Vignette (Photo © Inserm - E223).

Au lendemain du premier Téléthon de décembre 1987, 150 familles de malades atteints d’amyotrophie spinale infantile (SMA) se réunissaient à l’initiative de l’AFM pour un évènement fondateur. La SMA fait partie des milliers de maladies rares (80 % d’origine génétique) dont le poids socio-économique était complètement ignoré. On sait aujourd’hui que 350 millions de personnes dans le monde présentent une maladie rare [1], soit la 3^e cause de mortalité, davantage que le diabète et les maladies infectieuses réunies. À cette époque, peu de laboratoires académiques (et encore moins privés) ne pouvaient se permettre le risque de consacrer les 10 ans requis le plus souvent pour l’identification de gènes responsables de maladies. L’initiative Human Genome Project des NIH (National Institutes of Health) piétinait et seule une petite poignée de gènes présentant des anomalies ayant des conséquences pathologiques était connue.

Cette réunion des familles SMA était le prélude à la constitution d’une banque de tissus et d’ADN de maladies rares (la plus importante en Europe) et de la création en 1990 de Généthon, laboratoire unique en son genre, dédié à la cartographie du génome, mettant en œuvre pour la première fois des robots conçus spécifiquement à cet effet. À peine deux ans plus tard, Généthon publiait ce qui sera pendant 10 ans les publications scientifiques les plus citées au monde : les cartes physiques et génétiques du génome humain [2, 3].

Les sondes d’ADN générées ont été mises à disposition des laboratoires de biologie moléculaire du monde entier, offrant à la génétique des maladies rares un formidable accélérateur de la découverte des gènes humains. Ces outils ont été mis à profit par l’équipe de Judith Melki et Suzie Lefèbvre (Unité de Recherches sur les Handicaps Génétiques de l’Enfant, Institut Necker, Hôpital des Enfants Malades), leur permettant de restreindre progressivement le locus pathologique jusqu’à identifier le gène SMN (survival of motor neuron) et ses versions centromérique et télomérique [4]. L’amyotrophie spinale avait enfin une cible génétique clairement démontrée. De l’autre côté de l’Atlantique, un biochimiste, Gideon Dreyfuss (Université de Pennsylvanie), travaillait sur un complexe protéique impliqué dans l’épissage de l’ARN et qui comprenait précisément la protéine SMN [5]. Lorsqu’il prit connaissance de la publication de Suzie Lefèbvre, il comprit que la protéine qu’il étudiait était à l’origine de la SMA et il décida de réorienter ses recherches sur les mécanismes moléculaires sous-jacents de la maladie, devenue pour lui un modèle idéal de décryptage de la régulation de la transcription et de la traduction de l’ARN. Soutenu alors par l’AFM-Téléthon, tout comme Judith Melki et Suzie Lefèbvre, il publia une série de travaux essentiels autant pour la recherche fondamentale que pour la compréhension de la SMA, démontrant que les perturbations de l’expression de gènes de la synapse neuro-musculaire pouvaient expliquer la sensibilité particulière des neurones moteurs dans le processus pathologique [6].

Une communauté d’équipes de recherche européennes et américaines entreprit un long travail de décorticage des mécanismes moléculaires de la maladie, appuyés sur de nombreux modèles cellulaires et animaux : drosophile, xénope, poisson zèbre, nématodes, souris avec au moins 60 modèles génétiques différents, porc). On sait aujourd’hui que la maladie est due à un défaut de production de la protéine SMN1. La mutation homozygote est létale. Seul Homo sapiens, pas même les primates non-humains, porte une version centromérique appelée SMN2, susceptible de compenser partiellement SMN1 muté. SMN2 possède une substitution C→T dans l’exon 7, rendant moins efficace l’épissage et la stabilité de l’ARN messager de SMN et par voie de conséquence une production environ 10 fois moindre de protéine SMN, elle-même instable (Figure 1). Il existe une relation inverse entre le nombre de copies de SMN2 et la sévérité de la maladie (létalité in utero avec 0 copie de SMN2, phénotype de sévérité décroissante avec le nombre de copies de SMN2 - jusqu’à 8 copies dénombrées). Cette corrélation est modulée par des gènes « modificateurs » plus ou moins négatifs tels que NAIP (neuronal apoptosis inhibitor), GTF2H2A (general transcription factor IIH, p44), SERF1A (small EDRK-rich factor 1A, H4F5) ou protecteurs (comme celui codant la plastine 3) ou des variants rares de SMN2 tels que la mutation c.859G>C dans l’exon 7 qui rétablit l’épissage de SMN2. L’élucidation précise de ce mécanisme de compensation partielle par SMN2 a permis la mise au point d’une stratégie de réintroduction de l’exon 7 de SMN2 par des oligonucléotides antisens. Le plus efficace est un morpholino¹ de 15 mers ciblant ISS-N1 (intronic splicing silencer N1), un site intronique inhibiteur de l’épissage. Il augmente l’inclusion de l’exon 7 de SMN2 en empêchant de manière stérique la liaison de hnRNP A1 (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1) aux deux motifs cibles de la région, et en induisant des réarrangements structuraux secondaires réduisant des interactions inhibitrices à distance au sein de l’intron 7 (voir pour revue [7]). Douze ans après la découverte du site intronique inhibiteur, la FDA (Food and Drug Administration) américaine approuvait le 23 décembre 2016, le premier traitement de la SMA, le Spinraza^™ (nusinersen), un ARN antisens développé par une société de biotechnologie en partenariat avec une autre société de biotechnologie.

Figure 1. Perte de la protéine SMN1 partiellement compensée par SMN2. Région critique du chromosome 5 comportant la version télomérique (SMN1) et centromérique (SMN2) du gène SMN. La substitution CT conduit à un diminution de copies d’ARN messager (ARNm) de SMN2 consécutivement à un défaut d’épissage de l’ARN prémessager, sautant l’exon 7 et conduisant à un ARNm instable et une quantité de protéine SMN insuffisante. T : orientation télomérique. C : orientation centromérique.

Figure 1. Perte de la protéine SMN1 partiellement compensée par SMN2. Région critique du chromosome 5 comportant la version télomérique (SMN1) et centromérique (SMN2) du gène SMN. La substitution CT conduit à un diminution de copies d’ARN messager (ARNm) de SMN2 consécutivement à un défaut d’épissage de l’ARN prémessager, sautant l’exon 7 et conduisant à un ARNm instable et une quantité de protéine SMN insuffisante. T : orientation télomérique. C : orientation centromérique.

À ce jour, plus de 8 400 malades (enfants comme adultes) ont été traités (pour certains depuis plus de 6 ans) avec ce produit disponible dans plus de 40 pays. L’antisens est administré par voie intrathécale² et nécessite des administrations répétées (une montée en charge trimestrielle la première année, suivie de délivrances quadrimestrielles ensuite). Plus de 300 dossiers de malades (présentant les types 1 [sévère] à 3 [légère] de la maladie) ont été réunis à l’occasion de deux études randomisées en double-aveugle contre placébo (ENDEAR et CHERISH). Elles ont montré un rapport bénéfice-risque favorable du traitement (mais sans négliger des atteintes rénales et hématologiques nécessitant une surveillance particulière). Les bénéfices cliniques sont d’amplitude variable. Ils se traduisent par une amélioration ou une stabilisation de la fonction motrice à long terme. Les effets cliniques sont d’autant plus marqués que le traitement est appliqué tôt. Cela s’explique par l’histoire naturelle de la maladie : les neurones moteurs ne pouvant se régénérer à partir d’une population souche inexistante et en tous cas non active, le déficit moteur s’accentue au fur et à mesure de leur dégénérescence. Même si une amélioration peut être observée (que l’on peut théoriquement relier à une augmentation de la neuritogénèse des motoneurones restants), celle-ci restera dépendante de la proportion de motoneurones encore disponibles. Le traitement post-symptomatique apporte un bénéfice réel d’inflexion du cours de la maladie sans cependant l’inverser complètement [8, 9]. Ces observations renforcent l’intérêt de traiter le plus tôt possible, en particulier les SMA de type 1, toutes mortelles à brève échéance ; idéalement, dès la naissance. Une étude de phase II (NURTURE) réalisée chez 25 nourrissons génotypés type 1 ou 2 (2 ou 3 copies de SMN2), traités par le Spinraza^™ à un stade « pré-symptomatique » (avant l’âge de 6 semaines), montre que tous les participants de l’étude étaient toujours en vie 25 mois après l’initiation du traitement, sans recours à une assistance respiratoire permanente, et présentaient une amélioration continue de leur état avec notamment la possibilité de s’asseoir et de marcher sans assistance. Sans le traitement, la plupart de ces malades seraient soit décédés, soit dépendants d’une assistance respiratoire (en moyenne avant l’âge de 13,5 mois) [10]

Outre les incertitudes qui pèsent sur le risque de toxicité liée à un traitement chronique, on peut considérer que la pharmacocinétique d’un antisens administré sous forme de bolus très espacés n’est pas optimale du point de vue de la cinétique d’action. De plus, la surexpression de SMN2 n’est peut-être pas de nature à compenser totalement l’absence d’expression de SMN1. Cet antisens, administré par voie intrathécale (nécessaire pour obtenir des concentrations thérapeutiques dans la moelle épinière) exclut de fait la correction de tissus périphériques potentiellement impliqués dans la maladie, en particulier les muscles squelettiques [11]. Son administration est délicate et parfois impossible pour les malades ayant subi une arthrodèse³ destinée à soutenir la colonne vertébrale. Dans ce contexte, une thérapie génique par transfert du gène SMN1, à visée systémique et par une prise unique, apparaît une alternative logique.

De manière quasi-concomitante à la découverte du gène SMN, Généthon opérait une mue stratégique décisive, pour devenir une biotech à but non-lucratif, dédiée à la thérapie génique des maladies rares. L’une des deux technologies de transfert de gène privilégiée dans ce laboratoire repose sur les virus AAV (virus associés à l’adénovirus). C’est ainsi que l’équipe dirigée par Martine Barkats (Inserm, directrice d’équipe à Généthon-Évry puis à l’Institut de Myologie-Paris) réalisa les travaux pionniers démontrant l’efficacité de l’AAV9 sous forme double brin (scAAV9) administré par voie intraveineuse dans un modèle murin de la SMA [12, 18] (→).

(→) Voir la Synthèse de M. Barkats, page 137 de ce numéro

En 2009, après que Martine Barkats eut, pendant près de 18 mois, tenté vainement de publier ses travaux dans la prestigieuse revue Nature Biotechnology, cette même revue publiait ceux de l’équipe américaine dirigée par Brian Kaspar décrivant des résultats similaires, mais sur un nombre d’animaux et une durée de suivi moins étoffés [13]. Brian Kaspar fonda alors une société de biotechnologie avec l’aide de Jerry Mendell, un clinicien pionnier de la thérapie génique neuromusculaire, et développa un scAAV9-SMN délivré par voie systémique chez les malades SMA de type 1. La société leva sur le marché américain les centaines de millions de dollars de capitaux nécessaires et, en moins de 5 ans, le produit (le ZolgenSMA^™) obtint de la FDA l’autorisation de mise sur le marché en mai 2019. Quelques semaines auparavant, cette firme de biotechnologie était rachetée par un géant pharmaceutique pour 8,7 milliards de dollars (soit environ 7,8 milliards d’euros), juste après que la firme de biotechnologie eut régularisé la situation de propriété intellectuelle, sous forme de contrat de licence auprès de Généthon qui possède 2 des 5 brevets clés qui encadrent ce produit [18].

Le ZolgenSMA^™ est autorisé pour le traitement d’enfants atteints de SMA âgés de moins de 2 ans et pesant moins de 13,6 kg. Ceci inclut de fait les enfants « pré-symptomatiques ». Cette avancée est majeure, d’autant qu’il s’agit du premier médicament de thérapie génique administré par voie systémique, toutes maladies confondues, et du premier médicament de thérapie génique pour une maladie neuromusculaire. La FDA avait délivré une autorisation pour les malades « mutés dans le gène SMN1 », ce qui, potentiellement pourrait englober l’ensemble des patients SMA. La restriction aux tout jeunes malades pourrait s’expliquer, d’une part par le fait que le développement clinique a été réalisé sur une population restreinte d’enfants de moins de 7 mois, mais aussi par le modèle économique et les difficultés de production d’un tel vecteur ; les deux aspects pouvant être partiellement liés.

Le prix très élevé du ZolgenSMA^™ revendiqué (1,9 million d’euros pour une dose) s’appuie sur une série d’arguments et de calculs qui font débat (voir par exemple [14]). Un des critères repose sur l’économie réalisée en quelques années par rapport au coût du Spinraza^™ d’environ 400 000 dollars par an et par patient. On peut s’interroger sur une tendance pernicieuse d’inflation des prix qui s’auto-entretiendrait (le prix du Spinraza^™ est-il lui-même déjà justifié ?). Les rachats d’entreprises biotechnologiques parfois mono-produit (ce qui était le cas de la firme de biotechnologie ayant développé le ZolgenSMA® à l’origine) à coup de milliards ne contribuent-ils pas à renchérir les coûts d’amortissement du médicament commercialisé ? La question du remboursement de traitements aussi onéreux est d’ores et déjà posée. Elle véhicule intrinsèquement un risque avéré d’inégalité d’accès pour les malades, y compris du fait des politiques de remboursement saucissonnées par sous-groupes de malades et très différentes d’un pays à l’autre (certains pays refusent même de rembourser ces deux traitements). Elle vient aussi télescoper le principe de l’Autorisation temporaire d’utilisation (ATU) en France qui permet aux malades d’accéder au traitement tout de suite après une autorisation de mise sur le marché (AMM) et avant même que les conditions de remboursement soient définies. C’est même la soutenabilité des dépenses liées aux médicaments innovants qui est en cause.

Une part non-négligeable du prix du ZolgenSMA^™ tient aussi à son coût de production. La dose de vecteur utilisée (2x10¹⁴ vector genomes [vg] par kg) requiert au moins plusieurs centaines de litres de production par des lignées cellulaires en fermenteur. On comprend rapidement l’impossibilité de répondre aux besoins théoriques de traitement de 15 000 malades pour les seuls pays occidentaux (plusieurs millions de litres !), même en multipliant les surfaces de production. À titre comparatif, la quantité de particules virales à produire pour ce médicament est 1 milliard de fois supérieure à celle de vaccins viraux pour lesquels on parle déjà de pénurie ! L’EMA, l’Agence européenne du Médicament, qui examine la demande d’AMM européenne du ZolgenSMA^™, a questionné la société pharmaceutique à propos de la bioproduction du médicament. Il est donc devenu indispensable d’améliorer d’au moins un facteur 100 les rendements de production de cette thérapie génique. Cela ne peut pas se faire sans la mise au point de technologies de rupture concernant chaque étape du procédé, mais peut-être même la mise en œuvre de procédés de production complètement originaux. C’est un défi majeur pour la thérapie génique au sens large, alors que la FDA anticipe une mise sur le marché de 40 nouveaux médicaments de thérapie génique d’ici 2022 et s’adressant potentiellement à des millions de malades⁴. Le défi est aussi de s’assurer une indépendance sanitaire nationale. Comme dans d’autres domaines de l’innovation médicale, la France a été en pointe pour faire émerger ces thérapeutiques et, faute de moyens notamment financiers, elle voit ses avancées exploitées par des acteurs étrangers dont les fruits (les médicaments sur le marché) vont nous revenir à des conditions économiques qui en compromettent l’accès. Les acteurs publics comme privés n’ayant pas pris la mesure des progrès rapides de la thérapie génique ont malheureusement manqué l’opportunité d’asseoir une filière industrielle porteuse. Mais il est encore temps ; l’innovation en bioproduction représente donc une seconde chance à saisir.

D’autres défis sont à surmonter. S’il faut adapter la pratique médicale en prenant en compte les nouveaux phénotypes des patients traités et positionner ces traitements dans la meilleure fenêtre d’efficacité thérapeutique, il convient aussi, pour un maximum d’efficacité, de traiter avant que la maladie ne se soit déclarée. C’est ce que tendent à montrer les données collectées aussi bien avec le Spinraza^™ qu’avec le ZolgenSMA^™ [15]. Cela repose donc sur un dépistage systématique de la population dès la naissance. Celui-ci nécessite un test génétique ciblé sur le locus SMN. Des programmes pilotes de dépistage néonatal de l’amyotrophie spinale sont déjà à l’œuvre aux États-Unis, à Taiwan, en Belgique, en Allemagne, et en Italie ; d’autres sont en préparation en Espagne et dans d’autres états européens. Les autorités françaises peinent à prendre cette décision.

D’autres stratégies thérapeutiques sont activement étudiées. La plus avancée (au stade des essais de phase III) est le Risdiplam, une molécule pharmacologique simple, capable, comme les antisens mais sans leurs effets secondaires, de provoquer la réintroduction de l’exon7 de SMN2. Un autre avantage par rapport aux antisens est le fait qu’elle s’administre par voie orale, et ce, de manière quotidienne [16]. D’autres stratégies visant l’ARN ou la protéine SMN ou des mécanismes non-spécifiques de neuroprotection font aussi l’objet d’essais cliniques dans la SMA. On peut imaginer à terme une optimisation du bénéfice clinique par la combinaison de certaines de ces thérapeutiques (Figure 2). Dans tous les cas, il sera necessaire d’être attentif aux effets toxiques potentiels de ces nouvelles thérapies.

Figure 2. Principe de la combinaison de thérapeutiques de la SMA et du moment et de la durée optimales de traitement. La protéine SMN est nécessaire au développement et à la survie des neurones moteurs. La dépendance vis-à-vis de SMN peut se manifester dès la période in utero. Si, idéalement, le traitement devrait être initié durant la période de gestation, il est important qu’il soit entrepris au plus tôt dès le diagnostic, voire même à la suite d’un dépistage systématique à la naissance. JNM : jonction neuro-musculaire (modifié de [17]).

Figure 2. Principe de la combinaison de thérapeutiques de la SMA et du moment et de la durée optimales de traitement. La protéine SMN est nécessaire au développement et à la survie des neurones moteurs. La dépendance vis-à-vis de SMN peut se manifester dès la période in utero. Si, idéalement, le traitement devrait être initié durant la période de gestation, il est important qu’il soit entrepris au plus tôt dès le diagnostic, voire même à la suite d’un dépistage systématique à la naissance. JNM : jonction neuro-musculaire (modifié de [17]).

La SMA constitue un exemple d’une démarche logique qui a conduit de l’élucidation du mécanisme génétique de la maladie à deux stratégies thérapeutiques innovantes de substitution par une séquence ADN codante ou de modulation pharmacologique de l’épissage de l’ARN. Les preuves de concept objectivées par les bénéfices cliniques spectaculaires obtenus ouvrent des perspectives cliniques élargies à bien d’autres applications médicales. Il est frappant aussi de constater que ce continuum scientifique qui a abouti à ces avancées majeures a été assuré par une association de malades engagée sans faiblir sur le terrain de l’innovation de rupture. Sans négliger la recherche de mécanismes physiopathologiques encore à préciser et de raffinements des thérapies, les défis immédiats sont désormais à la fois industriels et socio-économiques.

L’auteur déclare n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.