Le petit espace sans fenêtre de l'hôpital pour enfants de Philadelphie ressemble à n'importe quelle salle d'examen pour les ophtalmologistes, avec une chaise réglable et une demi-douzaine d'appareils de test de la vision. Le patient âgé de 20 ans, cependant, n’a pas fait tout ce chemin depuis Albuquerque pour obtenir de nouvelles lunettes. Alisha Bacoccini, qui a les cheveux courts, les soies blondes et les yeux verts, est née avec un trouble causé par un gène défectueux dans ses cellules de la rétine qui la faisait perdre de la vue depuis sa naissance. Elle ne voit plus que des formes pâles et floues. "Si je te regarde, je ne vois pas la couleur de tes yeux, ni ton acné, ni tes sourcils, mais je peux voir que quelqu'un est là", dit-elle. Son chien-guide, Tundra, un Black Labrador Retriever, est assis à ses pieds.
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Deux des plus éminents chercheurs en thérapie génique espèrent améliorer la vue de leurs patients grâce à une opération expérimentale
Vidéo: Les experts en thérapie génique envisagent le traitement de la cécité
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Un mois plus tôt, dans le cadre d’un traitement expérimental, des chercheurs avaient injecté à l’œil droit de Bacoccini - le pire - des milliards de copies de travail du gène de la cellule rétinienne. Maintenant, ils vont savoir si le traitement a fonctionné.
Jean Bennett, médecin et généticien moléculaire, fait reposer le front de Bacoccini contre une petite machine blanche qui éclaire un œil puis un autre. Ce pupillomètre indiquera dans quelle mesure les yeux de Bacoccini réagissent à la lumière. "OK, un, deux, trois, ouvrez", dit Bennett, et répète la procédure 16 fois. Sur un écran d'ordinateur dans la pièce sombre, les pupilles de Bacoccini sont deux cercles noirs géants qui se contractent très légèrement à chaque impulsion de lumière. Un autre chercheur escorte Bacoccini vers le prochain appareil de test. Une demi-heure plus tard, Bennett a déclaré: "Je viens de regarder vos résultats de pupillométrie. Bonne amélioration."
"C'est bien", dit Bacoccini, même si elle a l'air incertaine. Quelques jours après l'injection, elle a effectivement vu plus de lumière s'échapper de cet œil, mais les choses semblent plus floues. Quand elle essaie de lire une charte oculaire géante avec son œil droit, elle ne fait pas mieux qu'avant: elle ne peut sélectionner que quelques lettres de deux pouces de hauteur à 16 pouces de distance. Là encore, son œil est toujours rouge de la chirurgie. Le mari de Bennett, Albert Maguire, est le chirurgien de la rétine qui a opéré du Bacoccini. Il regarde dans ses yeux et dit que la surface n'est pas encore cicatrisée, ajoutant: "J'espère que c'est tout."
La perspective d'utiliser la thérapie génique pour traiter des maladies - en particulier des maladies héréditaires impliquant un gène errant, telles que la drépanocytose et la fibrose kystique - a séduit les scientifiques depuis des décennies. S'il existait un moyen de donner à un patient une bonne version d'un gène impliqué, pourrait-on penser, cela pourrait réparer ou prévenir les dommages causés par le mauvais gène hérité. Cette idée apparemment simple s'est révélée d'une complexité inattendue dans la pratique. Au cours des 18 dernières années, des centaines d'essais de thérapie génique chez l'homme ont été réalisés pour de nombreuses maladies, de l'hémophilie au cancer. Mais presque tous ont échoué en raison de la difficulté d'obtenir un gène actif dans les cellules sans causer également d'effets secondaires nocifs.
Jusqu'à l'année dernière, la thérapie génique avait fonctionné sans équivoque contre une seule maladie, la maladie rare appelée immunodéficience combinée sévère (DIDC), qui est causée par une faille dans l'un des nombreux gènes nécessaires à la production de globules blancs. La maladie empêche le système immunitaire de lutter contre les infections et entraîne généralement la mort dans l'enfance. On l'appelle aussi la maladie du «garçon de la bulle», d'après le célèbre patient David Vetter, qui a vécu jusqu'à 12 ans dans une bulle en plastique stérile. Depuis le milieu des années 90, des chercheurs européens ont guéri environ 30 enfants atteints de DICS en insérant le gène fonctionnel approprié dans leur moelle osseuse. Mais même ce succès a été mêlé à une tragédie: cinq des enfants ont développé une leucémie et un est décédé. Chez les patients qui avaient une variante particulière de la maladie, le gène thérapeutique a activé accidentellement un gène cancérigène après sa fusion avec l'ADN du patient. Les chercheurs testent actuellement des moyens de rendre la thérapie génique du DICS plus sûre.
Aux États-Unis, Jesse Gelsinger, âgé de 18 ans, est décédé d'une défaillance de plusieurs organes en 1999, alors qu'il participait à une expérience de thérapie génique à l'Université de Pennsylvanie. La nouvelle de la mort a provoqué un tollé dans la communauté scientifique et des audiences au Congrès, le père de l'adolescent, Paul Gelsinger, et d'autres accusant les chercheurs de Penn d'être trop pressés pour tester le traitement chez les humains. Selon la Food and Drug Administration, les chercheurs n'avaient pas suffisamment averti Gelsinger et sa famille des risques de l'expérience. Le chercheur principal n’avait pas non plus révélé qu’il avait une participation financière dans une entreprise qui serait gagnante si le traitement aboutissait. "Ce sont les jours terribles. Le champ a fondu", dit Leon Rosenberg, un généticien humain de l'Université de Princeton, qui a effectué les premières études de laboratoire sur la maladie du foie dont souffrait Gelsinger. "L'intégrité de la science a été gravement endommagée."
Bennett et Maguire ont rejoint le corps professoral de la faculté de médecine Penn en 1992. L'un de leurs collègues est James Wilson, qui a supervisé l'étude dans laquelle Gelsinger est décédé. Wilson a ensuite été empêché par la FDA de mener des expériences sur des humains. Mais Bennett et Maguire n'étaient pas impliqués dans cette étude. Leur essai expérimental de thérapie génique a débuté en 2007 après des années d'examen par les autorités de réglementation fédérales, le Children's Hospital et les comités Penn mis en place pour traiter les problèmes d'éthique et de sécurité soulevés par le décès de Gelsinger.
En mai dernier, leur équipe et un groupe britannique distinct ont rendu compte des premières nouvelles optimistes en thérapie génique depuis des années: cette technique pourrait traiter la cécité. Les patients de l'étude souffraient d'une maladie appelée amaurose congénitale de Leber (ACL). Les trois patients traités par Bennett et Maguire ont été capables de lire plusieurs lignes d'une charte oculaire de plus qu'avant. Un homme de 26 ans a même recouvré la vue de marcher dans un labyrinthe. "Je ne pouvais pas le croire", dit Bennett. Elle le fit marcher à nouveau dans le labyrinthe.
L'étude était petite et les patients sont toujours aveugles au sens de la loi, mais leur amélioration modeste et l'innocuité apparente du traitement ont suscité les espoirs des patients et des chercheurs du monde entier. À présent, Bennett et Maguire élargissent leurs recherches à davantage de patients atteints d’ACV, y compris Bacoccini, afin de déterminer si les patients peuvent recevoir en toute sécurité des doses plus élevées du gène thérapeutique.
Rosenberg se dit "ravi" de Bennett - qui était chercheur postdoctoral dans son laboratoire en 1987 - et sur le terrain. "Je suis de nouveau optimiste quant à la thérapie génique et je ne le fais pas depuis un moment", dit-il. "Espérons qu'il y aura deux ou trois autres exemples avant la fin de cette décennie."
Pour Bennett, 54 ans, et Maguire, 48 ans, la science semblerait être dans leurs gènes. La mère de Bennett, Frances, enseignait la littérature au lycée et son père, William, était un professeur de physique populaire à Yale qui avait co-inventé le laser à gaz en 1960 alors qu’il travaillait chez Bell Labs dans le New Jersey. Bennett se souvient d’avoir 6 ans et d’avoir vu son père se rendre au laboratoire après le dîner pour travailler jusqu’à l’aube; l'appareil a ensuite conduit à des lecteurs de disques compacts et à des scanneurs de prix de supermarchés.
Elle s'intéressait plus à la biologie qu'à la physique. "J'aimais les créatures", dit-elle, et a passé de nombreuses heures heureuses à regarder à travers le microscope de son père l'eau et les feuilles des marais. Après ses études à Yale, elle est allée à l’Université de Californie à Berkeley pour obtenir un doctorat en biologie du développement, à l’aide d’oursins, mais elle a été amenée à entreprendre de nouvelles recherches sur l’insertion de gènes étrangers spécifiques chez la souris et d’autres animaux, précurseur thérapie génique. Elle a passé plusieurs mois en 1981 et 1983 aux National Institutes of Health de Bethesda, dans le Maryland, dans un laboratoire où des scientifiques préparaient certains des premiers essais de thérapie génique. "C’était une lueur que cela allait arriver qui m’enthousiasmait. Je voulais être là au fur et à mesure que le terrain se développait", se souvient Bennett. Pour obtenir les antécédents cliniques dont elle avait besoin, elle s'est rendue à la Harvard Medical School, où elle a rencontré son futur mari lors d'un cours d'anatomie de première année.
Maguire venait également d'une famille de scientifiques. Son père, Henry, était dermatologue et est maintenant chercheur dans le domaine des vaccins anticancéreux à Penn. Sa mère, Elise, y a travaillé comme assistante de recherche. Henry avait des cataractes et plus tard un décollement de la rétine. Quand Maguire était au lycée, il administrait les gouttes oculaires de son père - sa première incursion dans le traitement d'ophtalmologie. À la faculté de médecine, Maguire travaillait dans un laboratoire qui étudiait les maladies de la rétine causées par des anomalies génétiques héréditaires. Il se souvient d'avoir demandé à l'époque à Bennett si les mauvais gènes pouvaient être réparés. "Cela a du sens", lui dit-elle. "Faisons le."
L'œil est particulièrement bien adapté à la thérapie génique. Les cellules dans lesquelles un nouveau gène doit être inséré sont limitées à une petite zone; la rétine ne contient que quelques millions de cellules. De plus, contrairement à la plupart des cellules, les cellules rétiniennes ne se divisent pas après l'âge de 3 mois. Les chercheurs n'ont donc pas à introduire le nouveau gène dans les générations futures de cellules. Cela signifie qu'ils n'ont pas à insérer le nouveau gène dans l'ADN existant des cellules, qui est répliqué lorsqu'une cellule se divise. Garder le gène thérapeutique séparé de l'ADN du patient est plus sûr; chez les patients SCID qui ont développé une leucémie, le gène introduit a été incorporé à proximité d'un gène cancérigène et activé accidentellement. L'œil est également immuno-protégé, ce qui signifie que le système immunitaire a tendance à ignorer les corps étrangers qui y sont introduits. Une réponse immunitaire incontrôlée a été un problème dans certains essais de thérapie génique et est ce qui a tué Jesse Gelsinger. "Nous avons beaucoup de chance avec notre choix d'organe cible", a déclaré Maguire.
Bien que Maguire ait suivi une formation de chirurgien de la rétine, Bennett a continué à se spécialiser dans la recherche plutôt que dans le travail clinique. Elle a suivi son mari à travers le pays pour son stage, sa résidence et sa bourse. Pour compliquer les choses, ils voyageaient avec des bambins. Au cours de leur dernière année d'école de médecine, les nouveaux mariés ont eu leur premier bébé - "notre projet senior", ils l'appellent. Deux autres enfants suivirent bientôt.
En 1989, lors de l'un des derniers stages d'entraînement de Maguire, à Royal Oaks, dans le Michigan, Bennett installa des laboratoires de fortune dans le bâtiment voisin de l'hôpital et dans le sous-sol de leur domicile. Ils ont mené ce qu'ils pensaient être la première expérience de thérapie génique impliquant la rétine. À l'aide de souris et de lapins, ils ont injecté un gène pour une enzyme trouvée dans une bactérie. Ils ont utilisé un colorant pour déterminer si les cellules oculaires avaient construit l'enzyme et l'expérience a été un succès: la rétine des animaux a viré au bleu pendant environ deux semaines.
À Penn, ils ont publié l'un des deux premiers articles montrant qu'un virus doté d'un gène étranger pourrait le transférer dans le tissu oculaire, en l'occurrence chez la souris. (Cette stratégie, courante dans les expériences de thérapie génique, coopère essentiellement à la capacité du virus à se répliquer en injectant son propre matériel génétique dans des cellules.) Bennett et Maguire ont ensuite inséré des gènes thérapeutiques dans les yeux de certains colons irlandais atteints de cécité héréditaire. Mais Bennett pensait que l'amélioration des chiens n'était pas suffisamment convaincante pour justifier un essai humain. Ce dont ils avaient besoin, c’était d’une forme de cécité simple, progressant lentement et liée à une maladie qui affligeait les gens. En 1998, ils ont appris l'existence d'une race de chien briarde en Suède souffrant d'une maladie des yeux qui, par un coup de chance, avait été causée par l'une des mutations génétiques découvertes chez certains patients atteints de LCA.
Aux États-Unis, environ 3 000 personnes souffrent d’ACV, qui recouvre plusieurs troubles de la cécité qui commencent au cours de l’enfance et sont causés par des mutations de plusieurs gènes, l’un d’eux étant appelé RPE65. Il contient les instructions relatives à une enzyme cruciale pour les cellules de détection de la lumière de la rétine, les bâtonnets et les cônes; l'enzyme convertit la vitamine A en une forme que les bâtonnets et les cônes utilisent pour fabriquer le pigment nécessaire, la rhodopsine. Chez les personnes qui héritent d'une mauvaise copie du gène RPE65 de chaque parent, les bâtonnets et les cônes, privés de rhodopsine, ne fonctionnent plus correctement et finissent par mourir.
Bennett, Maguire et leurs collègues ont utilisé un virus appelé virus adéno-associé pour insérer une bonne copie du gène RPE65 dans trois jeunes briards. Les deux gènes du virus AAV ont été remplacés par le gène RPE65 et une chaîne d'ADN qui active le gène. Les chiens ont retrouvé assez de vision pour naviguer dans un labyrinthe. "C'était incroyablement excitant", a déclaré Bennett. Un chien, Lancelot, est devenu une sorte de chien d’affiche pour la thérapie génique, secouant les pattes avec les gens lors de conférences de presse et de collectes de fonds.
Sur le trottoir devant son bureau, Bennett expose l'un des plus de 50 chiens traités. Vénus, une briarde de taille moyenne avec des cheveux bruns et bouclés, tient sa laisse et voudrait clairement s'éloigner, mais elle s'assoit pour laisser un visiteur la caresser. "Quand elle est venue ici, elle ne pouvait rien voir. Elle s'accroupissait dans un coin ou dans une cage, montrant ses dents aux gens", explique Bennett. C'était il y a un an, avant que l'équipe Bennett / Maguire ne traite le jeune homme de 1 an des deux yeux avec une thérapie génique. Bien que la nuit soit encore aveugle, Vénus peut maintenant sauter par-dessus des obstacles jonchant le long d'un couloir et attraper une balle de tennis. "Son comportement a été transformé", dit Bennett. "Elle voit bien dans les deux yeux. C'est un chien très heureux."
Lors de la première tentative de traitement chez l'homme, Bennett et Maguire ne s'attendaient pas à ce que leurs patients s'améliorent autant que les chiens. D'une part, les médecins testaient d'abord la sécurité et utilisaient de faibles doses du virus et du gène. Et leurs premiers patients, tous issus d'une clinique ophtalmologique italienne qui testait des anomalies génétiques chez des patients aveugles, étaient des jumeaux âgés de 26 ans et un adolescent âgé de 19 ans. À cet âge, les patients LCA n'ont plus beaucoup de tissu rétinien. La plupart sont complètement aveugles à 40 ans.
Néanmoins, Bennett et Maguire ne savaient pas à quoi s'attendre lorsqu'ils ont traité le premier patient, l'un des jumeaux. Il a été anesthésié, puis Maguire a fait plusieurs petites incisions et a remplacé le matériau vitreux sous forme de gel dans l'œil de l'homme par une solution saline afin que Maguire puisse y manier une aiguille plus facilement. À l'aide d'un microscope, il enfila une fine aiguille dans le blanc de l'œil jusqu'à ce qu'elle touche la rétine. Il a injecté 150 microlitres d'une solution (une goutte de la taille d'un pois) contenant 15 milliards de copies du virus AAV avec le gène RPE65. Le virus est considéré comme un mécanisme d'administration extrêmement sûr: il ne peut pas se répliquer seul et il ne provoque pas de maladie chez l'homme.
Néanmoins, cette nuit-là, "je n'ai pas dormi du tout", dit Maguire, qui s'inquiétait d'une réaction immunitaire. À son soulagement, il n'y en avait pas.
Même si la dose était faible, Mme Bennett a déclaré que la première fois qu'elle avait examiné les données de pupillométrie du jeune homme était "un moment Eurêka" - son œil pouvait détecter plus de lumière. Quelques mois après avoir reçu le traitement expérimental, les trois patients voyaient plus de lumière. Deux personnes qui ne voyaient que les mouvements de la main auparavant pouvaient lire trois ou quatre lignes d'une charte oculaire.
La vue des trois patients s'améliore toujours, dit Bennett. De retour en Italie, ce jeune homme de 19 ans n'a plus besoin d'aide pour se promener la nuit.
À la naissance d'Alisha Bacoccini, sa mère, Eve Skidmore, a tout de suite pu se rendre compte que quelque chose n'allait pas. Alisha semblait se concentrer uniquement sur une lumière vive, comme une fenêtre ou une lampe, dit Skidmore. Elle pensait que sa fille aurait peut-être besoin de lunettes, mais l'ophtalmologiste a déclaré que la petite fille devenait aveugle et que rien ne pouvait être fait. Une maladie oculaire évolutive a été diagnostiquée à 11 mois et un test génétique a finalement permis d'identifier la maladie comme une ACL. Enfant, Alisha pouvait encore voir suffisamment pour pouvoir jouer au football avec une balle blanche sur une herbe verte. "Elle était extrêmement rapide", a déclaré Skidmore, qui a compensé le fait de ne pas voir la balle en l'air. Vers la huitième année, Alisha a même perdu cette vision limitée.
Aujourd'hui, elle peut lire du texte sur un écran d'ordinateur brillant, mais pas dans un livre. Elle travaille comme massothérapeute. Si elle pouvait voir mieux, son emploi de rêve serait de travailler comme médecin légiste - elle dévore les romans de Patricia Cornwell sur cassette. Skidmore souhaite que sa fille puisse retrouver suffisamment de vue "pour voir les étoiles dans le ciel et un arc-en-ciel, car elle n'a jamais vu cela."
Bacoccini dit qu'elle se rend compte que sa vue pourrait ne pas s'améliorer dans le cadre d'une étude de thérapie génique et pourrait même s'aggraver. Elle s'est portée volontaire pour participer afin de pouvoir "aider à comprendre comment remédier à la cécité", dit-elle.
Trois mois après que Maguire ait injecté aux yeux de Bacoccini les virus porteurs du gène de la rétine, ses yeux étaient dix fois plus sensibles à la lumière et sa vision périphérique s'était améliorée, mais elle ne pouvait pas lire une charte oculaire mieux qu'avant. Bennett dit qu'il y a plusieurs raisons pour lesquelles le traitement ne fonctionne pas bien pour elle. Par exemple, les circuits neuronaux entre l'œil et le cerveau de Bacoccini peuvent ne plus fonctionner correctement.
Bacoccini fait partie d'une deuxième phase de l'étude qui a donné à trois patients atteints d'une ACV une dose de thérapie génique plus importante que celle des trois premiers volontaires. L'un des autres patients du groupe de Bacoccini est un garçon belge âgé de 9 ans, qui a présenté certaines des améliorations les plus spectaculaires à ce jour. Il peut voir les détails des visages pour la première fois et n'a plus besoin d'un appareil grossissant spécial pour voir le tableau à l'école. Bennett et Maguire, plus jeunes que le patient, croient que plus le couple a de chances d’inverser la cécité causée par l’ACV. Finalement, ils espèrent traiter les bébés.
La recherche biomédicale implique souvent de grandes équipes de collaborateurs, mais les études de thérapie génique constituent un cas extrême. L'année dernière, dans le New England Journal of Medicine, l'article annonçant le succès initial de la thérapie génique pour la cécité recensait 32 co-auteurs, des biologistes moléculaires qui ont conçu le virus aux médecins italiens qui ont retrouvé les patients. Bennett, l'auteur principal, dirige ce groupe depuis un petit bureau situé à l'extérieur de son laboratoire. L'espace est rempli de cahiers et de classeurs et décoré avec des photos de ses trois enfants, des couvertures de journal et quelques photos de Lancelot, toutes miniatures, de Lancelot, maintenant âgée de 8 ans et qui continue de bien voir.
Maguire affirme que son rôle consistant à administrer des injections à des patients est mineur: "Je viens de charger les camions." Mais il est après tout l’un des experts cliniques. "Avec les maladies [de cécité héréditaire], il y a une énorme surcharge émotionnelle", dit-il. "Les médecins les ont toujours considérés comme incurables et ont dit aux patients qu'ils ne pouvaient rien faire pour vous. Le fait que cela semble fonctionner est extrêmement excitant."
Le succès du procès LCA a attiré beaucoup d’attention de la part de Bennett et Maguire - "une quantité d’attention inconfortable", a-t-il déclaré, notamment des invitations de membres du Congrès à les informer du travail accompli. Mais le duo semble le comprendre. Bennett répond chaque jour à une demi-douzaine d'appels téléphoniques et de courriers électroniques de patients aveugles ou de leurs parents qui ont entendu parler de l'étude LCA. "Je leur réponds à tous. Toutes ces personnes sont vraiment très mécontentes de devenir aveugles ou de devenir aveugles", dit-elle. Pour être sûr, ils sont peu susceptibles de s'intégrer dans l'essai LCA, car ils n'ont pas le bon problème génétique. Mais elle leur dit quand même de tester leurs gènes de cécité, car un traitement de thérapie génique de leur maladie pourrait faire surface dans quelques années.
Bientôt, Maguire et Bennett espèrent commencer des expériences avec des chats abyssins avec LCA causée par une mutation génique différente de celle sur laquelle ils se sont concentrés jusqu'à présent. Ils prévoient également un essai clinique de thérapie génique pour une forme de maladie de Stargardt, ou dégénérescence maculaire juvénile, qui touche environ 25 000 personnes aux États-Unis et qu'ils ont traitée avec succès chez des souris conçues pour contracter la maladie. Maintenant qu'il a été prouvé que la thérapie génique peut être réalisée en toute sécurité dans l'œil, les entreprises explorent les moyens d'utiliser cette technique pour traiter des maladies qui ne sont pas nécessairement d'origine génétique. Par exemple, l'introduction d'un gène qui contrôle la croissance des vaisseaux sanguins pourrait ralentir la dégénérescence maculaire liée à l'âge, qui touche plus de dix millions d'Américains.
Malgré leurs succès médicaux remarquables, Bennett et Maguire se rendent au travail dans des voitures vétustes de dix ans. À la maison, elle se détend en jardinant et en jouant sur le piano à queue de sa grand-mère. Il dépeint des scènes détaillées de la ferme, à la manière d'un art populaire, rendant «chaque brin d'herbe», dit Bennett. ("Il y a un petit trouble obsessionnel-compulsif", explique Maguire à propos de ses loisirs.) Leur plus jeune enfant est parti à l'université, mais ils s'occupent de deux chiens, d'un aquarium de poissons et de tortues et d'une quinzaine de pinsons - le dernier loisir de Maguire l'observe comportement des oiseaux. La famille "a un seuil élevé d'encombrement", explique Maguire.
Bennett veille tard dans la nuit à rédiger des rapports, à présenter des demandes de subvention et à planifier d'autres expériences. Elle est aussi motivée que son père lorsqu'il travaillait sur le laser à gaz. "Il y a cette incroyable excitation que vous êtes sur le point de briser une barrière dans quelque chose", dit-elle.
Jocelyn Kaiser traite de la recherche et des politiques biomédicales pour le magazine Science .
Stephen Voss a récemment photographié la dégradation de l'environnement en Chine. Les deux vivent à Washington, DC
