L’amyotrophie spinale est une maladie neuromusculaire, causée par des délétions et/ou des mutations sur le gène SMN1. Ce gène est responsable de la production d’une protéine essentielle au fonctionnement des motoneurones. Les personnes chez qui il manque les 2 copies de SMN1ont l’amyotrophie spinale, alors que les porteurs ne possèdent qu’un copie. Le gène SMN1 est localisé sur le bras long du chromosome 5 dans la région 5q13. Il existe une copie presque identique de SMN1 appelée SMN2, que toutes les personnes atteintes possèdent.

Toutefois ce gène SMN2 est suffisamment différent pour ne pas produire la protéine nécessaire. Le manque de cette protéine dans la moelle épinière conduit les motoneurones à dégénérer, et mène finalement à l’amyotrophie spinale. Il n’est pas possible d’injecter simplement la protéine dans le sang ou les muscles, ou de la manger – elle est produite dans chaque cellules pour être utilisée dans la cellule où elle est produite. Cependant, si le gène SMN2 pouvait être modifié d’une façon ou d’une autre, de manière à ce qu’il produise la protéine correcte et en quantité suffisante, cela pourrait conduire à une thérapie efficace pour l’amyotrophie spinale.

Afin de comprendre ceci, on doit comprendre un peu plus de la structure des gènes et comment sont faites les protéines. Un gène est généralement composé d’exons (la partie la plus importante qui code pour des protéines) et d’introns (la partie non codante qui doit être épissée). L’ADN (qui comprend introns et exons) est d’abord transcrite dans un première étape en ARN qui contient la même séquence d’introns et d’exons que l’ADN. Dans une deuxième étape, les introns sont épissés (coupés) et les exons sont rassemblés de manière à former un ARN mature et codant pour la protéine. Il est appelé ARNm (ARN messager). Les protéines sont le support de la construction et de la vie des cellules. Il existent des millions de différentes protéines, chacune ayant une fonction spécifique dans chacun des différents types cellulaires.

En quoi SMN 1 et SMN2 sont-ils différents ? 

Le gène SMN est constitué de 9 exons (1, 2a, 2b, 3, 4, 5, 6, 7, 8). Alors que l’ARN messager de SMN1 est habituellement constitué des 9 exons, SMN 2 produit un ARNm auquel il manque l’exon 7 (SMN2D7), la protéine produite étant donc raccourcie de la partie qui lui correspond. Mais l’exon 7 traduit une partie essentielle de la protéine qui lui confère la propriété de se lier à elle-même ( à s’oligomériser). Afin de fonctionner correctement, les monomères de SMN (un seul exemplaire de la protéine) doivent se lier entre eux pour former des oligomères constitués de plusieurs exemplaires.

En résumé et de façon simplifiée, il manque au gène SMN2 un partie essentielle, l’exon 7, qui permet aux protéines formées de se lier entre elles afin de fonctionner correctement. 

L’année dernière, les groupes de J. Androphy et B. Wirth ont identifié la raison qui conduit à un épissage différent de l’exon 7 entre SMN1 et SMN2. Normalement, une procédure complexe reconnaît les frontières entre les exons et les introns. Ces frontières sont des séquences (motifs) de nucléotides qui sont très semblables entre elles et qui permettent de reconnaître correctement chaque exon, et de couper chaque intron. Mais la frontière entre l’intron 6 et l’exon 7 du gène SMN a été très peu conservée et est sensiblement différente. Dans ce cas, un élément supplémentaire, appelé amplificateur d’épissage situé à l’intérieur de l’exon 7 et riche en base AG, est nécessaire. Dans
SMN1, cet amplificateur d’épissage est intact et il permet à la mécanique de l’épissage de reconnaître l’exon 7. Dans SMN2, un simple échange de nucléotide (de C à T sur la sixième base de l’exon 7) et qui ne change en rien la séquence en acides aminés, modifie l’amplificateur d’épissage, la machinerie d’épissage ne reconnaissant plus l’exon dans la plus par des cas (70%). Les 30 % restant produisent exactement la protéine normalement produite par le gène SMN1 manquant. 

Les sujets atteints d’ASI n’ont pas de gène SMN1, mais ils ont SMN2. Ceci indique que la production de la protéine SMN intacte est bien moindre que chez les individus non atteints par la maladie, mais elle existe. C’est suffisant pour faire fonctionner la plus part des cellules du corps humain, mais pas les motoneurones spinaux qui dégénèrent, ce qui conduit à l’atrophie et la faiblesse des muscles. La corrélation entre le nombre de copies SMN2 présentes et la sévérité de la maladie est également très nette. Plus le nombre de copies SMN2 est important, plus le phénotype de la maladie est atténué, et moins la personne est affectée sévèrement. C’est pourquoi, quand A. Burghes a produit des souris transgéniques comportant 8 copies de SMN2, les souris n’était pas affectée par la SMA. 

Les travaux récents de Hofmann Yvonne, Chris Lorson, Stefan Stamm, Elliot J. Androphy, et Brunhilde Wirth ont permis d’identifier le premier facteur (ou protéine) capable de faire produire une plus grande quantité de protéine correcte : 80% (au lieu de 30%) de ce que SMN1 serrait capable de produire. Il agit en corrigeant le processus d’épissage des introns et des exons, c’est pourquoi nous l’appelons un facteur d’épissage. Le processus complet est appelé : régulation amont de la protéine SMN2 complète.

Ce facteur est appelé Htra2-ß1. C’est une protéine qui est déjà présente dans le corps, mais dont la concentration a juste été augmenté pour observer un effet. Nous en savons beaucoup sur la manière dont un facteur très semblable (son homologue) agit sur la drosophile (un animal commun utilisé en recherche génétique), mais très peu sur son action chez l’homme. Ce facteur a jusqu’ici été testé sur des cultures cellulaires. Il devrait être adapté pour être testé chez les souris transgéniques modèle de la SMA. Cette étape est en cours.

Comme tous les sujets atteints de SMA possèdent au moins une copie de SMN2, nous avons l’espoir qu’une thérapie basée sur ce principe puisse être efficace. Cependant, il est important de garder à l’esprit que toutes ces expériences ont été uniquement conduites sur des cultures cellulaires. Il y a encore un long chemin à parcourir avant qu’une thérapie basée sur cette connaissance puisse être disponible. 

Quel est le lien entre cette recherche et les travaux de criblage à haut débit entrepris par Aurora Biosciences : 

Pour des raisons techniques, il est très difficile de délivrer une protéine ou un gène sur tous les motoneurones qui en auraient besoin. Il est donc nécessaire de trouver une molécule qui soit sera capable de faire ce que la protéine manquante fait, soit de produire cette protéine. Un composé qui aurait l’effet de Htra2-ß1 dans les cellules est une voie très prometteuse de recherche. Le travail de la société Aurora Biosciences de screening à haut débit est adapté pour trouver une telle molécule. 

Nous ne possédons pas encore de molécule capable d’agir sur SMN2. Cependant, cette nouvelle recherche prouve que l’ARN de SMN2 peut être produit dans sa longueur totale, ce qui n’était jusqu’à aujourd’hui qu’une théorie. Ainsi lorsque nous aurons trouvé une telle molécule, nous pourrons aussi avoir trouvé un traitement, ce n’est plus seulement une théorie. L’étude du facteur d’épissage identifié aidera aussi Aurora biosciences dans le processus de test.

Quel est le lien entre cette recherche et les souris atteints de SMA : 

Cette recherche montre que les facteurs d’épissage peuvent modifier l’expression de SMN2 pour le faire se comporter comme SMN1. M. Sendtner et B. Wirth travaillent déjà sur les souris que A. Burghes et M Sendner ont développées afin de déterminer si l’augmentation de ce facteur corrigera la SMA chez ces souris. Ce travail en cours devrait aboutir l’année prochaine.

Les tests entrepris par la société Aurora Biosciences et financés entièrement par Families of SMA consistent à effectuer un criblage à haut débit de centaines de milliers de composés afin de rechercher des composer capable de faire s’exprimer le gène SMN2. 

Il y a réellement un consensus parmi la communauté scientifique pour affirmer que ces tests représentent la meilleure chance de trouver un traitement efficace pour l’amyotrophie spinale.
  

Aôut 2000