Les vecteurs viraux

Ces dernières années, les applications des vecteurs viraux ont prouvés un effet remarquable et encourageant en thérapie génique. Des améliorations significatives dans l'ingénierie vectorielle, la vectorisation et la sécurité ont placé la thérapie virale à base de vecteurs à la pointe de la médecine moderne.

Des vecteurs viraux ont été utilisés pour le traitement de diverses maladies : métaboliques, cardiovasculaires, musculaires, hématologiques, ophtalmologiques et infectieuses ainsi que différents types de cancer.

Un développement récent dans le domaine de l'immunothérapie a fourni à la fois des approches préventives et thérapeutiques [10].

Les virus ont la capacité naturelle de transmettre les acides nucléiques de leur propre génome à des types de cellules spécifiques, y compris les cellules cancéreuses. Cette capacité rend ces véhicules de livraison de gènes attractifs et populaires.

Les rétrovirus, les adénovirus, les virus adéno-associés, le virus de l'herpès simplex, les poxvirus et les baculovirus sont couramment modifiés et utilisés comme vecteurs de thérapie génique dans le cancer. De plus, des systèmes de vecteurs viraux chimériques combinant les propriétés de deux types de virus ou plus sont également développés.

2.2.1. Les vecteurs rétroviraux

Les vecteurs rétroviraux dérivés de rétrovirus contiennent un ARN simple brin linéaire, d'environ 7 à 10 kb et possèdent une enveloppe lipidique. Les particules virales pénètrent dans les cellules exprimant des récepteurs appropriés pour les rétrovirus.

Après sa pénétration dans la cellule, la transcriptase inverse virale transcrit l'ARN du virus en ADN double brin et de la transcription de ce dernier résulte un complexe de pré-intégration de nucléoprotéines (PIC) en se liant avec des protéines cellulaires[11]. Le PIC migre vers le noyau et intègre ainsi le génome de l'hôte.

La capacité d'expression transgénique dans les cellules en division est un avantage des vecteurs rétroviraux, qui évite une expression indésirable dans les cellules non divisées des tissus environnants.

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L'incorporation de gènes rétroviraux dans le génome de l'hôte fournit une expression à long terme des transgènes; Bien que cela soit avantageux, une incorporation non spécifique de l'ADN viral pourrait altérer la fonction du gène de l'hôte ou induire une expression aberrante d'un oncogène cellulaire.

Cependant, le risque d'oncogenèse par insertion observé lors de l'essai mené auprès de nourrissons X-SCID en 2003 a limité l'utilisation de systèmes de transfert de gènes rétroviraux chez l'homme.

La possibilité de générer des rétrovirus compétents pour la réplication constitue un autre problème de sécurité en ce qui concerne l'utilisation clinique de ces vecteurs[12].

2.2.2. Les vecteurs lentiviraux

Les vecteurs lentiviraux dérivés de rétrovirus peuvent provoquer une intégration stable du transgène dans le génome de l'hôte avec une expression génique à long terme.

La capacité de transduction à la fois de cellules en division ou non rend ces vecteurs plus appropriés et plus efficaces comme véhicule de transfert de gènes par rapport aux rétrovirus[12].

2.2.3. Les vecteurs adénoviraux

Les vecteurs adénoviraux sont largement utilisés pour introduire les gènes thérapeutiques dans les cellules tumorales, ils peuvent infecter un large éventail de types de cellules[13].

Les sérotypes d'adénovirus les plus largement utilisés pour développer des vecteurs dans les études de thérapie génique sur le cancer chez l'homme sont le type 5 (Ad5) et le type 2 (Ad2).

Ils ont une capacité d'environ 8 à 10 kb de gènes thérapeutiques avec des vecteurs de première génération allant jusqu'à 36 kpb. Cependant, parallèlement au potentiel immunogène, la vaste gamme de cellules hôtes contenant l'adénovirus limite son utilisation systémique dans les essais de thérapie génique sur le cancer chez l'homme.

Les stratégies de ciblage ont permis l'utilisation de vecteurs mais ils ne peuvent pas s'intégrer au génome cellulaire, exprimer le transgène de manière épisomique ou induire des mutations aléatoires.

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Néanmoins, l'expression du transgène est limitée de 7 à 10 jours après l'infection, donc des administrations répétées du vecteur sont nécessaires pour obtenir des réponses durables[12].

2.2.4. Les adéno-associés (AAV)

Les virus adéno-associés (AAV) sont des virus simples brin avec un ADN d'environ 4,7 kb [14]; Ils appartiennent à la famille des parvovirus et nécessitent un virus auxiliaire tel que l'adénovirus ou le virus de l'herpès pour leur réplication et libération de la cellule [15].

Ils peuvent infecter une grande variété de cellules indépendamment du cycle cellulaire, cette propriété fait d'AAV un vecteur approprié pour la thérapie génique du cancer.

Figure 5: Organisation génomique d'un vecteur dérivé à partir d'un virus adéno-associé (AAV). Le génome parental se compose principalement de réplicase codant pour le rep, le cap et les protéines structurelles. L’expression des protéines AAV est pilotée par les

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En outre, contrairement aux adénovirus, ils induisent une faible réponse immunitaire lorsqu’ils infectent les cellules hôtes normales.

Un autre avantage des AAV par rapport aux adénovirus est leur capacité à intégrer le transgène à un endroit particulier du 19ème chromosome de cellules; Néanmoins, le principal inconvénient de l'AAV est sa capacité de chargement limitée d'environ 4 kpb de gènes thérapeutiques.

L'AAV pourrait transduire certains types de cellules. De ce fait, des stratégies de ciblage telles que la modification de protéines de capside virales, la liaison d'anticorps monoclonaux ou de protéines bispécifiques ont été développées pour améliorer l'efficacité des systèmes AAV en thérapie génique du cancer [16, 17].

2.2.5. Les baculovirus :

Les baculovirus sont des particules virales enveloppées avec un grand ADN double brin d'environ 80 à 180 kb. Ils infectent naturellement les cellules d'insectes et ne présente pas de maladies liées à l’homme.

Avec leur profil de sécurité élevé chez les humains, leur manipulation et production faciles. Ils semblent des véhicules de thérapie génique très utiles avec une très grande capacité de chargement d'environ 40 kb et de multiples inserts possibles[18].

Le nucléopolyhédrovirus multiples Autographa californica est le type de baculovirus le plus utilisé dans les études de thérapie génique. Ils peuvent facilement transduire des cellules de mammifère, y compris de nombreux types de cellules cancéreuses, et provoquer une expression élevée du transgène dans la cellule hôte [19].

2.2.6. Les virus de l’herpès simplex (HSV)

Le virus de l'herpès simplex (HSV) est un gros virus à ADN double brin avec environ 152 kb de génome; Il a un tropisme naturel pour les tissus nerveux et ne peut pas s'intégrer dans le génome de l'hôte [41].

Les vecteurs HSV peuvent être conçus en trois types différents: amplicons, vecteurs défectueux pour la réplication et vecteurs compétents pour la réplication [20].

En général, les vecteurs HSV compétents pour la réplication sont utilisés comme agents oncolytiques dans les études de thérapie génique du cancer.

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2.2.7. Les poxvirus

Les poxvirus sont les premiers virus à être utilisés comme vecteurs de thérapie génique; Ils ont été utilisés dans la production in vitro de protéines et en tant que vaccins vivants.

Les formes atténuées de poxvirus ont été développées et utilisées dans le développement d'essais de vaccins génétiques contre le cancer; Les propriétés immunostimulantes des poxvirus en font des agents préférables pour induire une immunité contre les tumeurs [12].