine du 21ième siècle. Le défi est de trouver des solutions thérapeutiques pour ces maladies, le dilemme est de savoir si une ultérieure augmentation de l'espérance de vie ne va pas causer des problèmes supplémentaires, soit au niveau médical que au niveau social. Dans ce chapitre je vais décrire comment la médecine moléculaire se prépare a ce défi du troisième millénaire.
Définition du concept de 'médecine moléculaire'
- Le terme 'médecine moléculaire' comprend toutes les techniques dans lesquelles on se sert de matériel génétique pour le diagnostique, la prévention ou la thérapie. Dans son sens plus large, la médecine moléculaire utilise la connaissance des macromolécules pour comprendre les mécanismes à la base de l'état pathologique ou pour atteindre un des trois buts (diagnostique, prévention, thérapie). A ce moment on parle aussi de 'biomédecine'. La médecine moléculaire, est pour la grande partie encore au stade de recherche fondamentale même si on arrive déjà aujourd'hui à proposer de nouvelles thérapies ou à perfectionner les thérapies conventionnelles.
Comment est-on arrivés à un concept moléculaire de la médecine?
Génétique, biotechnologie et génie génétique
- Les mots 'génétique' et 'biotechnologie'
évoquent l'idée de sciences et technologies modernes.
Cela est loin d'être vrai. La génétique empirique
a été probablement un des facteurs qui a
contribué à sortir l'être humain de sa condition
de pré-civilisation. L'élevage sélectif
d'animaux et de plantes et même des techniques de clonage (par
exemple dans les greffes d'arbres fruitiers, ou la propagation
végétative de plantes agricoles) ont des racines bien
anciennes et sont liées au progrès de notre agriculture
dans les siècles et millénaires passés. Nos
ancêtres avait reconnu la puissance de la transmission des
caractères génétiques et en avait aussi
aperçu la flexibilité et la manipulabilité, en
générant de nouvelles races de plantes et animaux
(suffit de considérer la variété de races
canines pour se rendre compte de cet effort sélectif!). De
même pour les techniques biotechnologiques de fermentation qui
exploitent des micro-organismes (bactéries, moisissures,
levures) pour la transformation des aliments et qui sont aussi
connues depuis les civilisations les plus anciennes.
- Le seul mot qui est vraiment moderne est celui de 'génie
génétique' (synonyme de 'biologie moléculaire,
ou génétique moléculaire'). Dans ce secteur on
s'est occupé de trouver les mécanismes qui sont
justement à la base de cette transmission
héréditaire qui caractérise la maintenance et la
flexibilité dans les espèces animales,
végétales et dans les micro-organismes. Cette branche
scientifique a été fondée par les observations
clairvoyantes de savants tels que Mendel, Miescher, Morgan (fin 1800
début 1900) , mais elle a du attendre la deuxième
partie de ce siècle pour s'épanouir avec toute sa force
et son impact sur la société. Son histoire est pleine
de noms importants mais on peut affirmer que les majeurs
développements sont survenus après les
découvertes de Griffith et Avery (le DNA comme porteur de
l'information génétique, années 40) et de Watson
& Crick (structure de la double hélice, années 50);
Kornberg , Khorana, Ochoa, Nirenberg, (réplication de l'ADN,
code génétique, années 60); Arber, Boyer
(enzymes de restriction, clonage moléculaire, années
70); Mullins, Brinster, et d'autres (technique de PCR, animaux
transgéniques, années 80); Anderson, Bordignon et
autres (Thérapie génique, années 90). Ces
progrès nous ont permis de comprendre la structure et la
fonction des gènes, et même de procéder aux
transfert de gènes spécifiques à travers
différentes espèces et la générations de
souches dites 'transgéniques'. Il était
inévitable que ces études, qui sont nés au
niveau de la recherche fondamentale, vont bouleverser nos concepts de
génétique, de biotechnologie et dans plusieurs d'autre
secteurs, y inclus naturellement la médecine.
Principes de biologie
moléculaire
- Pour comprendre les bases de la génétique
moléculaire il faut se plonger dans le monde
sub-miscroscopique (Fig. 2). Un être vivant
est composé d'organes qui sont perceptibles par nos sens
(niveau macroscopique). Ces organes sont composés de tissus,
et les tissus dépendent de l'organisation concertée de
milliards de cellules (les éléments fondamentaux de la
vie). Il faut posséder un microscope de grande puissance pour
voir les détails d'une cellule (voir '1000x' dans Fig. 2). On
verra alors que chaque cellule est composée d'une membrane
externe (plasma membrane) et d'un deuxième compartiment
interne (le noyau) séparé par un système
membranaire spécialisé du reste de la cellule (le
cytoplasme). C'est justement dans le noyau que se trouve
l'information qui dirige les activités de base et
spécifiques d'une cellule. Cette information est
répartie sur les chromosomes, constitués principalement
de DNA (en français ADN, acide
désoxyribonucléique) et de protéines qui en
garantissent l'organisation et la stabilité. Le DNA est une
molécule de dimensions formidables: extrêmement mince
(deux milliardièmes en diamètre), mais
extrêmement longue (plusieurs centimètres pour chaque
chromosome humain, pour un total de deux mètres dans le noyau
de chaque cellule!). Ce polymère aux
dimensions étonnantes porte sous forme chimique les
informations digitalisées qui forment le patrimoine
génétique. L'alphabet du DNA est très simple (il
dispose seulement de quatre symboles) et l'information est
stockée sous forme de séquence. Cette séquence
est spécifique et subdivisée en unités
fonctionnelles (les gènes Fig. 3). Ce qui
est plus étonnant est que toutes les cellules d'un individu
contiennent la totalité de l'information, y inclus celle dont
elles n'ont pas spécifiquement besoin. C'est justement cette
particularité qui permet le clonage des êtres vivants
à partir d'un noyau d'une cellule. Au moment de la
leçon du 1997 la nouvelle du clonage de Dolly n'était
pas encore bien digérée par l'opinion publique et
laissait encore beaucoup de scepticisme parmi les cercles
scientifiques, mais aujourd'hui on sait que le clonage de tout
mammifère est probablement possible et on dispose de
techniques fortement améliorées dans leur
efficacité. Cela ne veut pas dire que les implications
éthiques qui surgissent de la possibilité du clonage
d'un être humain soient pleinement clarifiées. Un
gène -> une fonction
- Un gène (Fig. 3, en haut) est
défini par un segment de DNA de longueur variable (en moyenne
entre 2'000 et 10'000 bases, avec des exceptions dépassant le
million de bases) qui contient les séquences
régulatrices et les séquences qui sont destinées
à être transcrites en RNA. Effectivement l'expression
d'abord passe à travers la transcription (Fig. 3, centre). Ce
polymère de RNA subit une "translation" (Fig. 3 en bas) c'est
à dire il est traduit en protéines qui sont la
matérialisation de la structure et la fonction
'programmée' dans le gène correspondant. Entre RNA et
protéines il y a un changement d'alphabet des quatre symboles
des acides nucléiques aux vingt symboles des acides
aminés. En ligne de principe, un gène produit une forme
de RNA et donc un type de protéine, qui aura une fonction
spécifique (enzyme, canal membranaire, transporteur, facteur
de signalisation, etc...). Avec un peu de simplification on peut
déclarer qu'en gros un gène équivaut à
une fonction. Bien que dans chaque noyau tous les gènes soit
présents, seulement une petite fraction en est
'exprimée'. Il y a des gènes de 'ménage' qui
sont exprimés dans toutes les cellules et en garantissent les
fonctions fondamentales. Dans les cellules
différenciées (par exemple cellules du sang, neurones
etc...) une palette de gènes additionnels entre en action et
produit les facteurs qui caractérisent la fonction. Pour les
vertébrés on calcule que le génome contient
environ 100'000 gènes. le séquençage du
génome humain qui pourrait s'achever dans deux-trois ans nous
fournira une quantification plus précise. Depuis la
conférence du 1997 le génome de plusieurs
micro-organismes ainsi que de deux eucaryotes (levure Saccharomyces
cerevisiae (1), et le nématode C. elegans (2)) ont
été publiées. Pour la fin du '99 on attend la
publication de la séquence complète du génome de
la mouche du vinaigre (Drosophila) et pour 2003 le génome
humain (3). Ces séquences vont nous révéler de
nouveaux aspects du métabolisme, de la régulation
génique et de l'évolution.
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Clonage moléculaire, recombinaison,
transfert
- En dépit de cette complexité, les scientifiques
ont appris à isoler des gènes spécifiques et
à les analyser dans leurs détails structurels et
fonctionnels. Aujourd'hui plus de 10'000 gènes des
vertébrés ont été isolés et
analysés en détail et une quantité double
à déjà été isolée et attend
une caractérisation ultérieure. La 'cultivation' des
gènes, c'est à dire le clonage moléculaire
(à ne pas confondre avec le clonage des organismes vivants) se
base sur la possibilité de recouper précisément
un segment de DNA et de le coller dans un mini-chromosome
bactérien (un plasmide). Ce travail se fait dans des
éprouvettes et avec du DNA isolé. Le produit de ce 'cut
& paste' moléculaire est de nouveau
transféré dans des micro-organismes, où le
mini-chromosome recombiné va se multiplier ad libitum. La
partie insérée dans ce mini-chromosome peut être
ainsi étudiée en détail et même
modifiée avec des procédés analogues (coupure,
délétion, insertion, ou substitution de segments
ultérieurs). Donc on peut créer des molécules
recombinées de façon spécifique et les amplifier
(cultiver) selon les besoins. Ces molécules amplifiées
sont la base pour les études de structure mais aussi elle
peuvent être transférées dans d'autres organismes
pour buts d'étude ou d'application. Vu comme les
séquences de régulation et les séquences
codifiantes d'un gène se laissent facilement séparer,
les gènes peuvent être redessinés de façon
à entrer en action même dans des cellules ou même
dans des organismes complètement différents. Le
transfert dans les cellules peut être provisoire ou permanent.
Quand le transfert est fait dans les cellules germinales d'un
organisme et le gène s'insère dans un chromosome de
l'hôte, l'altération va être transmise à la
descendance, tout comme un autre gène du patrimoine normal.
Les souches animales ou végétales qui sont
transformées de cette façon s'appellent souches
'transgéniques' (4). Pour conclure, les buts de cette
technologie de 'Lego avec le DNA' appelée 'génie
génétique' ou 'biologie moléculaire' sont: a)
isoler et amplifier; b) caractériser); c) modifier et d)
transférer les molécules de ADN recombinant.
Applications du génie génétique dans et hors la
médecine
- Le transfert de gènes spécifiques dans les plantes,
animaux ou micro-organismes a permis non seulement de mieux
comprendre leurs fonctionnement mais aussi d'établir des
nouveaux systèmes de production pour médicaments, de
nouveaux modèles de maladie et de nouveaux produits dans les
plus différentes applications. Je sortirais du contexte de cet
article si je voulais commenter tous les champs d'application du
génie génétique, mais je pense que cette
technologie a de profondes implications pour la médecine. Les
êtres humains fonctionnent sur les même principes de tout
être vivant et donc l'activité des gènes est
à la base de nos états de santé ou maladie. Non
seulement les maladies héréditaires, mais aussi la
guérison de blessures ou le déroulement des maladies
infectieuses sont contrôlés par l'activité de
centaines de gènes spécifiques. Alors une meilleure
compréhension de ces composantes génétiques peut
aider à trouver de nouvelles thérapies, à
améliorer les thérapies existantes ou même
à prévenir des maladies.
Conclusions
- Le génie génétique est une vraie et propre révolution technologique. L'impact de cette révolution est comparable, voir supérieur, à l'impact d'autres découvertes de ce siècle comme l'énergie nucléaire ou les télécommunications digitalisées. Le monde n'est plus et ne sera jamais plus le même après ces années de recherches en biologie moléculaire. Tous les aspects de la vie sociale, économique et individuelle ont étés ou en seront touchés, la médecine en premier. Les applications de la biologie moléculaire dans le domaine de la médecine sont résumées dans le prochain paragraphe sous le nom de médecine moléculaire.
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Impact de la médecine moléculaire
dans le secteur diagnostique
Diagnostique moléculaire prénatal
- L'importance de l'analyse génétique
moléculaire dans le secteur prénatal est certainement
la plus connue. Plus de 4000 maladies héréditaires ont
été décrites.et pour plus d'une centaine enre
elles on connaît le gène ou les gènes
impliqués. Le nombre de maladies caractérisées
moléculairement croît chaque semaine. Grâce aux
techniques modernes de hybridation avec sondes de ADN marquées
radioactivement, ou par la méthode de PCR (polymerase chain
reaction), on peut analyser la structure d'un gène
spécifique, même s'il se trouve mélangé
aux autres 100'000. On peut en déterminer la présence,
l'absence, son intégrité ou ses défauts avec une
précision pratiquement mathématique. Ces techniques
deviennent de jour en jour plus efficaces, rapides et
économiques. Sur le marché on trouve déjà
des mini-analyseurs bâtis sur des micro-chips qui sont en
mesure de déterminer l'état d'un gène
spécifique directement à partir d'une goutte de sang et
dans un temps inférieur à une heure. Donc, on peut
déterminer avec précision absolue si dans le
génome d'un être vivant se cache un défaut qui
porte à une maladie mortelle pour laquelle on n'a pas de cure
disponible. Maladies de cette catégorie, telles que la
mucoviscidose, la dystrophie musculaire, certaines
immunodéficiences et certains défauts chromosomiques
peuvent être dépistées de façon
extrêmement précise avec le prélèvement de
très petites quantités de tissu d'un foetus (Fig.
4A). Il est même possible de procéder à
l'analyse de l'embryon avant l'implantation (par exemple quand il
consiste d'une douzaine de cellules).
- Cette analyse prénatale soulève naturellement une
série de problèmes éthiques, à savoir le
respect de la libre décision des parents ou le danger de
baisser le seuil de définition de 'maladie' en se mettant sur
la pente glissante de l'amélioration des
caractéristiques génétiques des nouvelles
générations. Le danger d'un eugénisme latent est
très fortement dénoncé par plusieurs
catégories de personnes porteuses d'handicap. Admettons qu'un
jour on puisse déterminer avec précision si des
caractères génétiques portent plus facilement
à la dépression, ou vers d'autres comportements
considérés 'improductifs' ou 'antisociaux' ou
simplement des facteurs de 'low-fitness', alors la tentation
d'éviter que les nouveau nés 'souffrent' de ces
déficits pourrait en effet entraîner le système
dans le trend eugénique. Il est donc impératif que ces
pratiques de screening prénatal soient soumises à des
règles strictes et ratifiées par le consensus
social.
Diagnostique moléculaire 'en directe'
- Cet aspect de l'analyse génétique-moléculaire est moins connu par le public. Dans toutes les maladies infectieuses (bactériennes ou virales), auto-immunitaires (voir arthrose ou allergies) ou cancéreuses, des altérations de l'expression génique peuvent être mises en évidence (Fig 4B). Le génome de plusieurs bactéries et virus est désormais connu en détail. Avec le prélèvement de petites quantités de tissu ou fluides corporels on peut procéder au dépistage des traits génétiques des agents infectieux. Ce type d'analyse se faisait jusqu' à maintenant de façon conventionnelle, avec des méthodes de culture microbiologie, dont certaines prenaient plusieurs jours, voir semaines avant de fournir le résultat. L'analyse moléculaire permet une caractérisation de l'agent infectieux avec une précision inimitable et dans des délais très brefs (quelques heures). Aujourd'hui on peut par exemple caractériser la souche précise de la bactérie ou du virus pathogène, de déterminer combien de cellules tumorales ont survécu à un traitement ou de déterminer le niveau de cellules inflammatoires en circulation, etc... L'analyse moléculaire présente d'énormes avantages dans les études épidémiologiques ainsi que dans le traitement ciblé (par exemple en fournissant l'information sur les éventuelles résistances aux antibiotiques, ou sur la nécessité d'ultérieures interventions en temps utile). Cette situation est particulièrement appréciée par les instances de surveillance épidémiologique internationales et à déjà conduit à des actions de prévention spectaculaires (voir par exemple l'élimination en masse des poulets de Hongkong en mars 1998). Surtout si ces micro-analyseurs de poche (voir paragraphe précédent) seront introduits, l'analyse moléculaire en temps réel peut se révéler un atout formidable pour la médecine du futur.
Diagnostique moléculaire préventif
- Il y a des centaines de conditions pathologiques qui se manifestent tardivement et à partir de prédispositions génétiques (Fig. 4C). Par exemple, environ 30% des personnes âgées de 80 ans développent les symptômes de la maladie d'Alzheimer (voir Fig. 1C). On a pu déterminer que l'état de certains gènes comme les présenilins (5) ou la proteine ApoE (5) peut dramatiquement augmenter ou diminuer le risque de développer la maladie d'Alzheimer (voir exemple des allèles du ApoE dans la Fig. 1C). Si un individu porte sur les deux gènes ApoE (5) les formes E4 (ApoE4/ApoE4) il est sujet au risque de développer la maladie dix ans plutôt que la moyenne de la population. Par contre, si l'individu porte la configuration ApoE2/ApoE2 il aura un risque diminué. Des courbes de risque analogues peuvent être tracées pour certaines formes de cancer (6), pour la maladie de Hungtington (7), etc. Il est même envisageable que le développement de certaines conditions du comportement qui ne sont pas acceptés par notre système social (comme l'abus d'alcool ou de drogues, ou l'homosexualité) et qui semblent avoir une composante de prédisposition génétique (8), puisse être prévu de façon assez fiable dans un futur pas trop loin. Cette situation met notre société dans la nécessité de développer des mesures de protection de l'individu. Si la prévision de certaines maladies peut être avantageuse en favorisant l'application de mesures préventives ou palliatives ciblées, elle peut devenir un facteur d'exclusion sociale ou de discrimination au niveau du travail ou des assurances. A l'occasion de la conférence d'avril 1997, plusieurs aspects de ce point ont été soulevés dans la discussion.
De la pharmacogénomique à
la pharmacogénétique
- Une nouvelle technologie est en train de bouleverser nos
concepts de pharmacologie. L'application de tout médicament
entraîne une série d'altérations du programme
génétique des cellules. C'est à dire, plusieurs
gènes augmentent leur expression et d'autres la diminue. En
moyenne, il s'agît de quelques centaines de gènes qui
changent leur expression. Avec l'aide d'une technologie de
hybridisation sur microchip on a commencé a mesurer ces
'domaines' de réponse génique. Avec l'analyse de
milliers de patients on espère pouvoir dévoiler la
corrélation entre cette expression génique (qui varie
légèrement d'un patient à l'autre) et le bilan
effets désirés / effets secondaires. Ce type d'analyse
(appelé pharmacogénomique (9)) devrait permettre de
quantifier la réponse individuelle à un
médicament et à établir les doses ou les
combinaisons ciblées pour chaque individu. Les données
de pharmacogénomique devraient jeter la base d'une discipline
prédictive: la pharmacogénétique, qui va
prévoir la réaction de l'individu aux
médicaments, en se basant sur son 'layout'
génétique. Il s'agît d'établir la carte de
l'état non pas d'un seul gène, mais de milliers de
gènes. Les limitations de la technologie actuelle ne
permettent pas d'envisager une pharmacogénétique
'populaire', mais on ne doit pas sous-estimer les
développements possibles. Ces techniques cachent des dangers
latents de discrimination raciale et même la possibilité
horrifiante de construire des 'poisons ethniques' (10). Il semble que
des recherches en cette direction se fassent déjà dans
certaines régions de ce monde troublé par la haine
entre les peuples.
- Il est certainement intéressant de souligner que ces
mêmes notions de 'pharmacogénomique' et '
'pharmacogénétique' n'étaient pas
mentionnées lors de ma conférence de 1997, parce que
tout simplement elles n'existaient pas encore! Cela devrait donner
une idée de la vitesse avec laquelle les techniques d'analyse
génétique se développent. Il est même
possible que si on me demandera dans dix ans d'écrire un
article sur la médecine moléculaire, la
pharmacogénétique en deviendrait le chapitre principal
au lieu du petit paragraphe qu'on lui à dédié
dans cette édition.
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Impact de la médecine
moléculaire dans le secteur de la prévention
Vaccination avec protéines issues du génie génétique
- Éviter l'exposition aux agents infectieux, voilà théoriquement la méthode plus simple, économique et efficace pour la lutte contre les maladies infectieuses. Malheureusement ce principe est partiellement en conflit avec une société qui se veut dynamique et dévouée à la mobilité, ainsi que avec le mode de propagation de certains pathogènes (par exemple les virus qui se propagent par aérosol). Donc, 'the next best' est certainement la vaccination. Dans la vaccination conventionnelle on stimule le système immunitaire en s'exposant à l'invasion locale de pathogènes affaiblis. Malheureusement pas tous les virus se laissent cultiver et manipuler en laboratoire pour donner une préparation utilisable en vaccination. Le cas le plus dramatique est le virus de l'hépatite B qui compte autour des 300 millions d'infectés dans le monde. Un vaccin de première génération, mais certainement efficace a été conçu par l'expression de certaines protéines du virus dans un hôte inoffensif (une levure). Ce vaccin est en commerce depuis cinq ans et est utilisé systématiquement chez le personnel sanitaire, afin de diminuer le risque élevé de cette profession. Sans les techniques de génie génétique (transfert et expression de gènes HBV dans la levure) on aurait jamais pu concevoir ce type de vaccin. Récemment, on a fortement critiqué ce vaccin en soulevant le doute qu'il puisse engendrer des maladies auto-immunitaires dans une très petite fraction des vaccinés (environ 1 cas sur 50'000 (11)). Il est trop tôt pour donner une réponse précise à ces critiques, mais un vaccin de deuxième génération sera bientôt en commerce et on attend de ce nouveau produit une efficacité supérieure et un risque diminué d'effets secondaires.
Vaccination avec DNA, une forme de 'thérapie génique'
- Comme discuté avant, la vaccination se base sur l'entraînement du système immunitaire à la reconnaissance de structures spécifiques d'un pathogène. Ces structures sont formés par des protéines, donc par des gènes correspondants. On a pu montrer que le système immunitaire montre une réponse encore plus vigoureuse si ces protéines sont exprimées par les cellules de l'hôte au lieu d'être simplement injectées. Cette observation a jeté les bases de la vaccination par transfert de gènes. Dans ces protocoles les gènes correspondants à des structures virales sont insérés dans des vecteurs (DNA recombinants) qui permettent leurs transfert et expression dans le tissu musculaire ou épidermale. Le transfert se fait soit par simple injection de DNA libre ou par 'bombardement' avec microprojectiles (12). Les cellules de l'hôte vont produire les protéines correspondantes et entraîner ainsi une réaction inflammatoire et l'action du système immunitaire qui monte sa réaction neutralisante. Les avantages de la vaccination avec le DNA sont multiples: a) on peut combiner les vecteurs de transfert avec un cocktail de vecteurs qui expriment des stimulateurs du système immunitaire (cytokines et lymphokines); b) le matériel de vaccination est simple à préparer et parfaitement caractérisé; c) le DNA se laisse conserver sous forme lyophilisée pendant plusieurs années à température normale contrairement aux vaccins basés sur des protéines ou pathogènes affaiblis, qui nécessitent de conservation a basse température. Les points (a) et (b) sont avantageux du point de vue de la technique et la sécurité. Le point (c) se révèle avantageux surtout du point de vue économique et pour les vaccinations de masse dans des conditions précaires (voir exemple le tiers monde). Donc, la vaccination avec injection directe de DNA semble avoir le potentiel pour supplanter les autres types de vaccination. Le futur nous le témoignera.
Impact de la médecine moléculaire dans le secteur de la thérapie
Thérapie avec médicaments issus du génie génétique
- Comme on a dit, on peut transférer des gènes qui codifient pour des facteurs thérapeutiques (par exemple hormone de croissance, érythropoïétine, facteurs de coagulation, facteurs anti-coagulation, etc...) dans des micro-organismes ou dans des cultures cellulaires au but d'en exprimer de grandes quantités. Par exemple, il faut traiter environ mille litres de plasma humain pour isoler un milligramme de facteur VIII (un facteur de coagulation). L'injection de ce facteur garantit une vie presque normale chez les personnes atteintes de hémophilie de type A. Avec un milligramme on peut traiter un patient pendant quelques mois. Avec les techniques de génie génétique le facteur VIII est surexprimé par des cultures cellulaires contrôlées. La quantité est de 1 milligramme par décilitre de culture, donc sa purification est plus simple et aussi plus sure. La question de la sécurité est extrêmement importante, comme nous a enseigné le virus du SIDA qui a contaminé plusieurs lots de facteur VIII purifié de façon conventionnelle. Du à cette contamination, plusieurs hémophiliques ont été infectés au début des années 80. Un cas analogue a été vu avec l'hormone de croissance (HGH) qui conventionnellement était extrait de glandes hypophysaires de cadavres. Une contamination par l'agent de Creutzfeld-Jackob a infecté de cette façon plusieurs dizaines de patients traités par ces préparations de HGH. Dans ce cas aussi la production par génie génétique garantit le travail avec des substances définies et libres d'agents infectieux. En Suisse plus de trente médicaments issus de techniques de génie génétique sont déjà approuvés et commercialisés et la liste se rallonge chaque mois. A côté du facteur VIII et de l'HGH on citera encore l'érythropoïétine, le TPA, l'alpha1-antitrypsine et les différents interferons, aujourd'hui tous produits par génie génétique. Comme tout le monde sait bien, pas tous ces médicaments sont utilisés pour les indications originaires (suffit de penser au tour de France 1998). Pour l'instant, le coût de certains de ces produits est gonflé à cause des brevets et il nous reste à attendre que le côté financier se stabilise dans les cinq-dix ans à venir (période ou la plupart de ces brevets va en échéance). De toute façon, cette palette de médicaments qui s'agrandit chaque jour va changer bien de choses dans la pharmacopée.
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Thérapie Génique, le DNA comme médicament
- Comme on a eu occasion de commenter, pratiquement dans tous les
conditions pathologiques les gènes jouent un rôle
fondamental soit dans la pathologie que dans le processus de
guérison. Plusieurs maladies sont dues à des
défauts génétiques, soit partiels que totaux.
Dans ces cas, il serait théoriquement possible de re-atteindre
l'équilibre physiologique soit en réparant qu'en
ajoutant le gène fautif. Dans plusieurs maladies, comme par
exemple l'hémophilie, il n'est même pas
nécessaire de réparer la totalité des cellules.
Donc, a priori, une correction partielle suffit dans ces cas pour
rétablir le bon fonctionnement de l'organisme. Même dans
ces situations il s'agît néanmoins d'atteindre des
milliards et milliards de cellules (on rappelle qu'un milliard de
cellules corresponds à un peu moins d'un gramme de tissu). Les
techniques physico-chimiques courantes de transfert génique
(dites techniques de transfection) ne garantissent pas encore un
résultat approprié â la tâche. Pour obtenir
la preuve du concept on fait appel aux vecteurs viraux (Fig.
5). Les virus sont des capsules de protéines qui renferme
le code génétique destiné à former
d'avantage de copies de la même structure. L'enveloppe sert
pour protéger le matériel génétique (DNA
ou RNA) et aussi à l'infection et au transport de ce
matériel à l'intérieur de la cellule
infectée. Le génome d'un virus contient dans peu de
gènes toute l'information nécessaire pour reprogrammer
la cellule afin de produire de nouvelles copies du même virus.
Dans la plupart des virus on peut substituer une grande partie de
leur génome avec du DNA 'étranger'. Ces virus, dites
'recombinants' ne sont pas en mesure de pousser dans des cellules
normales, parce que ils manquent de l'information nécessaire.
Ils peuvent par contre être amplifiés dans des souches
cellulaires spéciales, dans lesquelles les gènes viraux
manquants ont été transplantés dans les
chromosomes de la cellule. La génération de ces souches
de 'paquetage' (packaging cells) est un des grands thèmes dans
la thérapie génique. On a obtenu ainsi des cellules qui
soutiennent la croissance de Adenovirus (virus avec génome de
DNA); de rétrovirus (génome à RNA, y inclus le
virus du SIDA) ou d'autres visur (Vaccinia, Herpes, etc.). Dans les
génomes recombinants de ces virus on a inséré
soit des gènes de marquage soit des gènes
thérapeutiques. Les essais précliniques ont
montré que de grandes quantités de cellules peuvent
être infectées par ces virus recombinants. Plusieurs
essais cliniques sont en cours pour tester l'efficacité de ces
vecteurs viraux dans le traitement génétiquement
assisté de différentes
maladies.
- Les vecteurs de transfert peuvent être administrés
soit de façon 'systémique' (par exemple par injection
intraveineuse Fig. 6A) soit de façon
ciblée (Fig. 6B, 6C, 6D, soit par application locale in vivo
que par application à des tissus explantés, dans la
technique dite ex-vivo). Le type de protocole choisi dépends
de la maladie qu'on veut traiter et du type de vecteur utilisé
(à savoir si le vecteur est fourni de mécanismes qui en
garantissent une spécificité du transfert). Les trois
questions fondamentales sont basées sur les mots clé
suivants: efficacité , spécificité ,
persistance. La raison principale du rythme ralenti qui semble
caractériser les progrès de la thérapie
génique est justement qu'on ne dispose pas encore de vecteurs
qui garantissent une solution à tous les trois
problèmes. Donc les essais cliniques actuels sont
effectués surtout pour prouver le principe du traitement mais
ne sont pas encore mûrs pour entrer dans le domaine de la
routine clinique. De plus, tous les traitements actuels sont
basés sur l'implantation au hasard du gène
thérapeutique dans le génome des cellules
ciblées. Ce fait comporte encore beaucoup de risques d'effets
secondaires dû à l'activation/inactivation de
gènes résidents qui peuvent entraîner des
dégénérations tumorales avec une certaine
fréquence. Naturellement. les scientifiques se sont
penchés aussi sur ce point et ont développé
plusieurs stratégies de sécurité. Finalement, on
veut mentionner une technique relativement nouvelle, qui devrait
permettre de cibler précisément l'effet
thérapeutique. La technique utilise des très courts
fragments de DNA synthétiques (appelés
chimèroplasts (13)) qui, une fois entrés dans le noyaux
des cellules ciblées devrait induire la correction du
gène fautif. Cette technique, même si fortement
controverse, semble donner les premier résultats publiables et
on attend beaucoup de progrès, si elle pourra être
récapitulée par plusieurs groupes indépendants
de chercheurs.
- Le premier essais clinique de thérapie génique a été introduit en 1990 par le groupe du Prof. Anderson 14. Il s'agissait d'une rare forme d'insuffisance immunitaire, due au manque du gène de l'enzyme ADA. Le manque de l'expression de cet enzyme entraîne la mort des cellules différenciées du système immunitaire. Les individus souffrant de ce syndrome ont une espérance de vie très raccourcie, et le seul traitement actuel est la greffe de la moelle osseuse d'un donneur sain. Ce type de greffe réussit seulement dans un petit pourcentage des cas et il n'est pas toujours possible de trouver des donneurs compatibles. Le groupe de Anderson a effectué une explantation d'une certaine quantité de moelle osseuse de la patiente (une fillette de 8 ans) et essayé de 'transformer' les cellules avec un vecteur (un rétrovirus modifié pour porter le gène de l'enzyme ADA). Après une brève culture, les cellules transformées ont été reinfusées par injection intraveineuse. les chercheurs ont été en mesure de prouver qu'une partie du système immunitaire s'est réconstituée à partir des cellules réimplantés. Un exemple analogue a été la correction d'un autre manque d'un gène qui cause la hyperlipidémie. Dans ce cas, les chercheurs ont explanté une partie du foie, ont mis les cellules en culture, les ont transformés avec le vecteur approprié et les ont réinfusés dans le patient. Aussi dans ce cas on a pu prouver une reconstitution partielle de la fonction hépatique (15). Beaucoup d'autres traitements analogues se sont suivis, avec des résultats encourageants mais jamais vraiment thérapeutiques. Une des exceptions est le grand et inattendu succès dans le traitement de la gangrène des extrémités. Dans ce cas, le groupe du Prof. Isner (16) a réussi à revitaliser des mains et des pieds qui auraient du être amputés. La stratégie est d'une simplicité épatante: le DNA recombinant pur (codifiant pour un facteur de vascularisation) est injecté (intramusculaire) en proximité de l'affection gangreneuse. Ce DNA va transfecter une petite quantité de cellules musculaire et le gène du facteur vascularisant va être exprimé. Le facteur vascularisant diffuse dans les environs et induit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins (c'est à dire il réactive la vascularisation de la région malade), entraînant ainsi la guérison de la nécrose. Avec cette technique simple et efficace, le Dr. Isner à déjà traité plusieurs dizaines de patients avec un succès de réhabilitation supérieur au 80%. Voilà dans ce cas, un type de traitement génique très localisé, et ou la question de l'efficacité, la spécificité et la persistence du transfert sont secondaires, parce que l'effet thérapeutique est obtenu même seulement avec le transfert provisoire dans une cellule sur milles. Le Dr. Isner explore couramment la possibilité de revasculariser avec une technique similaire les tissus du coeur, pour réparer les dégâts des ischémies cardiaques.
Évolution et trends dans la thérapie génique
- Depuis 1994, environ 3000 patients on été traités par des essais cliniques ou sont couramment enregistrés dans des programme de traitement expérimental de thérapie génique. La progression des protocoles de traitement enregistrés ainsi que le nombre approximatif de patients est exprimé dans la Fig. 7A sous forme de diagramme dans lequel on distingue l'évolution dans les différentes catégories: maladies héréditaires, maladies cardio-vasculaires, maladies infectieuses et cancer. Comme on peut bien remarquer, les traitements génétiquement assistés contre les tumeurs on suivi la progression plus étonnante. La génétique moléculaire nous offres beaucoup de stratégies pour induire la mort ou l'attaque immunitaire contre les cellules tumorales. L'espace à disposition ne nous permet pas d'expliquer ces techniques, mais on va citer les méthodes suivantes: a) activation de pro-toxines par transfert génique; b) activation de la réponse immunitaire par expression de lymphokines; c) instruction spécifique des cellules immunitaires; protection des tissus normaux contre les effets de la thérapie cytostatique; d) construction de virus qui attaquent spécifiquement les cellules tumorales; destruction des tumeurs solides par inhibition de l'apport sanguin (par anti-vascularisation); etc...
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Situation de la médecine
moléculaire en Suisse
Diagnostique et préventions établis dans la clinique
- La médecine moléculaire est déjà une solide réalité clinique dans notre pays. Plusieurs formes de diagnostique moléculaire (des maladies classique héréditaires telles la mucoviscidose ou la dystrophie musculaire aux diagnostiques prédictifs pour les prédispositions au cancer du sein et du colon) sont devenues routine et beaucoup de traitements avec bio-médicaments issus du génie génétique sont couramment utilisés (de la vaccination anti-hépatite à l'utilisation des interférons pour le traitement de la sclérose en plaques).
La situation de la thérapie génique
- Aussi les essais cliniques de thérapie génique sont extrêmement bien représentés. Sur un total d'environ 3000 patients enregistrés dans ce secteur, 280 ont été traités en Suisse (Fig. 7B). Dans le cadre du programme de recherche national NFP37 appelé 'thérapie génique somatique' environ 20 groupes de chercheurs sont actifs, pour la plupart sur des essais précliniques (Fig. 7B). Ce programme que je dirige depuis 1996 terminera en 2001 et on espère pouvoir lancer un deuxième programme visant les mêmes buts. Il faut souligner que le programme national NFP37 regroupe moins d'un quart des recherches actuellement en cours dans le secteur de la thérapie génique dans notre pays. Selon ma modeste opinion, ces efforts coordonnés devraient continuer pour permettre à la Suisse de bâtir son propre know-how dans la matière et éviter de devoir un jour acquérir cette technologie à un prix exorbitant des pays voisins. La perception publique du génie génétique souffre dans notre pays d'un manque de confiance général sur le bilan bénéfices/risques dérivant de ce secteur. Cette situation délicate à engendré de vives discussions lors de la campagne pour la votation sur l'initiative dite 'pour la protection génétique', initiative qui a finalement été refusée à grande majorité en Juin 1998. On espère que ces signaux préoccupants de scepticisme diffus, puissent stimuler les scientifiques à chercher d'avantage un dialogue continu avec l'opinion publique.
Conclusions, un équilibre et une vision sont nécessaires
- Aucun progrès dans un secteur peut se
révéler utile s'il n'est pas en équilibre avec
le progrès dans les autres secteurs. Donc aussi, la
médecine moléculaire, souvent accusée d'incarner
la vision réductionniste du concept de maladie et
santé, doit trouver son équilibre avec les
progrès dans la médecine conventionnelle et aussi dans
les secteurs de la médecine complémentaire (un
euphémisme pour la notion de médecine alternative). Il
ne faut pas laisser des terrains d'exploration inachevés. Il
n'y a pas une forme de médecine qui puisse résoudre
tous les problèmes de santé. Donc, il est très
important de soutenir aussi les recherches dans la médecine
préventive, et dans la médecine alternative.
- Deux autres grandes accusations à la médecine
moléculaire et surtout à la thérapie
génique sont d'avoir soulevé beaucoup d'espoirs et
d'illusions avec des promesses qu'on a pas pu maintenir et d'attirer
trop de ressources financières. Il est certain que cette
situation se présente grâce à la
complicité de plusieurs facteurs. D'un côté
certains scientifiques se sont prononcés de façon
imprudente sur les temps nécessaires pour réaliser
leurs projets. Ces propos on été spectacularisés
par certains mass média et ont trouvé un feed-back
positif dans le secteur de l'investissement à risque (venture
capital). Il ne faut pas oublier que la majorité du
financement des recherches en thérapie génique provient
du secteur privé. Tout cela a contribué à
créer une certaine euphorie
médiatique/économique et des espoirs infondés,
surtout chez les personnes souffrantes de maladie
héréditaire graves et pour lesquelles le temps est
malheureusement une dimension restreinte. Je n'ai pas de
justifications pour ce type d'attitude qui contient des aspects que
je ne peux pas partager. Néanmoins, il faut avouer qu'on ne
peut pas conduire ou financer des recherches à haut risque
sans avoir une vision positive, peut être même un peu
euphorique. La vision doit être un but, encore hors
portée mais raisonnablement atteignable, comme par exemple
l'idée d'une mission avec équipage humain sur la lune
(en 1960) ou sur mars (aujourd'hui). Un but difficile et
fortément coûteux, dont le bénéfice est
incertain, mais pas impossible, qui nous forcera à chercher
des solutions techniques qui auront un impact positif au delà
du but final. Autant que les missions spatiales audacieuses, la
thérapie génique est aussi une vision, difficile
à atteindre mais pas impossible. Il faut soigner cette vision
avec le réalisme nécessaire pour donner du courage aux
investissements de ressources, pour faire les pas selon la longueur
de nos jambes, et pour permettre aux technologies de 'spin-off' de
produire leurs effets bénéfiques et durables.
Remerciements
Je remercie la Société Fribourgeoise des Sciences Naturelles pour l'invitation à la conférence du 10.4.97. De grands remerciements vont aux collaborateurs et assistants du 'Ruscolab' et surtout à Anne Genilloud pour la préparation de plusieurs figures . Finalement un grand merci aussi a mon épouse Augusta pour la lecture critique et 'médicale' de ce résumé. Ce travail est soutenu par le canton de Fribourg et par le Fonds National Suisse pour la Recherche (NFP37).
1) DeRisi J. et al., Science 278, 680-686 (and references
therein)
2) Hodgkin J.et al.; Science 282, 2011 (news&views)
3) Waterston R. & Sulston J.E., Science 282, 53-54 (news &
views)
4) Rusconi S, in Principles of medical biology, EN Bittar Ed, JAI
Press, Greenwich Co USA 1996 (reviewing book article)
5) Selkoe D, Science, 275, 630-631 (mini-review)
6) Taubes G, Science 275, 1056-1059 (mini-review)
7) Rosenberg H, New England Jour. Med. 335, 1222-1224
(mini-review)
8) Dorner et al. Exp. Clin. Endocrinol. 98, 141-150 (review)
9) Housman & Ledley, Nature Biotech. 16, 492-493
(mini-review)
- Kleyn P & Vesell E, Science 281, 1820-1821 (mini-review)
10) Reuters news agency , Patricia Reaney, Jan 21 10:52 AM ET,
(agency despatch)
11) Marshall E, Science 281, 630-631 (mini review)
12) Sun et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92, 2889-2993
13) Ye et al., Mol. Med. Today oct 88, 431-437 (review)
14) Blaese et al. Hum. Gene Ther. 4, 521-527 (scientific article)
15) Grossmann M et al., Nature Genet. 6, 335-341 (review)
16) Baumgartner et al. Circulation 97, 1114-1123 (scientific
article)
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FIGURES
Fig. 1 Longévité et augmentation des incidences de certaines maladies (retour au texte)
A) Évolution suisse de l'espérance de vie
à la naissance durant le 20ème siècle. Le graphe
montre la valeur de l'espérance de vie (axe y) de 1900
à 1994 (axe x). On remarquera que la valeur a pratiquement
doublé (source: office fédérale de la
santé publique).
B) Progression de l'incidence de manifestation
cancéreuses en fonction de l'age (USA, bureau of national
public health). La progression est iper-exponentielle parce que elle
n'est pas une ligne même si l'axe y (incidence) est
représente de façon logarithmique.
C) Progression de la maladie d'Alzheimer (USA) dans la
population moyenne et chez les personnes porteuses d'une
configuration particulière d'un des gènes de
prédisposition (ApoE, REFNR). L'axe y porte le pourcentage
d'individus sains, la ligne ponctuée horizontale
délimite le 50%. Exemple de lecture: à l'age de 80 ans
dans la population moyenne (courbe marquée M) seulement 70%
des personnes sont encore saines, c'est à dire 1 individu sur
trois est atteint par les symptômes de la maladie d'Alzheimer.
L'évolution des pourcentages est différents pour les
combinaisons possibles d'allèles du gène ApoE. La
configuration ApoE2/ApoE2 semble diminuer l'incidence de la maladie,
tandis que l'allèle E4 coïncide avec une
accélération du processus
dégénératif.
Sont représentées les différents niveaux de résolution nécessaires pour visualiser les organes, les cellules, les chromosomes et le DNA. A droite, le facteur d'agrandissement.
Fig. 3 Structure et fonction d'un gène (retour au texte)
A gauche, les étapes nécessaires pour exprimer un gène. Le segment correspondant est transcrit en une molécule métastable (le RNA) qui est en suite utilisé comme instruction pour la translation (traduction) en protéine. La protéine est le produit final qui a une fonction spécifique (transporteur de petites molécules, enzyme qui catalyse la transformation chimique dans une étape métabolique, protéine de structure pour renforcer les membranes ou le squelette cellulaire, protéine sécrétée ayant fonctions différentes, récepteur pour hormones etc...). Avec un peu de simplification on peut déclarer qu' un gène correspond à une fonction spécifique. L'activité fondamentale d'une cellule de mammifère requiert l'action coordonnée d'environ 10'000 gènes. Les fonctions spécialisées (typiques de chaque type de tissu ou de cellules) nécessitent d'environ 80-90'000 gènes supplémentaires, qui sont exprimés de façon sélective. Donc la totalité des gènes pour un mammifère se situe autour des 100'000. A droite: le paradigme fondamental de la génétique, si le gène est intacte la fonction correspondante sera remplie; si un gène manque, est défectueux ou son expression ne peut pas s'achever, la fonction correspondante sera manquante.
A) diagnostique prénatal. La disponibilité de
sondes moléculaires à haute précision permet la
détection de défauts génétiques (exemples
Mucoviscidose, Dystrophie Musculaire, Maladies du métabolisme,
...). Aujourd'hui plus quelque centaine de maladies
héréditaires sont caractérisées
moléculairement, et quelque douzaine de tests sont
utilisés dans la routine clinique. Le points cruciaux dans le
domaine du diagnostique prénatal sont: a) la définition
des pathologies pour lesquelles ce diagnostique est indiqué;
b) la préparation des cadres pour le conseil
génétique et le suivi psychologique des couples avant
et après le diagnostique; c) la protection des individus de la
pression psychologique sociale tendant à l'émargination
de l'handicappé.
B) Diagnostique prédictif sur l'adulte. Pour un nombre
croissant de maladies les configurations génétiques qui
déterminent un risque accru de manifestation (=
prédisposition) sont déjà partiellement connus.
Par exemple on dispose de données qui peuvent déceler
la susceptibilité accrue à la formation de cancers, de
maladies neurodégénératives etc... Les points
cruciaux pour ce domaine du diagnostique sont: a) la protection des
données; b) le dilemme des maladies prévisibles mais
non-curables; c) le suivi psychologique du patient; c) une nouvelle
définition du 'patient' qui devient un 'client' et du
médecin qui devient un 'conseiller de santé'.
C) Diagnostique immédiat. Dans plusieurs occasions
(surtout dans les maladies infectieuses) il est impératif de
connaître avec précision la cause (exemple la souche de
bactéries, de virus etc.). Les techniques de biologie
moléculaires permettent un diagnostique extrêmement
précis et dans un délai bien plus bref que les
technique microbiologiques conventionnelles, permettant donc une
intervention plus ciblée et sans retard. Il n'y a pas de
'contre-indications' pour ce type de diagnostique.
Les virus sont en principe des 'capsules' qui renferment le matériel génétique destiné a reprogrammer une cellule hôte pour produire d'avantage d'individus. Un virus 'naturel' (A) porte donc dans son génome tous les gènes (pathogenic genes, ligne pointillée ) destinés à la réplication et à la libération du virus même. B) Ce génome peut être modifié avec les techniques moléculaires modernes pour générer un virus 'récombinant'. Dans ce cas, une grande partie des gènes du virus sont éliminés de son génome st substitués par de segments de longueur équivalente qui contiennent le (les gène (s) qui nous intéresse (nt) (therapeutic gene, Fig. 5B). Naturellement les fonctions éliminées du génome sont essentielles à la croissance du virus récombinant. Pour lui permettre de se multiplier il faut préparer des souches de cellules spéciales (packaging cells) qui soutiennent cette réplication. Les 'packaging cells' contiennent dans leur génome les gènes qui ont étés éliminés du génome du virus récombinant. En conclusion, un virus récombinant peut se répliquer seulement dans les packaging cells, mais pas dans les cellules-cible, dans lesquelles il va seulement 'déposer' son génome, en transférant ainsi les fonctions thérapeutiques.
Le technique de transfert de gènes se subdivisent en trois
catégories:
A) le transfert 'directe' soit par injection intraveineuse
(systemic) que par application locale ('local', permeation,
inhalation, injection intramusculaire etc...). Les points cruciaux
dans ce type de transfert sont: a) l'efficacité du vecteur
utilisé; b) la capacité du vecteur à
sélectionner des organes spécifiques; c) la
barrière représentée par le système
immunitaire
B) le transfert sur de cellules ou organes explantés
(ex vivo) suivi par reimplantation. Le point faible de ce type de
traitement est dans la complexité chirurgicale.
C) le transfert dans des cellules qui normalement n'expriment
pas le gène thérapeutique et leur implantation sous
forme d'un 'organe artificiel' ou 'tissu artificiel' laquelle
fonction devrait rééquilibrer les fonctions
physiologiques.
A) les nombres de différentes catégories de
protocoles cliniques de thérapie génique (axe y) sont
représentés en fonction du temps (axe x); à
droite l'axe y représente le nombre de patients
impliqués dans ces essais expérimentaux. Symboles:
ligne épaisse, cancer; ligne pointillé, maladies
héréditaires; autres lignes: vasc, maladies
vasculaires; infect, maladies infectieuses.
B) Situation en Suisse, Février 1998. 'Preclinical
assays', expérience précliniques (estimés
à partir des projets annoncés au Fonds National,
Divisions 3 et 4).Le tableau présente les différentes
catégories de maladies ciblées dans ces
expériences cliniques ainsi que les vecteurs utilisés
(r-adeno, récombinant adénovirus). En bas, les nombres
concernant le programme national NFP37 'thérapie
génique'. On peut conclure que la recherche
expérimentale en Suisse à impliqué environ 10%
des patients aux niveau mondial et que le NFP37 représente
seulement environ 10% des efforts Suisses.
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