VECTEURS : TRANSPORTS DU GÈNE

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Pour qu'un gène puisse pénétrer dans une cellule étrangère, il faut le transporter par l'intermédiaire d'un vecteur. Ces vecteurs doivent remplir plusieurs conditions essentielles : protéger le gène médicament dans le milieu extracellulaire, assurer la reconnaissance de la cellule face à celui-ci et permettre leur transport jusqu’au noyau de cette cellule. Différents types de vecteurs ont ainsi été élaborés pour faire face à toutes ces problématiques : les vecteurs viraux et non viraux.

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1. Les vecteurs viraux :

 

Le vecteur capable de pénétrer dans la cellule est le plus souvent (mais non exclusivement) un virus. Ce sont des micro-organismes, qui à l'inverse d'une bactérie, ne sont constitués que d'un fragment de la cellule. On dit que ce sont des organismes parasitaires, les virus ont besoin de parasiter une cellule pour se reproduire. Ils ont donc la faculté d'entrer dans certaines cellules, en se fixant sur des récepteurs spécifiques. Les virus sont donc des vecteurs idéaux puisque l'on connaît leur structure exacte : ils sont constitués au minimum d’un acide nucléique entouré par une capside composée de protéines, et on sait les cultiver grâce à des cultures de cellules.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans la thérapie génique, on utilise un virus inactivé, donc inoffensif, porteur du gène que l'on veut introduire. Différents vecteurs viraux peuvent êtres utilisés comme les vecteurs viraux intégratifs (l’ADN du vecteur viral s'intègre dans l’ADN de l’hôte) ou les vecteurs viraux non intégratifs (le gène demeure dans la cellule sans s’intégrer dans l’ADN de l’hôte). Les vecteurs viraux sont impliqués dans 75% des essais cliniques. Il en existe plusieurs types :

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A) Les vecteurs adénoviraux (adénovirus) et adéno-associés :

 

Les adénovirus sont des virus à ADN très répandus et responsables de nombreuses infections (une bonne partie des rhumes par exemple). Ces virus sont de grande taille ce qui permet le transfert de grandes séquences d’ADN, et non intégratifs. Ne s’intégrant donc pas dans le génome, il est nécessaire de faire en sorte qu’ils ne disparaissent pas lors des divisions cellulaires sans déclencher de réaction immunitaire et la formation d’anticorps. Malgré cela, de nombreux accidents ont eu lieu lors d’essais cliniques. 
De nos jours ce sont principalement des virus adéno-associés qui sont utilisés (les AAV : Adeno Associated Virus). Les AAV sont de petits virus à ADN simple brin très répandus chez l’homme, ils sont non pathogènes et non immunogènes, présentent un risque mutagène faible, et une expression induite plus longue que les adénovirus. Leur particularité est qu’ils doivent s’associer à d’autres virus  pour se répliquer.

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B) Les vecteurs rétroviraux (rétrovirus) et lentiviraux (lentivirus) :

 

Les rétrovirus sont de petits virus à ARN simple brin. Ils utilisent l’enzyme de la polymérase inverse pour transcrire leur ARN en ADN, qui peut ensuite s'intégrer dans le génome de la cellule cible. Ce sont donc des virus intégratifs. Après l’intégration de l’ADN dans le génome et à la suite de la traduction et de la transcription, de nouvelles protéines virales seront synthétisées et vont pouvoir infecter les cellules voisines. L'intérêt des rétrovirus réside dans leur capacité de transduire efficacement des cellules cibles. Néanmoins, il existe aussi un risque important de mutations incontrôlées. Il est donc nécessaire de contrôler minutieusement leur intégration.
Les lentiviraux sont des rétrovirus qui quant à eux ont l’avantage de pouvoir transduire des cellules qui ne sont pas en division cellulaire. De plus il ont un tropisme plus large, c'est-à-dire qui peuvent infecter plus de cellules, et ne sont pas immunogènes. Tout comme les virus adéno-associés vis à vis des adénovirus, les lentiviraux sont donc généralement préférés aux rétrovirus en thérapie génique.

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C) Les virus de l’Herpès :

 

Ce sont des virus de grandes tailles qui ont un fort tropisme pour les cellules nerveuses restant difficiles à atteindre avec les autres vecteurs. Néanmoins ils sont très immunogènes, contrairement aux virus adéno-associés et aux lentivirus.

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2. Les vecteurs non viraux 

 

Même si elles sont généralement moins efficaces que les vecteurs viraux, les technologies non virales se perfectionnent constamment. En voici 2 exemples :

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A) Vecteurs plasmidiques et l’ADN nu :

 

On utilise ce type de vecteurs pour permettre une injection directe d’ADN dans le génome du patient. Il est modifié chimiquement ou intégré dans un plasmide pour être protégé des nucléases. Néanmoins, le pourcentage de pénétration intracellulaire et de l’expression est très faible car le gène ne passera généralement pas le “parcours du combattant” auquel nous avons fait référence auparavant et n’arrivera donc pas à atteindre le noyau. Diverses techniques doivent ainsi être utilisées en parallèle pour lui permettre de traverser la cellule comme l'électroporation qui applique un champ électrique sur les membranes plasmiques et l'hydrodynamie qui injecte de l'ADN sous pression. Ces vecteurs ont toutefois l’avantage d’une construction et d'une production facile.

 

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B) Les vecteurs lipidiques :

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Ils ont la propriété d'envelopper l’ADN en formant de petites “boules de graisses” appelés liposomes, et de faciliter son passage à travers la membrane plasmique, étant aussi constituée de lipides : on parle dans ce cas de lipofection. Les vecteurs lipidiques sont généralement également constitués d’une partie cationique qui est une succession de molécules chargées positivement, qui leur permettent de se protéger lors de leur passage dans le cytoplasme vers le noyau

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