Les aminoglycosides

Le moyen qui a été le plus utilisé pour induire la translecture est l’utilisation d’antibiotiques de type aminoglycoside tels que la gentamicine, la tobramicine, l’amikacine ou le G418. Ces molécules ont la particularité de se lier au site de décodage de l’ARNr 16S ou 18S des ribosomes procaryotes ou eucaryotes respectivement. Chez les procaryotes, la fixation est très efficace et conduit à l’inhibition de la synthèse protéique, d’où leur effet antibiotique. Chez les eucaryotes, la fixation est moins efficace et conduit à un changement de conformation qui diminue la capacité du ribosome à reconnaître le codon stop ce qui permet l’incorporation d’un acide aminé à partir d’un aminoacyl-ARNt proche cognat (Rospert et al. 2005) (Figure 26).

Les aminoglycosides sont capables d’induire la translecture des PTC impliqués dans des modèles cellulaires de maladies comme la mucoviscidose, la DMD, le syndrome de Hurler pour ne citer que ces trois là mais la liste est bien plus longue (Keeling et al. 2005; Linde and Kerem 2008). Ils ont été utilisés également dans des modèles cellulaires qui possèdent un PTC dans le gène TP53 (Keeling and Bedwell 2002; Floquet et al. 2010). Dans certains cas, en plus de provoquer la translecture, l’utilisation d’aminoglycosides permet aussi de stabiliser les ARNm non-sens (Bedwell et al. 1997; Correa-Cerro et al. 2005; Salvatori et al. 2009; Floquet et al. 2010).

Figure 26. Translecture des PTC par des aminoglycosides.

(A) Traduction normale : la reconnaissance entre le codon de l’ARNm et l’anticodon de l’aminoacyl-ARNt (aa-ARNt) a lieu dans le site A du ribosome, et la liaison peptidique a lieu dans le site P. (B) Terminaison prématurée de la traduction sur un PTC : lorsque le ribosome rencontre un PTC les facteurs de terminaison de la traduction (RF1 et RF3) sont recrutés et s’il y a présence d’un EJC en aval du PTC, le NMD est déclenché (C) Translecture d’un PTC : les aminoglycosides se fixent au site A, altèrent la capacité du ribosome à reconnaître le codon stop et empêchent la fixation des facteurs RF. Un acide aminé peut alors être incorporé à partir d’un aa-ARNt proche cognat et la synthèse protéique peut continuer jusqu’à l’obtention d’une protéine entière. Adaptation de (Linde and Kerem 2008).

Des essais cliniques avec des aminoglycosides ont été conduits notamment sur des patients atteints de mucoviscidose ou de DMD avec des résultats très variables. Dans trois essais cliniques sur des patients atteints de mucoviscidose, une réponse au traitement avec gentamicine a pu être observée chez la plupart des individus : dans 7 patients sur 9 (Wilschanski et al. 2000), 4 sur 5 patients (Clancy et al. 2001) et 17 sur 19 (Wilschanski et al. 2003), le traitement a permis de restaurer partiellement l’activité du canal CFTR. Cependant, dans un autre essai clinique, aucun patient sur 11 n’a répondu au traitement avec gentamicine ou tobramicine (Clancy et al. 2007). Dans une étude sur 4 patients atteints de DMD, aucun n’a montré une réponse histologique ou fonctionnelle suite au traitement avec gentamicine (Wagner et al. 2001). Là encore, les résultats sont très variables puisque dans une autre étude menée sur des patients DMD, la présence de dystrophine a été détectée dans des biopsies musculaires de 3 patients sur 4 (Politano et al. 2003).

Il faut noter que l’ampleur de la réponse aux traitements par aminoglycosides est très variable même au sein d’une même étude, c’est-à-dire que parmi des groupes de patients traités de la même manière, certains répondent bien, d’autres moins et d’autres pas du tout. Il a été proposé que cette variabilité dépende en grand partie de l’identité du codon stop et de la séquence qui l’entoure. En effet, comme mentionné précédemment, ces paramètres affectent l’efficacité de la terminaison de la traduction et donc le potentiel de translecture. De façon intéressante, dans l’étude de Politano et collaborateurs citée ci-dessus, dans les 3 patients dans lesquels l’expression de la dystrophine a pu être restaurée, le PTC était un UGA, et dans le patient où aucune réponse n’a été détectée, il s’agissait d’un UAA (Politano et al. 2003).

Enfin, une réponse variable est même observée dans des groupes de patients qui présentent le même PTC à la même position et donc avec le même contexte nucléotidique, comme cela a été observé dans l’étude de Wilschanski et collaborateurs (2003) réalisée sur des patients atteints de mucoviscidose. L’examen des niveaux des ARNm dans les patients porteurs de la même mutation (W1282X) a montré que ceux qui n’ont pas répondu au traitement avec gentamicine avaient des niveaux d’ARNm CFTR très faibles, contrairement aux patients qui ont répondu au traitement, chez qui des niveaux plus élevés d’ARNm CFTR ont été mesurés (Linde et al. 2007b). Ces observations suggèrent que l’efficacité de la translecture dépend de la quantité de l’ARNm non-sens disponible, qui à son tour dépend de l’efficacité du NMD. Par conséquent, des différences dans l’efficacité du NMD entre les patients expliqueraient les différences dans la réponse au traitement avec gentamicine au sein d’un groupe de patients qui présentent la même mutation non-sens (Linde et al. 2007b).

Cela signifie qu’une inhibition du NMD pourrait éventuellement améliorer le traitement de ces maladies lorsque l’approche translecture est envisagée.

Un inconvénient majeur de l’utilisation des aminoglycosides est qu’il est bien connu que leur utilisation à long terme a des effets secondaires indésirables, notamment en raison d’une néphrotoxicité et d’une ototoxicité, ce qui limite fortement leur intérêt thérapeutique (Kuzmiak and Maquat 2006). C’est pourquoi, un grand intérêt a été porté sur le développement de nouveaux aminoglycosides qui sont capables d’induire la translecture mais avec une toxicité moindre. Récemment le développement de nouveaux aminoglycosides dérivés de la paromomycine ou du G418, avec une toxicité moindre, a été rapporté (Nudelman et al. 2006; Nudelman et al. 2009; Nudelman et al. 2010). Ces composés ont été testés sur des modèles cellulaires humains et sur des modèles murins de mucoviscidose (Rowe et al. 2011) et du syndrome de Rett (Brendel et al. 2011). Sur ces modèles, l’efficacité de ces composés a été au moins équivalente voire supérieure à celle de la gentamicine, avec une toxicité réduite.