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14 Introduction aux dégradations métaboliques et/ou aux attaques par le système immunitaire, (4) sûr, c’est-àdire avoir le moins d’effets secondaires, et (5) capable d’exprimer de manière régulable le gène d’intérêt thérapeutique aussi longtemps que nécessaire [9]. Les méthodes de transfert de gène sont en général divisées en deux : (a) le transfert par des vecteurs biologiques viraux, (b) le transfert par des approches chimiques ou physiques qualifiées de non virales. Adénovirus (25,5%) Retrovirus (25,6%) Pox virus (5,5%) HSV (3,1%) Vaccinia virus (3,5%) AAV (2,6%) Pox virus + Vaccinia virus (1,7%) Lentivirus (0,3%) Adenovirus + Retrovirus (0,2%) Measles virus (0,1%) Semliki forest virus (0,1%) Naked/Plasmid DNA (15,9%) Lipofection (8,5%) Gene gun (0,5%) transfert d'ARN (1,2%) Salmonella typhimurium (0,2%) Listeria monocytogenes (0,1%) N/C Fig. 2 – Les vecteurs de transfert de gène utilisés en essai clinique (Source 2005). Avec la permission de Wiley Genetic Medecine web site : http ://www.wiley.co.uk/genmed/clinical/. Le pourcentage indiqué correspond au nombre de protocoles d’essais cliniques menés avec les différents vecteurs. 1.5 Les vecteurs viraux Parmi les différentes techniques de transfert de gène dans les cellules cibles d’un organisme, une première technique consiste à transporter l’acide nucléique d’intérêt grâce à des vecteurs viraux, utilisant la capacité des virus à pénétrer dans les cellules hôtes pour y transférer leur génome [10–12]. Les rétrovirus, adénovirus et AAV sont les vecteurs viraux les plus utilisés, et ont déjà été testés lors d’essais cliniques (voir figure 2). De façon simplifiée, le principe du transfert de gène par des vecteurs viraux est le suivant : (1) les virus sont rendus inaptes à la réplication par déletion de la partie du génome essentielle à cette réplication, (2) la cassette d’expression contenant un promoteur et le gène d’intérêt est insérée au niveau de cette délétion (la taille maximale de la cassette d’expression dépend du virus considéré), (3) ce virus recombinant est transfecté dans une lignée cellulaire d’encapsidation qui contient les gènes viraux indispensables, (4) les cellules d’encapsidation permettent ainsi la production de virus recombinants incapables de se répliquer ensuite dans les cellules cibles. Les caractéristiques des principaux vecteurs viraux sont présentées dans le tableau 1. Rétrovirus Les rétrovirus (virus à ARN, capacité d’insert ≤8kb) ont été les premiers virus testés, dès 1981 [13]. Ils sont capables de transduire une grande fraction de cellules cibles en mitose et de permettre une intégration stable du matériel génétique dans le génome des cellules cibles. Les
1. Introduction au transfert de gène 15 Rétrovirus Lentivirus Adénovirus AAV HSV Type de virus ARN ARN ADNdb ADNsb ADNdb Infection des cellules quiescentes Non Oui Oui Oui Oui Production à haut titre + ++ ++++ + +++ Intégration Oui Oui Non Oui Non Capacité ≤8kb ≤8kb ≤8kb ≤5kb ≤40kb Stabilité ++ ++ + ++ ++ Potentiel inflammatoire faible faible fort faible fort Avantages Thérapie ex Infection Efficacité de Large tropisme, Large capacité vivo, faible im- des cellules transfection, non inflamma- d’insert, fort munogénicité, quiescentes, tropisme natoire, non pa- tropisme pour expression à expression à turel pour les thogène les neurones long terme long terme voies aériennes, production haut titre à Limitations Faible efficacité Pathogène, Immunogène, Faible capa- Expression de transfec- problème de inflammatoire cité d’insert, transitoire dans tion in vivo, production, (capside), sta- problème de cellules (autres problème de insertion mutabilité moyenne production, que neurones), production, tionnelle effet cytopa- inflammatoire, insertion mutationnellethique immunogène Tab. 1 – Vecteurs viraux. gènes transférés sont ainsi transmis aux générations successives de cellules filles, permettant ainsi une expression stable à long terme. Cependant leur emploi reste limité au transfert de gène dans des cellules en division et également à des cellules facilement prélevables pour des stratégies ex vivo. En effet ils sont rapidement inactivés par le système du complément lorsqu’ils sont injectés par voie systémique. Les essais menés in vivo ont montré une efficacité de transfection réduite. De plus l’obtention des quantités de virus nécessaires à des essais cliniques est difficile et coûteuse. Mais la principale restriction à l’utilisation clinique de ces vecteurs est le risque de mutation insertionnelle [14,15]. Actuellement de gros progrès sont faits pour développer d’autres vecteurs rétrovirus : les lentivirus (virus à ARN, capacité d’insert ≤8kb) et plus particulièrement le virus de l’immunodéficience humaine (HIV). Ils ont eux, la capacité de transduire des cellules qui ne se divisent pas [16]. Leur supériorité pour l’application directe in vivo (cerveau, rétine, muscle, foie) a été démontrée [16,17]. Adénovirus Les adénovirus (virus à ADNdb, capacité d’insert ≤8kb) sont également largement utilisés. Ils sont capables d’infecter de nombreux types de cellules quiescentes ou en division [18]. Ils ont un tropisme naturel pour les voies aériennes supérieures. L’expression du transgène est transitoire ce qui peut être à la fois un avantage et un inconvénient. Leur principal défaut est leur forte immunogénicité due à l’expression résiduelle de protéines virales : des adénovirus plus récents sont donc développés en délétant toute la séquence codante sauf les ITR (Inversed Terminal Repeat) permettant ainsi une moins forte immunogénicité [19]. Des vecteurs adénovirus sont
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Résumé Transfert de gène in vivo
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