Histoire naturelle et études thérapeutiques pilotes chez la souris DMSXL, modèle animal de la Dystrophie Myotonique de type 1

La dystrophie myotonique (DM1) est la forme la plus courante de dystrophie musculaire chez l’adulte. Elle se caractérise par diverses manifestations cliniques multiples, notamment une faiblesse musculaire progressive, des défauts cardiaques et des symptômes extramusculaires tels qu’une cataracte, une atrophie testiculaire, un dysfonctionnement endocrinien et cognitif. Une mutation du gène DMPK (pour DM1 Protein Kinase) est responsable de la DM1. La mutation de ce gène le rend toxique, avec de nombreuses conséquences moléculaires qui peuvent expliquer les nombreux symptômes de la DM1. Plusieurs modèles animaux de la DM1 ont été développés. Parmi ces modèles, l’un des plus puissant aujourd’hui est le modèle de souris transgénique DMSXL, qui présente plusieurs symptômes associés au DM1, notamment un retard de croissance, des défauts musculaires, des défauts cardiaques et des troubles cognitifs. Les souris DMSXL semblent être aujourd’hui un des meilleurs modèles pour étudier le trouble multisystémique de la DM1, et surtout évaluer des approches thérapeutiques. Nous souhaitons aujourd’hui utiliser ce modèle de souris DMSXL afin d’évaluer des produits thérapeutiques de thérapie génique (visant à corriger le défaut génétique), avec la réalisation à terme d’une étude de dose qui sera support à une demande d’essai clinique chez des patients DM1. Avant la réalisation de cette étude de dose (qui fera l’objet d’une demande d’autorisation distincte), le présent projet a 2 objectifs : (1) La réalisation d’une courte étude d’histoire naturelle du modèle de souris DMSXL, qui nous permettra de concevoir au mieux le plan de l’étude de dose à venir. En effet, si des informations sur ce modèle DMSXL si disponibles dans la littérature, elles restent incomplètes (effet du sexe sur la pathologie ? phénotype précis à certains âges ? etc). Il est également important que notre équipe puisse se familiariser avec la manipulation et le suivi de ces souris. (2) La réalisation d’études pilotes lors desquelles l’efficacité de différents produits de thérapie génique sera évaluée, uniquement au niveau moléculaire. Ces études pilotes permettront de réaliser un criblage de différents produits thérapeutiques, afin d’aider à identification du produit de choix qui sera ensuite évalué lors de l’étude de dose.

La dystrophie myotonique (DM1) est la forme la plus courante de dystrophie musculaire chez l’adulte, sans traitement curatif à ce jour. Elle est caractérisée par de nombreux symptômes (neuromusculaire, respiratoire, cardiaque, endocrinienne, neurologique centrale, oculaire, digestive…), a un impact sur de nombreux aspects de la vie des patients et est responsable d’une réduction de l’espérance de vie et de la participation sociale. La prise en charge des patients est aujourd’hui essentiellement basée sur des consultations multidisciplinaires régulières et la mise en place de physiothérapie, d’ergothérapie, de mise en place d’appareils d’aide à la mobilité, et de soins de soutien pour la gestion de complications respiratoires et cardiaques. L’évaluation d’approches thérapeutiques reste donc essentielle pour évoluer vers la mise en place d’un réel traitement curatif pour ces patients. La thérapie génique est une des approches prometteuses qui permettrait de traiter la cause moléculaire de la maladie, au moins au niveau des atteintes musculaires et cardiaques. Pour évaluer de telles approches thérapeutiques, mieux connaître le modèle animal qui sera utilisé pour les études précliniques à venir (notamment la détermination de la dose thérapeutique des produits) est essentielle. C’est ce que nous visons avec le présent projet, via l’étude d’histoire naturelle de la souris DMSXL. De plus, les études pilotes qui seront réalisées pour tester l’efficacité moléculaire de différents vecteurs de thérapie génique dans ce modèle de souris DMSXL, nous permettront de réaliser un criblage de ces différents produits thérapeutiques, afin d’identifier le produit de choix qui sera ensuite évalué lors de la future l’étude de dose.

Pour l’étude d’histoire naturelle de la souris DMSXL, les animaux seront soumis aux interventions suivantes: dans la semaine précédent leur euthanasie: test de mesure de force d’agrippement réalisé sur animal vigile (1 test par animal / durée maximale du test = 10 minutes) + test à l’effort sur tapis roulant réalisé sur animal vigile (1 test par animal / durée maximale du test = 15 minutes) + évaluation de la fonction cardiaque (électrocardiogramme et échocardiographie) sur animaux anesthésiés (1 test par animal) / durée maximale du test = 45 à 50 minutes). A 1 mois ou 4 mois d’âge, selon la durée de leur suivi, un prélèvement sanguin sera réalisé sous anesthésie, avant euthanasie par une injection IV d’une dose létale de chlorure de potassium. Pour les études pilotes pour le criblage de produits thérapeutiques, les souris DMSXL seront soumises aux interventions suivantes: à 1 mois d’âge, injection unique (soit par voie intramusculaire, soit par voie intraveineuse) d’un vecteur de thérapie génique, sous anesthésie. Puis à 2 mois ou 4 mois d’âge, selon la durée de leur suivi, anesthésie puis euthanasie par une injection intraveineuse d’une dose létale de chlorure de potassium.

La majorité des gestes réalisés sur ces animaux seront non ou peu invasifs (tests musculaires non invasifs réalisés sur animaux vigiles, évaluations cardiaques non invasives réalisées sur animaux anesthésiés, injections intramusculaires ou intraveineuses réalisées sur animaux anesthésiés, et prélèvements sanguins réalisés sur animaux anesthésiés avant euthanasie). L’injection intramusculaire ou intraveineuse d’un vecteur de thérapie génique chez la souris est connue pour ne provoquer aucun effet indésirable. Lors de l’expression des transgènes thérapeutiques, aucun effet indésirable n’est non plus attendu. Au contraire, en cas d’effet thérapeutique, une diminution des symptômes liés à la maladie pourraient être réduits chez les souris DMSXL. Les seules nuisances attendues sur les animaux sont finalement celles liées au phénotype de la maladie chez les souris DMSXL. En effet, elles présentent un phénotype dès la naissance: forte mortalité subite pendant les 3 premières semaines de vie (55%), retard de croissance (jusqu’à 50% du poids des souris contrôles au moment du sevrage puis les souris rattrapent jusqu’à 70-80%), anomalies musculaires (baisse de la force), anomalies du comportement. Cela correspond à différents symptômes observés chez les patients DM1. Les souris DMSXL présentent également souvent des anomalies des incisives qui s’allongent de façon anormale. Les souris sont donc surveillées régulièrement et les incisives seront coupées (sur animaux vigiles, le geste étant sans douleur) si nécessaire.

Tous les animaux de cette étude seront euthanasiés afin d’obtenir des échantillons de tissus qui seront utilisés pour des analyses histologiques et moléculaires nécessaires au projet.

Les souris DMSXL portent une insertion de séquence génomique humaine comprenant le gène DMPK humain muté. Les souris DMSXL présentent plusieurs symptômes associés à la pathologie DM1 (dystrophie myotonique de type 1), notamment un retard de croissance, des défauts musculaires, des défauts de conduction cardiaque et des troubles cognitifs. En raison de l’expression du transgène DMPK humain muté, les souris DMSXL constituent aujourd’hui un des meilleurs modèles pour étudier le trouble multisystémique de la DM1, et surtout évaluer des approches thérapeutiques. Lors de l’étude d’histoire naturelle de la souris DMSXL, les animaux seront analysés à l’âge de 1 et 4 mois, afin d’évaluer le potentiel processus évolutif de la maladie, et obtenir des données de référence aux âges qui ont été ciblés pour la future étude de dose. En effet, lors de cette future étude de dose, il est prévu d’injecter les animaux à l’âge de 1 mois, et de les euthanasier 3 mois après injection, soit à l’âge de 4 mois. Lors des études pilotes de criblage de produits thérapeutiques, les animaux seront injectés à l’âge de 1 mois. Puis, selon la nature du vecteur thérapeutique (c’est à dire le principe d’action moléculaire du produit thérapeutique testé), les souris seront suivies entre 1 mois et 3 mois post-injection du vecteur avant euthanasie et analyses moléculaires sur les tissus prélevés post-mortem.