L'asthme est une affection respiratoire chronique qui touche plus de 300 millions de personnes dans le monde. Pour les personnes souffrant des formes les plus graves de la maladie, des médicaments quotidiens sont souvent nécessaires pour gérer les symptômes débilitants tels que la respiration sifflante, la toux et l'essoufflement. Bien que les médicaments biologiques ciblant des voies inflammatoires spécifiques aient amélioré les options thérapeutiques ces dernières années, ils ne font que soulager les symptômes et ne sont pas curatifs. Les patients doivent poursuivre un traitement à vie pour maintenir la rémission, une solution insoutenable tant sur le plan médical que financier.

Des chercheurs de l'université Tsinghua de Pékin ont peut-être trouvé une autre approche qui pourrait permettre une rémission à long terme de l'asthme sévère avec un seul traitement : l'ingénierie de cellules T à longue durée de vie dotées de la capacité unique de cibler simultanément plusieurs facteurs de la maladie. Dans une étude publiée dans Nature Immunology, l'équipe décrit comment la modification génétique de cellules immunitaires appelées cellules T à récepteur d'antigène chimérique (CAR) leur a permis d'éliminer les éosinophiles - cellules inflammatoires impliquées dans l'asthme - tout en bloquant les effets de l'interleukine-4 (IL-4) et de l'IL-13, deux cytokines qui alimentent l'inflammation et le remodelage des voies respiratoires. Injectées dans des modèles murins d'asthme, ces cellules "TIF" multifonctionnelles ont atténué les symptômes de manière durable pendant de longues périodes, sans récidive.

"Nos résultats démontrent la preuve de concept qu'une maladie chronique courante peut être guérie par des cellules T modifiées", déclare l'auteur principal Min Peng. "Par rapport aux thérapies standard qui nécessitent un traitement à vie, l'obtention d'une rémission de l'asthme ou d'autres maladies par une seule administration pourrait révolutionner la gestion des maladies chroniques."

Deux obstacles majeurs à la thérapie CAR T dans les situations non cancéreuses

Si les thérapies CAR T ont connu un succès remarquable dans le traitement de certains cancers du sang, l'application de cette approche à des maladies non malignes pose des défis uniques. Tout d'abord, contrairement aux cancers qui peuvent être éliminés en ciblant les antigènes spécifiques de la tumeur, les maladies chroniques impliquent la manipulation des voies physiologiques dans les tissus et organes sains sur le long terme. Deuxièmement, les régimes CAR T actuels reposent largement sur un pré-conditionnement intensif par chimiothérapie pour "amorcer" l'organisme et renforcer l'activité des cellules T - une stratégie inacceptable pour les maladies qui ne mettent pas la vie en danger. En l'absence de charge tumorale ou de prétraitements toxiques, les cellules CAR T standard ne se développent pas suffisamment et ne persistent pas assez longtemps pour apporter des bénéfices durables.

Pour surmonter ces obstacles, l'équipe de Peng a modifié les cellules T afin qu'elles se concentrent sur les éosinophiles, impliqués dans l'asthme sévère de type 2-haut, en les équipant d'un récepteur d'antigène chimérique (CAR) reconnaissant la chaîne α du récepteur de l'interleukine-5 (IL-5Rα) exprimée sur ces cellules inflammatoires. Cependant, les premières versions des "cellules T CAR IL-5", ou "cellules 5T", n'ont pas augmenté ou éliminé les éosinophiles lorsqu'elles ont été infusées dans des modèles murins d'asthme non modifiés, sans préconditionnement. Cette situation s'apparente à la difficulté de faire fonctionner efficacement les cellules CAR T dans des contextes non cancéreux, sans l'apport artificiel de la chimiothérapie.

L'édition de gènes confère aux cellules CAR T des propriétés semblables à celles de l'immortalité

Pour surmonter cette limitation, les chercheurs se sont inspirés de leurs travaux antérieurs visant à induire des propriétés "immortelles" dans les cellules CAR T grâce à l'édition sélective de gènes. Ils ont ciblé deux gènes, BCOR et ZC3H12A, et ont constaté que le double knock-out généré par CRISPR/Cas9 conférait la capacité de contourner la dépendance à l'égard de la chimiothérapie de préconditionnement et de se développer de manière robuste, même dans des conditions de pénurie de lymphocytes.

L'introduction des mêmes mutations BCOR/ZC3H12A dans leurs cellules T CAR IL-5, appelées "cellules 5TIF", permet désormais une croissance vigoureuse de la population après la perfusion. L'analyse de l'expression a montré que les cellules 5TIF présentaient des caractéristiques hybrides de cellules T mémoires de type souche et de cellules T épuisées, caractéristiques supposées être à l'origine de leur longévité. Dans des modèles murins, les cellules 5TIF ont éliminé efficacement les éosinophiles pendant plus d'un an, sans aucun signe de diminution.

Il est important de noter que la simple élimination des éosinophiles par les cellules 5TIF n'a apporté qu'un soulagement partiel des symptômes de l'asthme, car la maladie implique également des réponses immunitaires de type 2 déréglées, pilotées par l'IL-4 et l'IL-13. Pour remédier à ce problème, l'équipe a modifié les cellules 5TIF pour qu'elles sécrètent une muteine IL-4, une variante protéique qui se lie de manière compétitive aux récepteurs IL-4 mais ne déclenche pas la signalisation en aval. Ces nouvelles "cellules 5TIF4" ciblent les éosinophiles pour les éliminer et suppriment activement l'inflammation médiée par l'IL-4/IL-13 grâce à la muteine sécrétée.

Test des cellules 5TIF4 dans de multiples modèles de maladies

Dans plusieurs modèles murins d'asthme reproduisant des scénarios cliniques clés, une seule perfusion de cellules 5TIF4 a permis d'atténuer les symptômes de manière beaucoup plus robuste que les cellules 5TIF seules. Dans des variantes de maladies aiguës, chroniques et de mémoire induisant une éosinophilie et un remodelage des voies aériennes par l'ovalbumine (OVA) ou l'exposition aux acariens (HDM), les cellules 5TIF4 ont dominé les cellules 5TIF en réduisant l'inflammation pulmonaire, la fibrose, les éosinophiles et les cytokines inflammatoires tout en inhibant la production d'anticorps IgE/IgG1 pendant des périodes prolongées, même après une ré-exacerbation de la maladie.

De manière surprenante, le 5TIF4 a surpassé la thérapie à base de protéines de lutéine IL-4 actuellement en cours d'essais cliniques pour l'asthme difficile à contrôler, soulignant leur capacité unique à obtenir une expression locale durable des protéines par le biais de cellules T résidant dans les tissus. De plus, dans un modèle médié par l'interleukine-33 et indépendant de l'immunité adaptative, le 5TIF4 a encore réprimé l'éosinophilie et les symptômes, démontrant ainsi sa polyvalence au-delà des réponses adaptatives spécifiques à l'antigène.

Enfin, l'administration de 5TIF4 dans un modèle d'asthme établi, plutôt qu'à titre préventif, a atténué des caractéristiques telles que l'hyperréactivité des voies respiratoires au même degré que dans une maladie plus ancienne, validant ainsi leur potentiel thérapeutique même après l'apparition de la maladie. Il est important de noter qu'aucune toxicité ou auto-immunité n'a été observée dans les études, contrairement aux régimes CAR T traditionnels basés sur la chimiothérapie. L'ensemble de ces résultats positionne les cellules CAR T modifiées ciblant simultanément plusieurs voies comme un traitement viable de l'asthme sévère.

Humaniser l'approche

Pour valider la transposabilité de l'approche, les chercheurs ont appliqué leur stratégie d'édition de gènes pour créer la même fonctionnalité 5TIF4 dans les cellules T humaines. L'intégration de l'IL-5 CAR, de la cassette IL-4 mutein et du knock-out BCOR/ZC3H12A dans des cultures provenant de donneurs sains a permis de produire des cellules humaines "h5TIF4" capables de persister à long terme, d'éliminer les éosinophiles et de sécréter de la mutein chez des souris immunodéficientes, à l'image des versions pour rongeurs. Le profilage transcriptionnel unicellulaire a révélé que les populations h5TIF4 conservaient la signature de la mémoire hybride et de l'épuisement, propice à une survie prolongée.

Grâce à cette preuve de concept établie avec des cellules humaines, M. Peng pense que leur approche pourrait permettre une rémission à vie de l'asthme sévère, ainsi que d'autres maladies chroniques à éosinophiles, par le biais d'une seule perfusion. Par rapport aux produits biologiques classiques qui nécessitent des régimes d'injection de plus de dix ans, la rémission obtenue grâce à une thérapie cellulaire unique transformerait la qualité de vie des patients. Bien qu'elle nécessite d'autres explorations et ajustements, cette étude représente une preuve de principe encourageante que les cellules T modifiées peuvent apporter des remèdes à des maladies qui ne sont actuellement gérées que par des cocktails de médicaments à vie. Les chercheurs prévoient de continuer à faire progresser cette stratégie vers des essais cliniques dans le but de libérer les patients atteints d'asthme et de maladies apparentées du fardeau de la gestion quotidienne de la maladie.