Développement de nouvelles générations d'oligonucléotides antisens pour le traitement des maladies neuromusculaires

par Flavien Bizot

Projet de thèse en Pharmacotechnie et biopharmacie

Sous la direction de Aurélie Goyenvalle.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué , en partenariat avec Handicap Neuromusculaire: Physiopathologie, Biotechnologies et Pharmacologie appliquées (laboratoire) , Laboratoire de physiologie TITAN (equipe de recherche) et de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (référent) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    Les avancées en recherche génétique et génomique ne cessent d'accroitre nos connaissances des pathologies héréditaires, et un nombre croissant de ces maladies se voit attribué des causes d'épissage aberrant, représentant donc des cibles idéales pour les approches 'de chirurgie de l'ARN' comme la modulation de l'épissage. Au cours des dernières années, ces nouvelles stratégies visant à sauter ou ré-inclure des exons, principalement médiées par des oligonucléotides antisens (AON), ont démontré des résultats prometteurs en essais cliniques notamment pour les maladies neuromusculaires. En particulier, l'évaluation clinique du saut d'exon pour le traitement de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) a démontré des résultats encourageants et donc suscité des espoirs et des attentes pour le traitement des troubles neuromusculaires. Toutefois, la modulation de l'épissage médiée par les AONs est toujours confrontée à des obstacles majeurs tels que l'efficacité limitée dans des tissus clés comme le cœur et le système nerveux central, ou encore l'internalisation cellulaire et la disparition relativement rapide de la circulation, qui doivent absolument être améliorées pour espérer obtenir une efficacité clinique. Afin de surmonter certaines de ces limites et offrir des outils prometteurs pour le traitement de ces maladies génétiques, le laboratoire Biothérapie des maladies neuromusculaires a développé une nouvelle classe d'AON, les Tricyclo-DNA (TcDNA) présentant des propriétés de biodistribution uniques et une efficacité largement supérieure aux chimies d'AON évaluées en clinique (Goyenvalle et al. ; Nat med 2015). Notre partenariat avec la start-up Synthena et les chimistes de l'équipe permet d'explorer de nouvelles modifications de ces tcDNA, ainsi que leur conjugaison à divers ligands pour améliorer la biodisponibilité et l'absorption cellulaire. Ce projet doctoral vise à développer et évaluer de nouveaux dérivés des tcDNA-AON dans des modèles cellulaires et murins des maladies neuromusculaires et en particulier de DMD. L'étudiant(e) candidat(e) évaluera l'efficacité de ces nouvelles molécules in vitro dans des cellules de patients DMD ainsi qu'in vivo dans des modèles murins après administration intraveineuse, en utilisant de nombreuses techniques de biologie cellulaire et moléculaire (culture cellulaire, transfection, microscopie, RT-qPCR, Western blot, Elisa, etc.). Ce projet de recherche translationnel offre l'opportunité de découvrir de nouvelles générations d'oligonucléotides antisens et de caractériser non seulement leurs mécanismes d'action, mais également leur profil toxicologique afin d'envisager un développement clinique des candidats les plus prometteurs.

  • Titre traduit

    Development of new generations of antisense oligonucleotides for the treatment of neuromuscular diseases


  • Résumé

    Advances in genetic and genomic research continue to improve our knowledge of hereditary diseases, and an increasing number of these diseases are attributed to aberrant splicing, thus representing ideal targets for 'RNA surgery' approaches. In recent years, these new strategies to skip or re-include exons at the mRNA level, mainly mediated by antisense oligonucleotides (AONs), have shown promising results in clinical trials especially for neuromuscular diseases. In particular, the clinical evaluation of exon skipping for the treatment of Duchenne muscular dystrophy (DMD) has shown encouraging results and thus raised hopes and expectations for the treatment of these genetic diseases. However, AON-mediated splicing modulation is still confronted with major obstacles such as limited efficacy in key tissues such as the heart and central nervous system, or limited cellular uptake, which must be improved to hope for clinical efficacy. In order to overcome some of these limitations and offer promising tools for the treatment of these disordres, the Laboratory has developed a new class of AONs, Tricyclo-DNAs (TcDNAs) with unique biodistribution properties and a far superior efficacy to clinically evaluated AON chemistries (Goyenvalle et al., Nat med 2015). Our partnership with the start-up Synthena and the chemists of the team allows to explore new modifications of these tcDNA, as well as their conjugation with various ligands to improve the bioavailability and cellular absorption. This doctoral project aims to develop and evaluate new tcDNA-AON derivatives in cellular and murine models of neuromuscular diseases and in particular DMD. The candidate will evaluate the efficacy of these new molecules in vitro in DMD patient cells as well as in vivo in murine models after intravenous administration, using numerous techniques of cellular and molecular biology (cell culture, transfection, microscopy, RT-qPCR, Western blot, Elisa, etc.). This translational research project offers the opportunity to discover new generations of antisense oligonucleotides and to characterize not only their mechanisms of action, but also their toxicological profile in order to envisage a clinical development of the most promising candidates.