Thérapie génique des manifestations neurologiques de la maladie de Pompe (glycogénose de type II)

Gene therapy of the neurological manifestations of Pompe disease (type li glycogenosis)

• Auteur / Autrice : Juliette Hordeaux
• Direction : Marie-Anne Colle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, médecine et santé
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers (2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiopathologie Animale et bioThérapie du muscle et du système nerveux (PAnTher) (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Moullier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Anne Colle, Philippe Moullier, Nathalie Cartier, Françoise Chapon, Catherine Caillaud, Ganna Panasyuk, Bruno Gasnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Cartier, Françoise Chapon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système nerveux central

Voie intrathécale

Thérapie génique

Glycogénoses

Maladie de Pompe

Résumé

La maladie de Pompe ou glycogénose de type II est une maladie de surcharge Iysosomiale causée par la mutation de l'enzyme alpha-glucosidase acide (GAA) à l'origine d'une accumulation de glycogène dans le coeur, les muscles et le système nerveux central (SNC). La forme infantile classique est caractérisée par une hypotonie et une cardiomyopathie fatale. La correction du coeur par enzymothérapie a permis d'allonger l'espérance de vie des patients révélant une nouvelle histoire naturelle. Le phénotype neurologique émergent et la correction partielle des muscles pourraient être liés à la surcharge du SNC. Nous postulons que la restauration de l'activité GAA dans le SNC par thérapie génique intrathécale permettrait i) de corriger les manifestations neurologiques de la maladie et ii) d'apporter un bénéfice sur la fonction neuromusculaire. Nous avons dans un premier temps démontré la transduction efficace du SNC après administration intrathécale d'un virus adéno-associé (AA V) recombinant codant un gène rapporteur. Nous avons ensuite administré un vecteur thérapeutique AA V -gaa par voie intrathécale chez des souris GAA-KO 6neo âgées de 1 mois puis nous avons suivi leur fonction neuromusculaire pendant un an. Nous démontrons une normalisation de Ia fonction neurologique corrélée à la correction enzymatique, biochimique et histologique du SNC. La force des souris est restaurée partiellement en l'absence de correction de la pathologie musculaire. Nos résultats suggèrent l'implication du SNC dans la physiopathologie de l'atteinte musculaire. Ces travaux ouvrent des perspectives de stratégies thérapeutiques combinées des organes périphériques et du SNC chez l'homme.

Pompe disease (glycogen storage disease type II) is a lysosomal storage disorder caused by acid-oe-glucosidase (GAA) deficiency leading to progressive accumulation of glycogen in the heart, muscles, and central nervous system (CNS). The disease manifests as a fatal cardiomyopathy in infantile form. Cardiac correction by enzyme replacement therapy (ERT) has recently prolonged the lifespan of these patients, revealing a new natural history. The emergent neurologie phenotype and the persistence of muscular weakness in survivors are currently partly attributed to CNS glycogen storage, uncorrected by ERT. We hypothesized that CNS correction by gene therapy using recombinant Adena-associated viruses (rAA V) encoding the GAA transgene would alleviate the neurologie manifestations of the disease and would lead to an improvement of the neuromuscular function. To address this question, we first demonstrated using a reporter gene that the injection of rAA V in the cerebrospinal fluid (intrathecal injection) enables efficient and diffuse transduction of the CNS. GAA-KO 6neo mice were next treated with intrathecal AA V-gaa at one month and their neuromuscular function was assessed for one year. We demonstrate a significant functional neurologie correction in treated animals and a partial restoration of the muscular strength. The entire CNS shows enzymatic, biochemical and histological correction. Muscle glycogen storage is not cleared by the treatment, thus suggesting that the partial restoration of strength is directly related to the CNS correction. This widespread CNS cure and its impact on the global neuromuscular function offer new perspectives for the management of patients.