L’équipe « Immunologie et maladies du foie » (cf. photo) de Généthon – UMR-S951, au sein de Genopole, a découvert que la réaction immunitaire contre les vecteurs AAV, un effet indésirable potentiellement grave en thérapie génique, se déclenche dès les premières heures qui suivent l’injection. Le ciblage spécifique du tissu à traiter et la régulation de l’expression du gène thérapeutique limitent cette réaction délétère. Face à ce risque majeur, les scientifiques évryens apportent ici des résultats clés pour concevoir de nouveaux vecteurs plus sûrs et pour mieux adapter les traitements de modulation de la réaction immunitaire.
La thérapie génique constitue une avancée thérapeutique majeure. Elle fait l’objet de recherches très actives, mais également d’une quarantaine de traitements approuvés dans le monde aujourd’hui. Elle enrichit l’arsenal thérapeutique pour des maladies génétiques rares – citons par exemple le Zolgensma qui sauvent des enfants atteints d’amyotrophie spinale, condamnés il y a seulement quelques années de cela – mais également pour des pathologies communes, notamment les cancers.
Les vecteurs les plus utilisés pour transporter le gène thérapeutique sont des virus dont on a supprimé le pouvoir pathogène et réplicatif, tels les vecteurs viraux adéno-associés (AAV). Ces derniers sont administrés directement chez le patient et permettent de transférer très efficacement et sûrement le gène thérapeutique aux cellules cibles. Néanmoins, ils déclenchent une réponse de notre système immunitaire, notamment contre leur capside, la coque protéique qui porte leur matériel génétique, identique ou proche de celle des virus auxquels nous sommes exposés. La préexistence dans l’organisme du patient d’anticorps contre ces capsides annule toute efficacité thérapeutique. Environ 50% de la population humaine est ainsi exclue d’une thérapie génique par vecteurs AAV. Même pour les patients compatibles avec un premier traitement, la réponse immunitaire à ces protéines de capside empêche de traiter une seconde fois, ce qui serait pourtant nécessaire pour des thérapies géniques pas assez persistantes.
Alors que des solutions sont progressivement mises en œuvre face à ces problèmes, un autre défi émerge aujourd’hui en clinique : la réaction immunitaire à la molécule thérapeutique elle-même, c’est-à-dire à la protéine produite à partir du gène transféré aux cellules du patient par le vecteur. Les patients déficients en ce gène peuvent reconnaître la protéine thérapeutique comme un nouvel antigène et déclencher une réponse immunitaire. Ces réponses contre le transgène sont documentées dans les modèles animaux mais elles n’ont été que récemment mises en évidence en clinique. Des myosites et myocardites, observées après des thérapies géniques à base de microdystrophine sur des patients atteints de la myopathie de Duchenne, ont notamment souligné la nécessité d’étudier ce phénomène.
Le groupe de David-Alexandre Gross, spécialiste en immunologie qui a intégré l’équipe « Immunologie et maladies du foie » de Giuseppe Ronzitti dans l’unité Integrare (UMR-S951 Généthon, Inserm, Université Evry Paris-Saclay) en tant que lauréat 2019 du programme ATIGE* de Genopole, s’est intéressée à ce problème en se concentrant sur la phase précoce de la réaction immunitaire contre le transgène. L’étude a fait l’objet d’une publication dans JCI Insight le 9 juin 2026.
Une réaction immunitaire contre le transgène extrêmement précoce
Les lymphocytes T CD8+ dits « cytotoxiques » détruisent les cellules qu’ils reconnaissent infectées ou étrangères. Ils sont impliqués dans la réponse immunitaire au transgène et conduisent au rejet des cellules transduites. Leur réponse est généralement étudiée à partir du septième jour après l’administration du vecteur, alors qu’ils sont déjà activés et en phase de prolifération intensive. Les premières étapes qui conduisent à l’activation de ces lymphocytes demeuraient jusqu’à présent largement inexplorées.
Afin de caractériser cette phase initiale, les auteurs ont suivi la cinétique de réponse après administration intramusculaire chez la souris de vecteurs AAV. Les résultats révèlent que la réponse immunitaire débute beaucoup plus rapidement qu’attendu. Les « cellules présentatrices d’antigènes » (CPA), les cellules chargées d’exposer les éléments intrus, ont présenté aux lymphocytes T des peptides dérivés du transgène dès les premières 24 heures. Cette présentation antigénique a induit une activation progressive des lymphocytes T, dont les premières divisions cellulaires ont été observées dès le quatrième jour.
Cette cinétique est inattendue car, contrairement à des protéines antigéniques classiques, le transgène doit d’abord être délivré par le vecteur viral, exprimé dans les cellules transduites, puis sa protéine doit être dégradée en peptides reconnus comme antigènes et présentés par les CPA. On pouvait donc s’attendre à une présentation de ces antigènes beaucoup plus tardive que la période des 24h démontrée par les scientifiques évryens.
Cette réponse rapide n’est pas un artefact expérimental. L’équipe l’a observée aussi bien avec un petit peptide qu’avec une protéine complète, ce qui montre qu’elle est représentative du comportement attendu d’un transgène thérapeutique. L’équipe démontre aussi que seules des particules d’AAV intactes et fonctionnelles permettent cette réaction précoce, confirmant que le phénomène dépend directement d’une transduction efficace par le vecteur viral.
Les résultats de l’équipe de Généthon mettent en évidence une précocité de la réponse immunitaire jusque-là ignorée. Cette découverte place les mécanismes des toutes premières heures suivant l’administration du vecteur au cœur des facteurs de succès ou d’échec immunologique de la thérapie génique.
Un drainage lymphatique rapide des capsides virales explique cette précocité
Cette réponse précoce n’est pas explicable par le phénomène classiquement admis de déclenchement de la réponse immunitaire dans le tissu musculaire, qui nécessite plusieurs jours pour les étapes successives de capture et/ou d’expression de la protéine issue du transgène par les CPA présentes dans le muscle, de dégradation de cette protéine en peptides et de migration des CPA jusqu’aux ganglions drainants le site d’injection pour la présentation des peptides antigéniques aux lymphocytes T.
Les auteurs ont révélé la présence de génomes viraux dans les ganglions lymphatiques drainant le muscle injecté dès une heure après l’administration du vecteur. Cette arrivée très rapide des particules virales favorise l’hypothèse d’un transport passif vers les ganglions par la lymphe plutôt que celle d’un transport actif par les cellules présentatrices d’antigènes résidant dans le muscle. Les auteurs montrent également que cette activation précoce ne dépend pas des conditions d’injection. Des volumes très différents d’administration (de 5 à 100 µL) produisent une activation comparable des lymphocytes T cytotoxiques, ce qui indique que le phénomène n’est pas lié à une lésion musculaire importante provoquée par l’injection.
Bien que l’équipe n’ait pas réussi à visualiser les capsides virales dans les ganglions lymphatiques, une expérience complémentaire démontre cette hypothèse. Les auteurs ont retiré chirurgicalement le site d’injection une heure après l’administration du vecteur afin d’éliminer toutes les particules virales restées dans le tissu injecté. Malgré cette ablation très précoce empêchant toute réaction immunitaire dans le tissu, l’activation des lymphocytes T cytotoxiques dans les ganglions est identique à celle observée chez les animaux témoins et les lymphocytes générés conservent une activité cytotoxique plusieurs semaines plus tard. Cette expérience montre que les particules d’AAV ayant rejoint les ganglions lymphatiques au cours de la première heure suivant l’injection suffisent à amorcer une réponse immunitaire optimale.
Promoteurs spécifiques, éléments de régulation ?
Comment limiter la réponse immunitaire précoce ?
La mise en évidence de ce phénomène extrêmement précoce conduit à rechercher des stratégies permettant d’en limiter les effets. Les auteurs ont montré que des promoteurs spécifiques du muscle, associés à des éléments de régulation, permettent d’agir sur cette phase initiale de la réponse immunitaire.
L’équipe génopolitaine a comparé plusieurs promoteurs musculaires. Si tous assurent une expression efficace dans les myoblastes, aucun ne s’avère totalement spécifique du tissu musculaire. Ainsi, pour l’ensemble des promoteurs étudiés, une expression plus ou moins forte est détectée dans des cellules présentatrices d’antigènes en culture, ce qui suggère que ces cellules peuvent exprimer le transgène malgré l’utilisation de promoteurs supposés restreints au muscle.
Les analyses réalisées in vivo confirment cette observation. Tous les promoteurs testés ont conduit à une présentation du transgène dans les ganglions lymphatiques drainants dès les premières vingt-quatre heures, mais avec une intensité variable. Cette différence résulte de leur capacité plus ou moins importante à restreindre l’expression du transgène dans les CPA. Les auteurs ont montré que plus l’expression du transgène est forte dans ces cellules, plus la réponse immunitaire est intense.
Afin d’améliorer encore cette spécificité, les chercheurs évryens ont associé un de ces promoteurs à des séquences cibles du miR142-3p, une stratégie facilement transférable en clinique et qui permet d’éteindre spécifiquement l’expression dans les cellules hématopoïétiques, qui comprennent notamment les cellules présentatrices d’antigènes. Les auteurs ont montré in vitro et confirmé in vivo que cette régulation post-transcriptionnelle réduit l’expression du transgène dans les CPA et limite l’activation et l’accumulation des lymphocytes T spécifiques du transgène.
Remarques et perspectives
Les premiers résultats obtenus après administration systémique ou ciblant d’autres tissus que le muscle suggèrent que cette réaction précoce ne constitue pas une particularité des injections intramusculaires, mais un mécanisme général dont il faut tenir compte pour concevoir des thérapies géniques plus efficaces et plus sûres. En particulier, cela permettra une meilleure adaptation des protocoles d’immunomodulation et de leur cinétique d’administration.
Il est intéressant de noter que cette observation fait écho au principe exploité par les vaccins à ARN messager, comme ceux contre le Covid-19, qui cherchent au contraire à cibler les CPA des ganglions afin d’amplifier la réponse immunitaire.
