Essais thérapeutiques dans la dystrophie musculaire de Duchenne : entre espoirs et désespoirs
Rev Med Suisse 2012;8:409-412
Résumé
La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une myopathie progressive liée au chromosome X. Depuis la découverte du gène responsable qui code pour la dystrophine, une protéine exprimée dans les myocytes, de nombreuses stratégies thérapeutiques ont été élaborées. Dans cet article, nous présentons trois approches parmi les plus avancées sur le plan des essais cliniques. Les deux premières sont la translecture du codon stop et le saut d’exon, qui ciblent des types de mutations précises et qui représentent un exemple de «médecine personnalisée». La troisième est une approche pharmacologique, moins spécifique, et potentiellement bénéfique à tous les patients.
Ces premiers essais thérapeutiques dans la DMD soulèvent un certain nombre de difficultés et de questions, tant pour les chercheurs que pour les patients et leur famille. Ces aspects seront également abordés.
Abstract
Introduction
La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une myopathie progressive liée au chromosome X qui atteint un garçon nouveau-né sur 3500.
1 Elle fait donc partie, en vertu de son incidence, du groupe des maladies rares. On observe depuis quelques années un intérêt croissant pour ces maladies, non seulement des scientifiques et des firmes pharmaceutiques mais aussi de la classe politique et du grand public. Des progrès majeurs ont été réalisés dans la compréhension de leurs bases génétiques et cellulaires, permettant le développement de stratégies thérapeutiques qui ont abouti pour certaines à des thérapies efficaces (certaines maladies lysosomiales) ou aux premiers essais cliniques. C’est le cas de la DMD, pour laquelle les premiers résultats d’essais thérapeutiques prometteurs ont été publiés récemment. Dans cet article, nous présentons quelques-unes de ces approches en soulignant non seulement les résultats obtenus mais également les difficultés pratiques rencontrées par les chercheurs, les patients et leur famille.
Translecture des codons stop avec l’ataluren (PTC124) : une illustration de la complexité de conduire un essai clinique pour une maladie rare
La cause de la DMD est une mutation dans le gène codant pour la dystrophine, protéine sous-membranaire essentielle pour l’intégrité structurelle de la fibre musculaire
(figure 1), dont l’absence rend les fibres plus vulnérables au stress mécanique.
2,3 La maladie se manifeste généralement par un léger retard dans les acquisitions motrices, parfois associé à un retard de langage. L’âge moyen de diagnostic est d’environ cinq ans. La faiblesse musculaire progressive aboutit à la perte de la marche entre dix et douze ans et finalement à une insuffisance cardiaque et respiratoire. La DMD reste incurable, mais l’introduction précoce de stéroïdes oraux et une prise en charge cardiorespiratoire optimale permettent d’améliorer considérablement la qualité et l’espérance de vie de ces patients.
1,4 Il n’est plus rare de les voir vivre jusqu’à leur troisième décennie.
4
D’un point de vue génétique, près de 65% des patients présentent une délétion dans le gène de la dystrophine, 5-15% une duplication et les 30% restants des mutations de petite taille. Environ la moitié de ces dernières sont des mutations non-sens.
5 Il s’agit de mutations ponctuelles qui remplacent sur l’ARN (acide ribonucléique) messager un codon spécifiant un acide aminé par un codon stop prématuré, qui interrompt la transcription ribosomiale. Il en résulte la production d’une dystrophine tronquée, rapidement dégradée.
L’existence de molécules permettant d’ignorer ces codons stop prématurés est connue de longue date ; on parle alors de translecture
(read-through) de codons stop. Les aminoglycosides ont cette propriété mais les essais cliniques avec la gentamicine dans la DMD n’ont pas montré d’efficacité et ont suscité des craintes de toxicité.
6
L’ataluren (PTC124) est une molécule qui permet aux ribosomes d’ignorer exclusivement les codons stop prématurés consécutifs à une mutation ponctuelle. La réexpression d’une dystrophine fonctionnelle après administration d’ataluren a pu être démontrée dans un modèle murin de la DMD, la souris
mdx.
7 Après des premiers essais encourageants chez l’homme, une étude de phase IIb en double aveugle a été réalisée chez 174 jeunes patients. Une randomisation en trois bras (faible dose, haute dose et placebo) a été réalisée avec comme objectif primaire de comparer l’évolution de la distance parcourue en marchant six minutes après 48 semaines de traitement. Compte tenu de la rareté de la maladie, l’étude s’est déroulée dans 37 centres de onze pays différents avec des patients présentant une variabilité inévitable dans leur degré d’atteinte, compliquant ainsi l’interprétation des résultats. Les premières analyses n’ayant pas démontré de bénéfice significatif, tous les essais avec le PTC124 pour la DMD ont été interrompus sur avis du comité de surveillance indépendant. Des analyses complémentaires semblent toutefois avoir montré une tendance à l’amélioration dans le bras traité par faible dose,
8 et la poursuite des essais en Europe serait prévue pour le printemps 2012.
Le saut d’exon : un exemple de médecine personnalisée basée sur le gène
Comme la plupart des gènes, celui de la dystrophine contient à la fois des parties codantes (les exons) et des parties non codantes (les introns). Lors de la transcription, un ARN prémessager, contenant à la fois les introns et les exons, est formé. Le processus d’excision-épissage permet l’élimination des introns, puis le raccordement des 79 exons du gène en un ARN messager mature
(figure 2). Lors de la traduction de ce dernier en une protéine, la séquence de nucléotides est lue sous forme de triplet (ou codon), chaque triplet correspondant à un acide aminé ou à un codon stop. Les exons ne contiennent toutefois pas tous un nombre de nucléotides correspondant à un multiple de trois. Certains codons sont donc «à cheval» entre deux exons
(figure 2). La délétion d’un exon peut donc avoir des conséquences très différentes sur la protéine qui doit être produite. Si l’exon supprimé (ou le dernier exon en cas de délétion multiple) contient un nombre complet de codons, la traduction pourra se faire sans décalage de la séquence de lecture
(in-frame deletion). La protéine produite sera plus courte mais elle pourra néanmoins être fonctionnelle. Le phénotype clinique est alors moins sévère ; on parle de dystrophie musculaire de type Becker.
5 La DMD est causée dans 65% des cas par des délétions
out-of-frame, c’est-à-dire des délétions d’exons qui se terminent (ou commencent) par des codons «incomplets». Ces délétions interrompent la séquence de lecture et la production de la protéine. La dystrophine produite sera tronquée et rapidement dégradée donnant alors un phénotype plus sévère.
Exemple de thérapie d’une délétion de l’exon 50 par le saut de l’exon 51 A : Gène de la dystrophine contenant 79 exons codant pour la protéine ;B : Gène de la dystrophine avec une délétion de l’exon 50 ; C : Gène de la dystrophine avec une délétion des exons 50 et 51 ; D : Gène de la dystrophine avec une délétion de l’exon 50 traité par AON (oligonucléotides «antisens»).
Arg : arginine ; Ala : alanine ; Lys : lysine ; Glu : glutamate ; Ser : sérine.
Les oligonucléotides «antisens» (AON) sont de courtes séquences d’acides nucléiques synthétiques capables de s’hybrider spécifiquement avec certaines régions des ARN prémessagers. On peut les utiliser pour «masquer» un exon
(saut d’exon) dont la présence entraîne un décalage de la séquence de lecture suite à une délétion. Lors de l’excision-épissage, cet exon n’est pas transcrit, permettant son élimination de l’ARN messager mature
(figure 2).
9
Les résultats de deux essais ouverts, non contrôlés, de phase II, utilisant des AON pour le saut de l’exon 51 ont été publiés cette année. Dans le premier essai, un AON de type 2’-O-méthyl phosphorothioates (2’OMe) a été administré une fois par semaine par voie sous-cutanée à douze patients répartis en quatre bras avec des posologies croissantes.
10 Dans le deuxième essai, un AON de type morpholino (PMOs) a été administré une fois par semaine par voie intraveineuse à dix-neuf patients répartis en six bras avec des posologies croissantes.
11 Tous deux rapportent une augmentation de l’expression de la dystrophine de manière dose-dépendante, sans effet secondaire grave, imputé au traitement. Aucune des deux études n’a toutefois pu démontrer une amélioration significative de la fonction motrice.
10-11
Bien que ces deux essais représentent une étape cruciale pour la recherche dans la maladie de Duchenne, des difficultés majeures restent à résoudre. Le taux de réexpression de la dystrophine doit être notablement augmenté afin d’obtenir une amélioration clinique significative. D’autre part, le taux d’AON atteignant les cellules cardiaques est actuellement faible, alors que la cardiopathie est une cause de mortalité majeure chez ces patients. En fin de compte, le risque de toxicité, notamment rénale, devra être évalué face à une thérapie qui devrait être administrée à long terme.
9,12
En théorie, le saut d’un ou deux exons pourrait être appliqué à près de 80% des délétions (près de 50% des patients avec une DMD), 90% des mutations ponctuelles et plus de 70% des duplications, soit en tout plus de 80% des mutations dans la DMD.
13 Ceci nécessiterait toutefois le développement de multiples AON différentes correspondant aux différentes mutations, impliquant un surplus de coût pour le développement des mutations les moins fréquentes. Cet exemple de «médecine personnalisée basée sur le gène» transforme ainsi une maladie rare en une multitude de maladies encore plus rares.
Considérant ces aspects, certains auteurs préconisent le développement d’un saut multi-exons (notamment des exons 45-55), qui permettrait à lui seul de traiter jusqu’à 60% des délétions.
12
L’idébénone : un exemple d’approche pharmacologique
Contrairement aux deux premières stratégies qui ciblent leur activité sur un type de mutation ou même une mutation précise, l’idébénone est un exemple d’agent dont pourraient bénéficier tous les patients avec une dystrophie musculaire. Il s’agit d’une benzoquinone qui présente des propriétés antioxydantes et améliore la fonction de la chaîne respiratoire mitochondriale.
14 Le mécanisme postulé est celui d’une diminution du stress oxydatif connu pour être impliqué dans la physiopathologie de la DMD. Suite à des résultats encourageants dans le modèle murin (souris
mdx), une étude de phase IIa, en double aveugle, randomisée et placebo-contrôlée avec 21 patients, suggérait un effet cardioprotecteur et une amélioration du débit expiratoire maximal.
14 Ces résultats sont toutefois à interpréter avec prudence, notamment en raison du petit nombre de patients et d’une différence d’âge significative entre les groupes. Une étude multicentrique de phase III, en double aveugle, randomisée et placebo-contrôlée est actuellement en cours.
Problématique soulevée par ces différents essais
L’avènement des premiers essais thérapeutiques pour la DMD et leurs résultats encourageants sont un événement majeur pour les patients, leur famille et pour l’ensemble de la communauté scientifique qui se préoccupe des maladies neuromusculaires. Une multitude de problèmes pratiques ont toutefois surgi lors de ces essais.
Au-delà de la complexité technique d’administrer un agent thérapeutique qui puisse atteindre l’ensemble de la musculature du corps, les essais cliniques se confrontent également à des difficultés méthodologiques comme l’illustre l’essai avec l’ataluren. Le recrutement d’un nombre suffisant de patients qui soient homogènes non seulement du point de vue du type de leur mutation génétique mais aussi de la sévérité de leur atteinte clinique est complexe. La définition de mesures d’efficacité (outcome measures) valides et reproductibles est également problématique puisqu’il s’agit d’une maladie lentement progressive.
Un aspect qui n’est pas toujours pris en compte par les promoteurs des études est l’impact psychologique considérable de la participation aux essais. Ces familles sont souvent prêtes à réorganiser entièrement leur quotidien pour y participer, bien que cela implique parfois des voyages hebdomadaires à l’étranger. Même si la probabilité d’une amélioration clinique semble petite, le fait de participer à un essai fait renaître l’espoir. Suite à l’interruption soudaine de l’essai avec l’ataluren, certaines familles se sont senties délaissées et livrées à elles-mêmes. Une forte mobilisation internationale des familles ayant participé à cette étude s’est d’ailleurs organisée par la suite.
Même lorsqu’ils ne participent pas, l’intérêt des patients et de leurs familles pour ces essais est énorme. De nombreuses familles sont très bien renseignées par le biais des réseaux internationaux d’associations de patients, au point de nous transmettre parfois des informations que nous, médecins, ignorions. Les familles de malades, porteurs de mutations rares pour lesquels aucun essai clinique n’est prévu ou possible actuellement, ressentent ainsi parfois un sentiment de frustration ou d’incompréhension sachant que leur enfant est atteint de la même maladie que d’autres qui ont eux la chance d’avoir «une bonne mutation» qui leur permettra de bénéficier des progrès thérapeutiques en cours.
Conclusion
Des avancées cruciales ont été réalisées dans le traitement de la maladie de Duchenne, toutefois de très nombreuses difficultés doivent encore être surmontées. Cette attente est très longue pour les familles à qui nous devons répéter que, malgré ces progrès extraordinaires plusieurs années seront encore nécessaires avant de pouvoir prescrire ces traitements. Il est par ailleurs possible que ce délai soit encore plus long pour des patients porteurs de mutations rares.
Bibliographie
- ↑ [**] Bushby K, Finkel R, Birnkrant DJ, et al. Diagnosis and management of Duchenne muscular dystrophy, part 1 : Diagnosis, and pharmacological and psychosocial management. Lancet Neurol 2010;9:77-93. [Medline]
- ↑ Hoffman EP, Brown RH, Kunkel LM. Dystrophin : The protein product of the Duchenne muscular dystrophy locus. Cell 1987;51:919-28. [Medline]
- ↑ Petrof BJ, Shrager JB, Stedman HH, Kelly AM, Sweeney HL. Dystrophin protects the sarcolemma from stresses developed during muscle contraction. Proc Natl Acad Sci;90:3710-4.
- ↑ [**] Bushby K, Finkel R, Birnkrant DJ, et al. Diagnosis and management of Duchenne muscular dystrophy, part 2 : Implementation of multidisciplinary care. Lancet Neurol 2009;9:177-89. [Medline]
- ↑ Muntoni F, Torelli S, Ferlini A. Dystrophin and mutations : One gene, several proteins, multiple phenotypes. Lancet Neurol 2003;2:731-40. [Medline]
- ↑ Malik V, Rodino-Klapac LR, Viollet L, et al. Gentamicin-induced readthrough of stop codons in Duchenne muscular dystrophy. Ann Neurol 2010;67:771-80. [Medline]
- ↑ Welch EM, Barton ER, Zhuo J, et al. PTC124 targets genetic disorders caused by nonsense mutations. Nature 2007;447:87-91. [Medline]
- ↑ Finkel R, Wong B, Bushby K, et al. Results of a phase 2b, dose-ranging study of ataluren (PTC124) in nonsense mutation Duchenne/Becker muscular dystrophy. Neuromuscul Disord 2010;20:656-7.
- ↑ [**] Hoffman EP, Bronson A, Levin AA, et al. Restoring dystrophin expression in Duchenne muscular dystrophy muscle progress in exon skipping and stop codon read through. Am J Pathol 2011;179:12-22. [Medline]
- ↑ Goemans NM, Tulinius M, van den Akker JT, et al. Systemic administration of PRO051 in Duchenne muscular dystrophy. N Engl J Med 2011;364:1513-22. [Medline]
- ↑ Cirak S, Arechavala-Gomeza V, Guglieri M, et al. Exon skipping and dystrophin restoration in patients with Duchenne muscular dystrophy after systemic phosphorodiamidate morpholino oligomer treatment : An open-label, phase 2, dose-escalation study. Lancet 2011;378: 595-605. [Medline]
- ↑ [*] Nakamura A, Takeda S. Exon-skipping therapy for Duchenne muscular dystrophy. Lancet 2011;378:546-7. [Medline]
- ↑ Aartsma-Rus A, Fokkema I, Verschuuren J, et al. Theoretic applicability of antisense-mediated exon skipping for Duchenne muscular dystrophy mutations. Hum Mutat 2009;30:293-9. [Medline]
- ↑ Buyse GM, Goemans N, van den Hauwe M, et al. Idebenone as a novel, therapeutic approach for Duchenne muscular dystrophy : Results from a 12 month, double-blind, randomized placebo-controlled trial. Neuromuscul Disord 2011;21:396-405. [Medline]
[*] à lire [**] à lire absolument
Abstract
Duchenne muscular dystrophy is an X-linked progressive muscle disease. Since the discovery of the dystrophin gene responsible for the condition, various therapeutic strategies have been elaborated. In this paper we introduce three of them, which are well into clinical trials. The first is based on the ability to read through premature stop codons, the second is based on the technique of exon skipping. Both strategies are examples of «personalized medicine», tailored for specific mutation types. The third approach is a pharmacological one, potentially useful for all Duchenne patients, regardless of their mutation type.
These first clinical trials raise many questions for researchers as well as for patients and their families, some of which are discussed.
damien Mas
