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Traitements spécifiques des Mucopolysaccharidoses avec Atteinte Cérébrale

Bénédicte Héron

Service de Neuropédiatrie Centre de Référence des Maladies Lysosomales Hôpital Trousseau, AP-HP

Les mucopolysaccharidoses

• maladies rares 1/25 000 à 1/30 000 • 7 types cliniques • 11 déficits mono-enzymatiques • transmission RA

sauf maladie de Hunter= RX

• accumulation de mucopolysaccharides ou glycosaminoglycanes dans les compartiments endosomo-lysosomaux

MucoPolySaccharidoses

Cutanéo-articulaire Ostéo-articulaire Neuro-comportemental

San Filippo III Hunter II (RX) Hürler – Scheie I Sly VII MPS IX Maroteaux-Lamy VI Morquio IV

GAG Urinaires Kératane-S Dermatane-S Chondroïtine-S Dermatane-S Héparane-S A et C Héparane-S

Mucopolysaccharidoses avec atteinte neurodégénérative

  Atteinte multisystémique viscérale et ostéo-articulaire Atteinte progressive du système nerveux central +/- système nerveux périphérique   Traitement symptomatique Traitement spécifique précoce/présymptomatique?

curatif ?

Traiter / guérir une maladie neuro-dégénérative ?

  Anomalie protéique Déficit monoenzymatique (>protéine membranaire) Ciblage d’organe Atteinte multi-organe

Barrière hémato-encéphalique

 Ciblage cellulaire et subcellulaire 

glie et/ou neurones

récepteur au Mannose 6 Phosphate Délai thérapeutique +++

avant la mort cellulaire et les lésions irréversibles

Principes des traitements spécifiques

Synthèse Dégradation Stockage  1.

Augmenter la capacité catabolique

– Apporter la protéine normale  Transplantation de cellules souches hématopoiétiques  Thérapie enzymatique substitutive – Apporter le gène normal : thérapie génique – Augmenter la fonction résiduelle de l’enzyme mutante : chaperonnes  2.

Diminuer la biosynthèse du substrat accumulé

 Thérapie par réduction de substrat

Emprunté à Marie Vanier

Thérapies moléculaires

Thérapies moléculaires

 Enzymothérapie substitutive  Inhibiteurs de substrat   Chaperonnes pharmacologiques Correction de mutations spécifiques  Autres approches -progrès physiopathologiques et modèles animaux – – – – stress oxydatif inflammation … homéostasie calcique Autophagie, …

Enzymothérapies substitutives

Enzyme recombinante

: CHO, fibroblastes humains, carottes   Perfusion IV hebdomadaire de 2 à 4h A vie

PAC, Coût

 En hospitalisation

HADomicile

Effets indésirables

réactions immuno-allergiques perte d’efficacité /immunisation avec Ac neutralisants

Inefficacité sur lésions constituées et ciblage tissulaire

osseuses cornée valves cardiaques

Système nerveux périphérique et central

Enzymothérapies substitutives IV

Maladie Dci Enzyme Nom

Gaucher I I et III Fabry Imiglucerase Velaglucerase agalsidase α agalsidase β Ceredase Cerezyme Vpriv Replagal Fabrazyme

AMM Laboratoire

1994 Genzyme 2010 2002 Shire TKT-Shire Genzyme

MPS I

MPS VI Pompe

MPS II laronidase

galsulfase alglucosidase

idursulfase Aldurazyme 2003

Naglazyme 2006

Genzyme

BioMarin Myozyme

Elaprase

2006

2007

Genzyme

Shire



Elaprase° Étude clinique phase 2-3: Randomisée, double aveugle, contrôlée, placebo, 52 semaines

96 patients MPS II - 0,5 mg/kg/sem - 0,5 mg/kg/2 sem 5 ans - 31 ans N=32 N=32 N=32 - placebo

Critère principal d’efficacité

groupe 0,5mg/kg/sem

score composite %CVF prédite TM6M

Autres effets thérapeutiques observés en IV/semaine

+2,7% +37m volume foie GAG urinaires N N amplitudes articulaires, VEMS, Masse VG 50% 80%

Pas d ’évaluation de l’effet sur l’atteinte neurologique Pas d’évaluation chez l’enfant de moins de 5 ans

Muenzer J et al. Genet Med 2006, 8(8):465-473.

Evolution sous ELAPRASE

Amélioration M1-M12

M1 M2 état général dynamisme activité quotidienne Réduction HSM M3 GAG subnormaux amplitudes articulaires M6 croissance test de marche de 6mn fonction respiratoire

Stabilisation

>M18 la plupart des symptômes viscéraux à partir de 18 -20 mois Cœur, fonction respiratoire, HMG, TM6M, amplitudes articulaires, GAG, …

Mais - dégradation cognitive se poursuit même si ETS < âge 5A - manque de recul si ETS < âge 3M

Muenzer J et al: Long-term, open-labeled extension study of idursulfase in the treatment of Hunter syndrome. Genet Med. 2011, 13(2):95-101.

Evaluation cognitive/ comportementale sous enzymothérapie Elaprase°



Population :

18 garçons atteints de maladie de Hunter sévère 

Méthodologie :

-

8 enfants

:

Echelle de Vineland

(0 à 18A) compte tenu de leur atteinte cognitive sévère -

9 enfants : Brunet-Lézine 1

er WIPPSI

ou le WISC

âge Révisé

(0 à 30M) ou la -

8 enfants

ont été évalués par

l’Echelle de Conners

Evolution de la Vineland sous Elaprase

Communication, autonomie, socialisation, motricité

35 30 25 20 5 0 15 10 M0 M6 M12 M24 M36 SY_2A8M RP_5A9M AW_5A8M GA_7A3M PS_8A4M RJ_10A6M JN_10A9M MT_11A11M

Patients MPSII sévères traités par Elaprase

Evaluation Cognitive (BL, WISC,WPPSI)

60 40 20 120 100 80 0 3 10 12 19 24 25 32 36 37 40

Age (Mois)

44 49 52 56 66 78 108 116

JN: IRM cérébrale à 7A puis TDM à 12 ans RJ: IRM cérébrale 5 ans IRM 10 ans ½

Evolution clinique 29 MPSII-S sous Elaprase

         Enraidissement articulaire / régression motrice/cognitive Surdité perceptive aggravée Glaucome (M40) Valvulopathie Epilepsie Hydrocéphalie évolutive Laminectomie Rétrécissement canal cervical Chirurgie Canal carpien 

Décès

– Après greffe pour LAL 6A10m – Plusieurs mois après arrêt TES 12A et 14A – Sous ETS (/7j ou /15 jours) 12 à 17 A

7

1 2

4

MPSII et enzymothérapie IV

La régression cognitive, précoce dès 2 ans ½, et L’hyperactivité, symptôme majeur de la 1 ère décade ne sont pas modifiée par l’ETS Progrès à l’échelle de Vineland (motricité et socialisation) modestes diminuent avec le temps surtout en cas de complication neurologique : hydrocéphalie évolutive, épilepsie, compression médullaire 3 nourrissons DG néonatal et ETS < 4 mois avant tout symptôme aucune atteinte viscérale ni orthopédique DPM initial normal Mais comportement agité puis atteinte cognitive à partir de 3 ans

Enzymothérapies substitutives et atteinte neurodégénérative

1-

Passer la Barrière hémato-encéphalique

Perméabilité : enzyme =grosse molécule ne passe pas la BHE - augmenter la dose ?

Echec MPS I-H

- microglie: « débit » ?

Effet si forme intermédiaire MPS I-H/S ciblage de récepteurs spécifiques (LDL, insuline..)

Enzymothérapies substitutives et atteinte neurodégénérative

2-

Court-circuiter la Barrière hémato-encéphalique

Administration intra-thécale ou intra-ventriculaire ?

Essais en cours pour MPS I-H, MPS II-S, MPS IIIA 1,2 Essai à venir pour MPS IIIB 1. Safety, Tolerability, Ascending Dose and Dose Frequency Study of rhHNS Via an IDDD in MPS IIIA Patients ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01155778 2. Extension of Study HGT-SAN-055 Evaluating Administration of rhHNS in Patients With Sanfilippo Syndrome Type A (MPS IIIA). ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01299727

Enzymothérapies substitutives et atteinte neurodégénérative

3- Combinaisons thérapeutiques

ETS IV et IT MPS I 1,2 et MPS II 3,4 ETS (12sem) + TCSH +ETS (8sem) ETS et thérapie génique intracérébrale ETS et réduction de substrat MPS I-H 5 ?

1- A Study of Intrathecal Enzyme Therapy for Cognitive Decline in MPS I. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00852358 2- Intrathecal Enzyme Replacement for Hurler Syndrome. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00638547 3- A Safety and Dose Ranging Study of Idursulfase (Intrathecal) Administration Via an Intrathecal Drug Delivery Device in Pediatric Patients With Hunter Syndrome Who Have Central Nervous System Involvement and Are Receiving Treatment With Elaprase®. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00920647 4- Extension of HGT-HIT-045 Evaluating Long-Term Safety and Clinical Outcomes of Idursulfase (IT) in Conjunction With Elaprase in Pediatric Patients With Hunter Syndrome and Cognitive Impairment. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01506141 5 Eisengart JB, et al. Enzyme replacement is associated with better cognitive outcomes after transplant in Hurler syndrome. J Pediatr 2013;162(2):375-80.

Maladie

Enzymothérapies substitutives essais cliniques

Enzyme Nom voie Firme MPS I MPS II MPS IIIA

1, 2

MPS IIIB

laronidase idursulfase rh-HNS rh-HNS rh-NAGLU Aldurazyme Elaprase 10-45-90mg/mois IV/IT IV/IT Genzyme Shire IT essai 1-2, ext° IT essai 2-3, prépa Shire IT essai, prépa Shire

Enzymothérapie intrathécale

Inhibiteurs de substrats

Miglustat

OH CH 2 O H N 3 CH OH Imino sucre N- butyldeoxynojirimycin(

N

B-DNJ) OH inhibe la glucosylcéramide synthétase 1ère étape d’une voie majeure de synthèse des glycosphingolipides Céramide + UDP-Glucose Glucosylcéramide  analogue du glucose petite molécule passe la BHE administration orale  inhibiteur compétitif du céramide sans entrainer d’accumulation de céramide

AMM : 2003 maladie de Gaucher type I légère à modérée 2009 maladie de Niemann Pick C neurologique

Biosynthèse des glycolipides

(GM1) ( Tay-Sachs, Sandhoff

GM2

) -Cer

Niemann-Pick C

Fabry -Cer

(

Gb3

)

(

GM3 (sulfatide)

-Cer S0 4 )

Emprunté à Marie Vanier

-Cer

(galCer)

Krabbe -Cer Gaucher -Cer

(lacCer)

Cer -Cer

(glucosyl-Cer)

N

B-DNJ (Miglustat)

Gal GalNAc Glc NeuAc

Choline-P-Cer

(sphingomyéline)

Niemann-Pick AB

Thérapie par réduction de substrat

MPSIII

Génisteine

(isoflavone inhibe synthèse héparane-S) Dose >10 mg/kg/j ??

Ralentit l’activité de biosynthèse

Inhibition d’une enzyme-clé

Gaucher III

Miglustat

Dose X2 =600mg/1,73m 2

Miglustat

Effet placebo> NPC

Miglustat

Dose X2 =600mg/1,73m 2

Noyau Endosomes X Golgi dégradation Peut progressivement réduire la surcharge si activité catalytique résiduelle Membrane plasmique

Thérapies cellulaires

Thérapies cellulaires

transplantation de cellules souches hématopoïétiques

Greffe de moelle osseuse Sang de cordon 1980

meilleurs résultats métaboliques

Les cellules microgliales du donneur secrètent l’enzyme recaptée par d’autres cellules

-Mortalité/morbidité 20% Echec, GVH, hémorragie pulmonaire, décès -Tissus difficiles à atteindre par TCSH

Cerveau

Œil Os +++ stabilisation neuro-cognitive au mieux greffe de cornée

MPS I sévère <2,5ans QD>70 Leucodystrophie juvénile /adulte (Krabbe, métachromatique) autres: alpha-mannosidose, fucosidose, ML II, MPS II, III, VI, VII…

Consensus Européen 2011 MPSI-H

    TCSH si MPS I-H diagnostiquée avant 2,5 ans

TCSH envisagée dans les formes intermédiaires en cas de donneur compatible

Tous les patients MPS I peuvent tirer bénéfice de l’ETS

ETS devrait être débutée au moment du diagnostic y compris dans l’attente d’une TCSH

De Ru MH. Orphanet J Rare Dis 2011 ;6:55

Thérapies cellulaires suite

– TCSH périphérique : moelle*, sang de cordon enfants MPSIIIA: inefficace même précoce *Bone marrow transplantation in mucopolysaccharidosis type IIIA: a comparison of an early treated patient with his untreated sibling. - Sivakumur P, Wraith JE - J Inherit Metab Dis. 1999 Oct;22(7):849-50. – TC intracérébrale : cellules souches neurales origine embryonnaire ou fœtale : en attente IPS … immunité-rejet prolifération cellulaire organisation cellulaire souris MPSIIIB enfants CLN2: phase 1, bonne tolérance

Thérapie génique

gène-médicament véhiculé par un vecteur viral pénétrant dans le noyau des cellules

Thérapie génique



Thérapie génique ex-vivo

TCSH ou TC fibroblastes autologues génétiquement modifiés ex-vivo par un vecteur rétroviral ou lentiviral

- MPSIIIB, MPSI murins : très faible activité cérébrale

- Leudystrophie métachromatique : correction du phénotype neuro murin grâce à une cross-correction des différents types cellulaires par la microglie surexprimant l’ARSA - LDM infantile précoce présymtomatique: 4 patients, résultats en cours d’évaluation 

Thérapie génique in-vivo

administration d’un vecteur adénoviral contenant le gène d’intérêt - en intracérébral, - en intraveineux (GM2 et AAV9 intraveineux , souris) +/- ciblage de récepteurs des cellules endothéliales pour passer la BHE

Thérapie génique in vivo

MPSIII B Thérapie génique intracérébrale

– – Vecteur AAV (adeno-associated virus) Diffusion extracérébrale du vecteur chez l’animal – AAV5-NAGLU   souris* et chien** Amélioration neuropathologique à distance du site injecté Amélioration comportement  Nécessité d’une immunosuppression * Improved behavior and neuropathology in the mouse model of Sanfilippo type IIIB disease after adeno-associated virus-mediated gene transfer in the striatum. - Cressant A et al. J Neurosci. 2004 Nov 10;24(45):10229-39.

**Safe, efficient and reproductable gene therapy of the brain in the dog models of Sanfilippo and Hürler syndromes. Ellinwood NM et al. Mol Ther. 2011 Feb;19(2):251-9.

Début de l’essai clinique en octobre 2013 (M Tardieu, JM Heard)

MPSIII A Thérapie génique intracérébrale

– AAV10-SGSH-SUMF1 souris*, rat, chien   Diffusion et persistance du vecteur / administration intracérébrale Présence et activité de l’enzyme   Constatations anatomopathologiques Biodistribution et tolérance à court terme J7 (chien) *Functional correction of CNS lesions in an MPS-IIIA mouse model by intracerebral AAV-mediated delivery of sulfamidase and SUMF1 genes. - Fraldi A, Hemsley K, Crawley A, Lombardi A, Lau A, Sutherland L, Auricchio A, Ballabio A, Hopwood JJ. - Hum Mol Genet. 2007 Nov 15;16(22):2693-702. Epub 2007 Aug 27.

Essai clinique SAF-301

« Essai clinique de phase I/II évaluant la tolérance et l'innocuité d'une administration intracérébrale de vecteurs viraux codant la N-sulfoglycosamine sulphohydrolase (SGSH) humaine et le facteur de modification 1 (SUMF1) des sulfatases, pour le traitement de la mucopolysaccharidose de type IIIA (maladie de Sanfilippo de type A) »

Ouvert et monocentrique, un seul bras Promoteur : LYSOGENE (Alliance SanFilippo) Investigateur principal : Pr Marc TARDIEU, Bicêtre, APHP Autorisation AFSSAPS : 23 mai 2011

Essai clinique SAF-301

SAF-301 AAV10 vecteur AAV10 porteur des ADNc humains SGSH et SUMF1 bonne diffusion cérébrale pas d’infection humaine naturelle par ce virus (diminution théorique du risque de réaction immune de rejet) Modalités thérapeutiques 4 enfants suivis chacun 1 an Durée de l’essai 30 mois Une administration intracérébrale stéréotaxique à Necker / M Zerah 6 sites d’injection à 2 profondeurs dans la SB Suivi clinique, radiologique et biologique à Bicêtre / M Tardieu Prévention inflammatoire postopératoire Solupred Immunosuppression Tacrolimus/Prograf, Cellcept

Thérapie génique intracérébrale in vivo

MPS IIIA

Essai clinique en cours en France, Bicêtre Pr Tardieu Vecteur AAV10 +gène SULMF+gène SGSH: cellule cible = neurone 4 enfants traités en ouvert 2011-2012 (2ans1/2-7 ans) Pas de complication à court ou moyen terme En attente évaluation à 1 an « pas de dégradation , enfants plus faciles à vivre »

-

Leucodystrophie métachromatique infantile tardive Essai clinique en cours en France, Bicêtre Pr Aubourg Vecteur AAV10 +gène ARSA: cellule cible = oligodendrocyte 5 enfants traités en ouvert 2012-2013, suivi 2 ans

- MPS IIIB

Essai clinique prévu en France pour 2 ème semestre 2013, Bicêtre Pr Tardieu Vecteur AAV5+ gène NAGLU à titre + élevé 4 enfants < 5 ans prévus, +2 injections cervelet -

CLN2

Essai en cours aux EU: AAV10 (enfant)

  

Perspectives thérapeutiques

Thérapies moléculaires

Enzymothérapie substitutive –

Améliorer l’adressage tissulaire (SNC, os, ...)

Réduction de substrat Molécules chaperonnes – Stabilisation d’une protéine mal conformée – Mutation – spécifique   Correction de mutations – – Translecture des codons stop (Genta, Ataluren°… modulation de l’épissage Corrections de cascades – – – – – Inflammation stress oxydatif homéostasie du calcium autophagie réponse auto-immune

Thérapies cellulaires

- Cellules souches hématopoiétiques moelle osseuse / Sang de cordon

- CSH génétiquement modifiées

– –

Thérapie génique

Intracérébrale Intraveineuse (AAV9)