Médecine: jusqu'où ira l'innovation?

Grâce aux progrès de la médecine et de la technologie, notre compréhension du génome humain s'accélère rapidement. Les scientifiques et de plus en plus d'entreprises espèrent que de telles avancées pourraient être la clé pour trouver des solutions à certaines des maladies les plus dévastatrices.

Médecine: innover, innover, encore innover

Notre quête pour comprendre le fonctionnement de nos gènes a véritablement commencé au milieu du XIXe siècle lorsqu'un biologiste et moine appelé Gregor Mendel est arrivé à une conclusion surprenante sur les caractéristiques des plantes.

Il a croisé des plants de pois à fleurs violettes avec des plantes blanches, et a constaté que tous les descendants qui en résultaient étaient de couleur pourpres.

Cependant, il a remarqué que la troisième génération produisait les deux couleurs.

Cela a révélé qu'une caractéristique telle que la couleur peut être héritée, avec un trait plus dominant qu'un autre.

Mais ce n'est qu'au siècle suivant que la structure même de l'ADN a été découverte.

S'appuyant sur le travail de Rosalind Franklin et Maurice Wilkins, James Watson et Francis Crick ont découvert en 1953 que notre ADN se forme en double hélice.

C'était une percée. Connaître cette structure a aidé à débloquer plus de secrets.

Lorsque l'ADN est répliqué, cette hélice se scinde en deux. Elle «décompresse».

Cela signifie que des mutations peuvent être introduites lorsque nos cellules se divisent.

Même une petite erreur génétique peut causer une maladie dévastatrice.

Mais nous avons maintenant les outils, la possibilité d'analyser de grands ensembles de données, pour ''lire le livre de notre vie'' plus rapidement, moins cher et même le remodeler.

La modification des gènes

Les scientifiques sont aujourd'hui en mesure de modifier les gènes des organismes.

L'édition de gènes a déjà été utilisée pour certaines maladies dévastatrices, avec beaucoup de succès.

Cependant, ce processus est souvent long et coûteux.

Il y a seulement cinq ans, une forme de modification génétique a été découverte et inauguré en grande pompe.

Elle est appelée CRISPR Cas9, ou CRISPR pour faire court.

En termes simples, CRISPR utilise des «ciseaux moléculaires» pour modifier un brin d'ADN très spécifique, soit en le découpant, en le remplaçant ou en le peaufinant.

Il est maintenant utilisé dans les laboratoires du monde entier, modifiant et manipulant les gènes des plantes et des animaux avec l'idée qu'il peut bientôt être utilisé pour traiter de nombreuses maladies humaines.

"La question qui intéresse le plus le public est la possibilité d'utiliser l'édition de gènes CRISPR à des fins thérapeutiques", déclare le Professeur Robin Ali de la Société européenne de thérapie génique et cellulaire.

Cela pourrait se produire au cours de la prochaine décennie si les premières études sont prometteuses.

Les premiers essais humains sont déjà en cours en Chine et ont reçu le feu vert aux Etats-Unis.

Ces essais ont permis d'injecter aux patients des cellules modifiées qui avaient d'abord été retirées, plutôt que d'éditer des cellules directement chez les patients.

Si les cellules étaient directement modifiées dans le corps, beaucoup plus de troubles génétiques pourraient être traités.

Pourtant, les scientifiques restent enthousiasmés par la technologie car elle pourrait fournir des thérapies efficaces pour des affections qui sont actuellement incurables, comme la maladie de Huntington et la fibrose kystique, pour ne citer que ceux là.

L'utilisation de CRISPR ne sera cependant pas "instantanée".

Il faudra un certain nombre d'années pour que la technologie soit utilisée cliniquement.

Intellia Therapeutics est l'une des sociétés qui développent la technologie pour l'utilisation humaine.

Le PDG de la société, Nessan Bermingham, estime que CRISPR a le potentiel de révolutionner complètement les soins de santé.

L'espoir final est qu'il pourrait cibler les deux maladies causées par un seul gène défectueux ainsi que les maladies causées par plus d'une mutation génétique.

Intellia a montré, explique-t-il, qu'une seule injection chez un animal peut ralentir la production d'une protéine toxique de 97%.

Avant de pouvoir être utilisé chez l'homme, tout médicament devra faire l'objet d'essais approfondis et être réglementé par les autorités compétentes.

Jusque-là son utilisation sera principalement comme un outil de recherche dans le laboratoire.

"Sans aucun doute, le pouvoir de CRISPR est la facilité avec laquelle il est possible d'éditer des génomes", explique le professeur Ali.

Beaucoup de questions scientifiques doivent encore être résolues avant que Intellia puisse demander l'approbation pour des essais cliniques sur les humains. Pour cette raison, Bermingham hésite à proposer un calendrier précis.

Le financement de la recherche n'est pas un handicap

Même si Intellia est actuellement pris dans une bataille pour le brevet CRISPR, Bermingham affirme que cela n'a pas découragé les investisseurs.

«Du point de vue scientifique, les investisseurs regardent ces découvertes et disent maintenant nous avons l'outil, nous sommes prêts à partir ».

Mais l'édition de génome vient également avec ses propres controverses scientifiques.

Cela soulève immédiatement la question des bébés "modelés aux goûts et aux soins de l'être humain.

Il est néanmoins important de noter que modifier l'ADN d'un individu ne changera que les gènes spécifiques édités.

Le changement ne sera pas transmis à leur progéniture, ce processus est appelé édition somatique.

Il s'agit d'éditer des embryons humains unicellulaires qui auraient un impact sur toutes les générations futures s'ils entraînaient une grossesse.

Des essais sur des embryons humains ont déjà lieu, mais uniquement à des fins de recherche.

Quant à Intellia, il se concentre sur l'édition de gènes somatiques.

«Toute discussion à propos de l'édition de la lignée germinale, où ces cellules ou ces modifications sont transmises à vos enfants et aux enfants de leurs enfants, est prématurée», explique Bermingham.

Un nouvel arsenal thérapeutique contre le cancer.

Alors que CRISPR peut être utilisé pour une gamme de maladies génétiques, y compris le cancer, il existe de nombreuses autres sociétés ciblant des types spécifiques de cancer.

Il en existe plus de 200 formes, ce qui en fait une maladie très difficile à traiter.

Une technologie émergente pour traiter le cancer utilise le propre système immunitaire du patient pour le combattre.

Le système immunitaire de l'Homme est très efficace pour combattre les infections.

Certaines de ces «machines» qui combattent les infections dans notre sang sont des globules blancs appelés cellules T, qui recherchent spécifiquement des signes d'infection.

Si elles détectent un virus, elles se multiplient et attaquent.

Le problème est que les cellules T ne reconnaissent pas les mutations cancéreuses comme des ennemis invasifs, car ce sont des versions mutées des propres cellules du patient.

Le Dr Martin Pule de l'University College de Londres et ses collègues ont réussi un exploit.

Ils ont modifié génétiquement les cellules T pour reconnaître et attaquer les cellules cancéreuses.

Une de ces thérapies, appelée CAR-T, a déjà été homologuée aux États-Unis pour un coût de 475 000 $ par patient. Le traitement personnalisé est extrêmement efficace.

Il traite les enfants et les jeunes atteints de leucémie lymphoblastique aiguë et a un taux de rémission de 83% à partir d'une dose unique, selon Novartis, la société qui a fabriqué le médicament.

"Il n'y a eu rien de tel depuis une génération", explique le Dr Pule.

Le Dr Pule considère ce type de traitement comme l'avenir de l'oncologie, avec neuf essais cliniques en cours à l'University College de Londres.

Plusieurs entreprises travaillent également sur des traitements exploitant la puissance des cellules T, notamment Autolus et Immunocore, au Royaume-Uni, et Novartis aux États-Unis.

Immunocore, une société basée juste à l'extérieur d'Oxford, utilise une technologie appelée thérapie TCR où une petite molécule attire les cellules T et les cellules cancéreuses.

Une fois que les deux cellules sont connectées, cela permet aux cellules T de libérer des toxines pour tuer le cancer.

Cette molécule a été développée pour cibler un type rare de cancer de l'œil qui peut rapidement se propager au foie.

Quand il le fait, les patients n'ont pas longtemps à vivre.

Ce médicament cible donc ces tumeurs du foie.

Immunocore a traité 180 patients avec des résultats prometteurs.

Eva-Lotta Allan, chef des affaires d'Immunocore, espère que l'entreprise mettra le médicament sur le marché au cours des prochaines années.

Si elle est efficace, la technologie pourrait également être utilisée pour traiter des maladies infectieuses telles que le VIH, la tuberculose et les maladies auto-immunes.

Les investisseurs d'Immunocore, qui comprennent la Fondation Bill et Melinda Gates et plusieurs sociétés pharmaceutiques, leur ont permis de passer de nombreuses années à travailler sur un médicament pour un cancer aussi rare, dit Allan.

Seulement environ 4000 patients sont diagnostiqués chaque année, ce qui pourrait inhiber l'investissement de certains quartiers.

"Les grandes sociétés pharmaceutiques d'un point de vue commercial peuvent ne pas penser qu'il est fructueux de le faire."

Alors que les mutations génétiques peuvent causer toute une gamme de maladies, les envahisseurs étrangers peuvent aussi en être les victimes.

Le paludisme, par exemple, tue près d'un demi-million de personnes chaque année à travers le monde.

Il existe plusieurs formes de parasite du paludisme.

Pour comprendre comment le parasite du paludisme développe des résistances aux médicaments, les scientifiques se tournent vers la diversité génétique du parasite.

Il est maintenant possible de le faire dans des zones reculées grâce à un dispositif de séquençage portable appelé Nanion Minion.

La Dre Jane Carlton, professeure adjointe au Département de microbiologie de l'Université de New York, en utilise une pour comprendre comment le paludisme fait échec au traitement.

En utilisant seulement un ordinateur portable et le MinION, qui est à peu près de la taille d'un téléphone portable et qui coûte 1000 dollars pour un kit de démarrage, le Dr Carlton peut séquencer le génome d'un parasite du paludisme en quelques heures.

C'est à comparer aux machines à séquencer de la taille d'une machine à laver qu'elle utilise dans son laboratoire aux États-Unis, qui nécessitent beaucoup plus d'entretien, sans parler du transport des échantillons vers son laboratoire.

Cette technologie lui permet de comprendre rapidement si le parasite résiste ou non à certains médicaments antipaludiques.

Grâce à ce dispositif, le Dr Carlton a pu identifier des mutations pharmaco résistantes le jour même où les patients ont été diagnostiqués avec le paludisme.

Le MinION peut être utilisé pour séquencer n'importe quel organisme vivant, ce qui le rend extrêmement utile pour étudier rapidement les maladies dévastatrices en dehors du laboratoire.

Cela a aidé les scientifiques à mieux comprendre les virus Ebola et Zika.

Il a même été utilisé pour séquencer le génome humain.

La technologie n'est actuellement autorisée qu'à des fins de recherche, mais des essais sont en cours pour voir comment diagnostiquer les maladies plus rapidement que les méthodes existantes.

Le professeur Yutaka Suzuki de l'Université de Tokyo est un chercheur qui a identifié le potentiel du MINION en tant qu'outil pour les pays en développement.

Lui et son équipe ont effectué des tests dans des cliniques et des hôpitaux de la province indonésienne du Sulawesi du Nord.

Il dit qu'il peut faire en cinq heures ce que les séquenceurs précédents pouvaient faire en cinq jours. "Habituellement, le patient ne peut pas attendre, surtout lorsqu'il est infecté par les agents pathogènes dangereux, des réactions immédiates sont nécessaires pour les patients", dit-il.

Beaucoup d'argent

Ce ne sont que quelques-unes des sociétés de biotechnologie qui ont sauté sur la connaissance de la génétique en progression rapide.

Les investisseurs sont désireux de profiter de traitements innovants, mais les profits ne sont pas garantis et de nombreuses start-ups échoueront au cours de leurs premières années.

De nombreuses entreprises qui effectuent des recherches préliminaires, comme Immunocore, ne verront aucun rendement pendant de nombreuses années à venir.

Alors, pourquoi les gens investissent-ils dans les sciences médicales en premier lieu?

Pour commencer, si le médicament ou le produit d'une entreprise est un succès, les retours peuvent être extrêmement lucratifs, explique Hitesh Thakrar, partenaire du fonds de capital-risque Sciences de la vie, Syncona. Prenez l'édition de gènes. Les estimations suggèrent que le traitement par CRISPR pourrait coûter jusqu'à 1 million de dollars par patient.

Le gouvernement britannique offre également des allégements fiscaux pour investir dans des entreprises éligibles dans le cadre du programme d'investissement d'entreprise.

"J'investis dans les start-ups car plus d'innovations se font du bas vers le haut", explique Thakrar.

Les objectifs monétaires peuvent être le seul facteur pour certains, mais Thakrar est également excité en suivant les avancées de pointe en médecine.

"Pour la première fois dans l'histoire de la médecine, nous sommes sur le point de guérir les gens", dit-il.

Quand les entreprises profitent de la science, cela peut avoir d'autres impacts.

Certains voient ce changement dans les agendas de recherche comme préoccupant.

"C'est une recherche légèrement différente", explique le Dr Timothy Weil, biologiste moléculaire à l'Université de Cambridge.

"Beaucoup de start-ups et de capital-risques cherchent à résoudre un problème, en cherchant la réponse à une ''inconnue connue'', affirme-t-il.

Un autre problème est que lorsque les brevets sont en jeu, les découvertes scientifiques ne sont pas toujours partagées avec d'autres scientifiques, en dépit du fait que ce sont souvent les chercheurs universitaires qui font des découvertes vitales et précoces.

Le financement de la recherche universitaire peut toutefois prendre beaucoup de temps et être compétitif.

Dr Pule partage son temps entre le monde universitaire et les affaires.

Il dit donc que "l'investissement industriel permet la mise en place rapide de grosses sommes d'argent vers des objectifs très ciblés".

Pour lui, CAR-T est un exemple où le développement technologique et clinique a progressé très rapidement.

"C'est un bon exemple du pouvoir du capitalisme."

Ce qui est clair, c'est que les investissements dans les technologies émergentes augmentent rapidement.

C'est pourquoi le professeur Ali estime qu'il n'y a jamais eu de moment plus excitant pour travailler en biotechnologie.

"L'afflux d'investissements et la création de nombreuses nouvelles entreprises démontrent à quel point la technologie est sûre de pouvoir offrir cette confiance."

Cela montre aussi que les progrès de la médecine peuvent provenir de différents domaines.

«Ce sont des défis générationnels et plus il y a de manières d'aborder le problème, plus nous avons de chances de trouver des solutions», déclare le Dr Weil.

C'est un long chemin depuis Mendel et ses usines de pois.

L'avancement rapide des connaissances sur le génome humain signifie que ces entreprises, et d'autres comme elles aideront les humains à entrer dans un monde où la médecine personnalisée, adaptée aux génomes individuels, deviendra la norme.