Développement de méthodes de thérapie génique oculaire non virale : applications thérapeutiques

Development of non-viral ocular gene therapy methods : therapeutic applications

• Auteur / Autrice : Elodie Touchard
• Direction : Francine Béhar-Cohen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 5
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Paris Descartes. Faculté de pharmacie de Paris (....-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmides

Transfert génétique

Thérapie génique

Oeil -- Maladies

Mots clés libres

Thérapie génique non virale

Electrotransfert

Muscle ciliaire

Espace supra-choroïdien

Rétine

Protéine thérapeutique

Résumé

L’objet de ce travail a été le développement de nouvelles méthodes de thérapie génique oculaire non virale basées sur la vectorisation à médiation électrique d’ADN plasmidique : l’électrotransfert (ET). Deux méthodes complémentaires testées chez le rat sont présentées : Peu invasif et bien toléré, l’ET du muscle ciliaire assure la production locale, contrôlée et prolongée de protéines dans le vitré, offrant une alternative aux injections intravitréennes itératives pour une thérapie au long-court. Cette stratégie a été appliquée à la production locale : de récepteurs solubles du TNF-a dans un modèle d’inflammation intraoculaire, afin d’en réduire les effets systémiques délétères ; du facteur neurotrophique GDNF dans un modèle de rétinite pigmentaire, permettant d’en montrer un effet potentiellement rétino-toxique à forte dose. Un dispositif médical d’injection et d’ET pour l’oeil humain a été breveté et prototypé. L’ET supra-choroïdien permet de transfecter la choroïde, l’épithélium pigmentaire rétinien et les photorécepteurs, offrant une stratégie alternative sécuritaire aux thérapies géniques virales sous-rétiniennes pour apporter un gène déficient à ces cellules ou produire localement une protéine thérapeutique. Cette technique non invasive et sécuritaire ouvre de réelles perspectives thérapeutiques pour le traitement des pathologies affectant la macula humaine, zone rétinienne responsable de l’acuité visuelle. Ces travaux mettent en évidence le potentiel thérapeutique de la thérapie génique non virale assistée électriquement dans le domaine de l’ophtalmologie. Des améliorations techniques et des plasmides permettront la translation de ces recherches en thérapie humaine.

The objective of this work was to develop new methods of non viral ocular gene therapy, based on plasmid DNA electrotransfer (ET), an electrically-mediated gene transfer technique. Two complementary techniques were evaluated for their therapeutic efficacy in rats : ET of the ciliary muscle is non-invasive and well tolerated and uses the muscle as a biofactory for the local, controlled and sustained production of proteins into the vitreous : it could be used for long-term therapy as an alternative strategy to repeated intravitreal injections. The local production of anti-TNF agents efficiently controlled experimental intraocular inflammation, while preventing potential systemic side-effects. The local production of the GDNF neurotrophic factor delayed retinal degeneration in a retinitis pigmentosa model and allowed to highlight its potential retinotoxic effect at high doses. From these experiments, a device has been patented and prototyped for further clinical evaluations. Suprachoroidal ET efficiently transduces the choroid, the retinal pigment epithelium and the photoreceptors. It could be used as a safe alternative to subretinal viral gene therapies for gene augmentation and/or replacement or for the local production of therapeutic proteins. This non-invasive and safe technique opens therapeutic perspectives for the treatment of diseases affecting the macula, the retinal area responsible of visual acuity. This work demonstrates that through technical improvements non-viral electrically assisted gene transfer methods open new therapeutic potential for the treatment of retinal diseases. Further improvements are planned for the translation to human evaluation.