Introduction

La perte de vision due à une lésion du nerf optique ou au glaucome survient parce que les cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) ne parviennent pas à faire repousser leurs axones. Chez les mammifères adultes, le programme de croissance intrinsèque des CGR est normalement désactivé, de sorte que les nerfs endommagés ne guérissent pas d'eux-mêmes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Des études récentes sur des souris montrent que la thérapie génique peut réactiver ces voies de croissance. Par exemple, la suppression du gène PTEN (un frein à la croissance cellulaire) dans les CGR adultes active la voie de croissance mTOR et entraîne une forte repousse axonale (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dans cet article, nous examinons comment la manipulation de PTEN/mTOR, des gènes de la famille KLF et de Sox11 peut stimuler la régénération des axones des CGR, ce que cela a permis d'accomplir chez la souris, les problèmes de sécurité (tels que le risque de cancer), la manière dont les gènes sont délivrés (vecteurs viraux AAV, injection intravitréenne ou suprachoroïdienne) et les étapes nécessaires pour passer des modèles de lésions aiguës au traitement du glaucome chronique.

Voies de croissance intrinsèques des CGR

Voie PTEN/mTOR

Dans des conditions normales, les CGR adultes maintiennent la voie mTOR largement inactive, ce qui limite leur capacité à faire pousser de nouveaux axones (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). PTEN est un gène qui inhibe mTOR. Les scientifiques ont découvert que la suppression de PTEN dans les CGR de souris adultes déclenche la signalisation mTOR et permet la repousse axonale (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dans une étude marquante, le knockout conditionnel de PTEN chez des souris adultes a conduit à une régénération robuste du nerf optique (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Environ 8 à 10 % des CGR survivantes ont étendu leurs axones de plus de 0,5 mm au-delà de la lésion, certains axones atteignant même plus de 3 mm et parvenant au chiasma optique 4 semaines après la lésion (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Le knockout d'un autre frein de mTOR, le gène TSC1, a également induit la repousse axonale (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

La suppression de PTEN a non seulement stimulé la repousse, mais a également amélioré la survie des CGR (environ 45 % de survie contre ~20 % chez les contrôles) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cependant, il existe un problème de sécurité : PTEN est un suppresseur de tumeur. Une perte de PTEN à long terme peut favoriser une croissance cellulaire incontrôlée. En effet, une étude majeure sur la régénération a noté que la suppression permanente de PTEN serait cliniquement inacceptable en raison du risque de cancer (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pour y remédier, les chercheurs suggèrent d'utiliser une thérapie génique contrôlable (par exemple, un shRNA délivré par AAV sous un promoteur commutable) afin que l'activité de PTEN puisse être désactivée pendant la repousse, puis réactivée (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). En bref, PTEN/mTOR est un puissant interrupteur de croissance interne, mais il doit être soigneusement contrôlé.

Famille KLF et Sox11

Les chercheurs ont également ciblé des facteurs de transcription qui contrôlent la croissance des axones. Les facteurs de Krüppel-like (KLF) sont une famille de tels gènes. Une découverte clé est que KLF4 agit comme un frein à la croissance des axones : les CGR dépourvues de KLF4 poussent mieux que la normale (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Chez les souris génétiquement modifiées de sorte que leurs CGR n'aient pas de KLF4, ces neurones ont étendu des neurites beaucoup plus longs en culture et, après écrasement du nerf optique, beaucoup plus d'axones ont repoussé. Par exemple, deux semaines après la lésion, les souris KLF4-knockout avaient significativement plus de fibres en régénération au-delà de 1 mm du site d'écrasement que les souris de type sauvage (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). D'autres KLF ont des rôles variés : certains (comme KLF6 et KLF7) favorisent la croissance, tandis que d'autres (comme KLF9) la suppriment (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ainsi, le rééquilibrage de l'expression des KLF peut lever certains des « freins » développementaux à la croissance des CGR (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Un autre facteur de transcription est Sox11, important dans le développement. La surexpression de Sox11 dans les CGR adultes (en utilisant la thérapie génique par AAV) a également été trouvée pour stimuler la régénération. Dans une étude, les CGR avec un supplément de Sox11 ont montré une augmentation marquée de la repousse axonale après une lésion (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cependant, Sox11 a des effets mitigés : il favorise la repousse chez certains types de CGR mais peut en tuer d'autres. Notamment, la surexpression de Sox11 a tué presque toutes les CGR dites « alpha » (un sous-type de CGR) qui répondent habituellement bien aux traitements à base de PTEN (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). En d'autres termes, Sox11 reprogramme certaines CGR vers un état de croissance compétent, mais il en endommage également d'autres (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les scientifiques concluent que différents sous-types de CGR nécessitent différentes stratégies de repousse.

Études clés sur l'écrasement du nerf optique chez la souris

Les modèles murins de lésion du nerf optique (écrasement du nerf optique) ont montré comment ces manipulations géniques fonctionnent en pratique. Une approche classique a combiné des voies pour un effet maximal. Dans une étude PNAS, des scientifiques ont appliqué trois traitements : la suppression de PTEN, l'induction d'une inflammation dans l'œil (zymosan) et l'élévation du cAMP. Ce trio a déclenché la repousse des axones des CGR à travers tout le nerf optique et jusque dans les centres visuels du cerveau (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Lorsqu'ils ont examiné le cerveau des souris traitées, de nombreuses fibres en régénération ont atteint le noyau géniculé latéral, le colliculus supérieur et d'autres aires visuelles (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Fait important, cette repousse a conduit à une récupération partielle des comportements liés à la vision. Les souris traitées ont retrouvé une certaine capacité à effectuer des tâches visuelles simples : elles pouvaient suivre des motifs en mouvement (un réflexe optomoteur) et mieux juger la profondeur que les contrôles blessés (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). (Elles ont même montré de meilleures réponses lumineuses circadiennes [20†L33-L38], bien que ces détails puissent être difficiles à mesurer.) Ces travaux ont démontré que la régénération axonale à longue distance chez les souris adultes peut reconnecter fonctionnellement des parties du système visuel.

Autres études se sont concentrées sur des facteurs individuels. La délivrance intravitréenne d'un AAV portant un TrkB constitutivement actif (un récepteur du facteur neurotrophique dérivé du cerveau) a provoqué une croissance encore plus longue. Par exemple, Nishijima et al. ont utilisé un TrkB modifié (appelé F-iTrkB) délivré par AAV et ont observé une repousse des axones sur plus de 4,5 mm, certains atteignant le chiasma optique (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). De même, l'introduction forcée d'un gène favorisant la croissance comme le K-Ras actif (un oncogène bien connu) dans les CGR a entraîné environ 3 mm de régénération (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Fait intéressant, aucune tumeur n'a été observée dans les yeux traités, mais les auteurs recommandent toujours d'utiliser des interrupteurs géniques inductibles marche/arrêt pour la sécurité (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ces études et d'autres confirment que l'activation des gènes de croissance intrinsèque peut effectivement favoriser la régénération dans les modèles murins de lésion du nerf optique.

Récupération visuelle partielle

Les expériences sur les souris ont souvent suivi non seulement l'anatomie mais aussi la fonction. Le réflexe optomoteur (souris suivant des rayures en mouvement) et les tests de perception de la profondeur sont des moyens simples de voir si la vision s'améliore. Dans l'étude à triple traitement (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), les souris ont montré une restauration partielle de ces réflexes. Elles pouvaient de nouveau répondre aux stimuli visuels en mouvement et juger de la profondeur, alors que les souris blessées sans traitement ne le pouvaient pas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). C'est encourageant : cela signifie que les axones repoussés ont établi des connexions utiles. Cependant, la récupération n'était que partielle. De nombreuses voies visuelles (en particulier la vision fine de formation d'images) restent déconnectées. Jusqu'à présent, la régénération a restauré des réponses visuelles de base, mais pas une vision complète. Néanmoins, l'observation de tout gain fonctionnel confirme le potentiel de ces stratégies.

Considérations de sécurité

Bien que la thérapie génique pour la régénération soit prometteuse, la sécurité est une préoccupation majeure. Les mêmes voies de croissance qui aident les axones peuvent également causer des problèmes si elles ne sont pas contrôlées. Comme noté, la suppression permanente de PTEN est un risque de cancer (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). De même, l'activation chronique de mTOR peut entraîner la croissance tumorale (par exemple, les patients TSC1/2 développent des tumeurs). Les thérapies géniques qui stimulent les facteurs de croissance (comme le RAS modifié ou d'autres oncogènes) doivent être soigneusement contrôlées. Notamment, dans la thérapie expérimentale AAV-RAS, aucune tumeur n'a été observée dans les yeux de souris (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mais les auteurs insistent sur l'utilisation de systèmes régulés (inductibles) au cas où une activité oncogène devrait être désactivée (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Les autres problèmes de sécurité comprennent la mort cellulaire et les réactions immunitaires. Certaines interventions nuisent à certaines cellules : par exemple, la surexpression de Sox11 a tué de nombreuses CGR de type alpha (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Toute thérapie qui tue les CGR annule son bénéfice. Il existe également un risque de dommages dus aux injections ou à l'inflammation. L'induction d'une inflammation (zymosan) a aidé à la régénération chez les souris, mais chez l'homme, ce serait dangereux. Les effets à long terme des inserts d'AAV (comme la mutagénèse insertionnelle) sont faibles, mais toute thérapie génique oculaire nécessite une évaluation attentive. En bref, chaque gène favorisant la croissance doit être équilibré par rapport aux dommages potentiels : idéalement délivré de manière transitoire ou sous contrôle strict.

Stratégies de délivrance génique

L'introduction de gènes dans les bonnes cellules est un défi majeur. Pour les CGR, les virus adéno-associés (AAV) sont les vecteurs de choix. Les AAV sont des virus sûrs et non réplicatifs qui peuvent transporter des gènes thérapeutiques dans les cellules rétiniennes. Une méthode courante est l'injection intravitréenne : injecter l'AAV directement dans le gel vitré de l'œil. L'AAV2 est le sérotype classique pour la transduction rétinienne ; il atteint efficacement les CGR lorsqu'il est injecté par voie intravitréenne (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). En fait, une étude a révélé que l'AAV2 intravitréen transduisait plus de 90 % des CGR (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). D'autres capsides peuvent également être utilisées. Par exemple, l'AAV6 administré par voie intravitréenne présente un tropisme très élevé pour la rétine interne et la couche de CGR (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les scientifiques conçoivent également des variants d'AAV2 (comme des mutations ou des chimères) pour traverser encore mieux les barrières rétiniennes, mais ces détails sont en évolution.

Une autre voie est l'injection suprachoroïdienne, où une aiguille ou une microcanule délivre l'AAV entre la sclère et la choroïde (la couche vasculaire). Cette approche diffuse largement le vecteur sous la rétine. L'AAV8 suprachoroïdien chez les singes a entraîné une large expression génique (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cela peut être fait avec des micro-aiguilles spécialement conçues. La délivrance suprachoroïdienne évite une chirurgie majeure mais reste invasive et peut provoquer une inflammation locale. En fait, l'AAV8 suprachoroïdien a provoqué une légère choroïdite (inflammation de la choroïde) qui a nécessité des stéroïdes, bien qu'elle se soit résorbée en quelques semaines (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Fait important, la délivrance suprachoroïdienne a déclenché des réponses d'anticorps systémiques plus faibles à la capside de l'AAV que la délivrance intravitréenne (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). C'est probablement parce qu'une partie du virus quitte l'œil différemment. Globalement, l'injection suprachoroïdienne est prometteuse pour la thérapie génique à l'arrière de l'œil, mais ses effets immunitaires doivent être gérés.

Immunogénicité

Même si l'œil est quelque peu « immunoprivilégié », la délivrance génique par AAV peut toujours provoquer des réactions immunitaires. L'AAV intravitréen s'échappe souvent de l'œil par les canaux de drainage. Une étude chez les primates a révélé que l'AAV intravitréen entraînait ~400 à 500 fois plus de virus dans la circulation sanguine par rapport à l'injection sous-rétinienne (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cela a provoqué une très forte réponse d'anticorps contre la capside de l'AAV (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). En revanche, l'AAV sous-rétinien (injecté sous la rétine) est séquestré dans l'œil et n'induit généralement presque aucune anticorps anti-capside (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). L'AAV suprachoroïdien se situe entre les deux : une partie du virus reste dans l'œil tandis qu'une autre atteint les tissus voisins. Des études montrent que l'AAV suprachoroïdien provoque une production d'anticorps anti-capside plus faible que l'intravitréen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mais il peut stimuler les cellules immunitaires contre le produit génique (comme observé avec la GFP) car il transduit des cellules en dehors de la barrière hémato-rétinienne (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

En plus des anticorps, les réponses des lymphocytes T peuvent attaquer les cellules transduites. Si le gène inséré produit une protéine que le corps considère comme étrangère (comme la GFP dans les expériences), les cellules immunitaires peuvent éliminer ces cellules. Même les gènes humains réels peuvent parfois déclencher une inflammation de faible niveau. Les essais cliniques de thérapie génique rétinienne (par exemple pour RPE65) donnent souvent des stéroïdes pour atténuer cette réponse. Les voies qui restent dans la rétine (sous-rétinienne, suprachoroïdienne) ont tendance à être moins immunogènes globalement que les injections vitréennes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les futures thérapies devront équilibrer une délivrance efficace avec une activation immunitaire minimale, éventuellement en utilisant de nouveaux types d'AAV ou des régimes immunosuppresseurs.

Traduction au glaucome

Le glaucome présente un défi différent de celui d'une lésion nerveuse aiguë. Dans le glaucome, les CGR meurent lentement en raison de facteurs tels que l'hypertension oculaire, la réduction du flux sanguin et le stress. Pour traiter le glaucome, la thérapie génique doit fonctionner dans un contexte de lésion chronique. Cela signifie que le timing est important : les thérapies peuvent devoir être administrées tôt pour protéger les CGR, ou périodiquement pour réajuster les signaux de croissance. Heureusement, certains travaux commencent à combler cette lacune. Dans une étude récente, des chercheurs ont utilisé l'AAV pour délivrer un récepteur TrkB toujours actif (F-iTrkB) dans les yeux de souris modèles de glaucome. Ces souris ont montré à la fois une protection des CGR et une régénération axonale substantielle (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cela suggère que même dans des conditions glaucomateuses, l'activation des voies de croissance peut aider.

Pourtant, passer des modèles d'écrasement au glaucome humain nécessitera plus d'étapes. Nous devons tester ces thérapies géniques dans des modèles animaux de glaucome (comme l'hypertension oculaire induite ou les modèles génétiques) plutôt que seulement dans des modèles d'écrasement. Nous devons également prendre en compte le vieillissement et l'environnement malade : neurones plus âgés, tissu cicatriciel et pression oculaire fluctuante. Il sera probablement nécessaire de combiner la thérapie génique avec les soins standard du glaucome (abaissement de la pression, utilisation de facteurs neurotrophiques) et d'utiliser des systèmes géniques contrôlés. Par exemple, comme indiqué, les constructions AAV pourraient utiliser des promoteurs inductibles afin que le gène du facteur de croissance puisse être désactivé après la repousse des axones (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Étant donné que le glaucome humain progresse lentement, une seule injection génique pourrait ne pas suffire ; des doses répétées ou des vecteurs à longue durée d'action pourraient être nécessaires. En résumé, la traduction de ces découvertes en thérapie du glaucome impliquera un ajustement aux dynamiques des lésions chroniques et une garantie que les traitements sont sûrs et durables.

Conclusion

La thérapie génique qui module les voies intrinsèques des CGR montre un potentiel passionnant : chez les rongeurs, elle peut faire repousser le nerf optique et même restaurer une partie de la vision. Des stratégies clés telles que l'activation de PTEN/mTOR, la délétion de KLF4 ou la surexpression de Sox11 donnent chacune des impulsions régénératives via différents programmes cellulaires. Des études sur des souris confirment que les axones peuvent réinnerver le cerveau et améliorer des tâches visuelles simples (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cependant, les problèmes de sécurité (risque oncogène, perte cellulaire, réponse immunitaire) doivent être résolus et les méthodes de délivrance affinées. Les progrès des vecteurs AAV et des injections oculaires fournissent des outils pour cibler efficacement les CGR (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les prochaines étapes comprennent les tests dans des modèles de glaucome chronique, l'optimisation du dosage et des promoteurs, et la combinaison de la thérapie génique avec les traitements du glaucome. Globalement, les preuves précliniques soutiennent fortement un développement ultérieur : en ajustant soigneusement les voies de croissance intrinsèques, nous pourrions fondamentalement changer les perspectives de réparation du nerf optique.