Groupes de recherche

[925] Ophtalmologie expérimentale

Le groupe d’ophtalmologie expérimentale est un centre de recherche et d’enseignement orienté sur l’optimisation des traitements des maladies rétiniennes, telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) et la rétinopathie diabétique. Nous nous concentrons sur la médecine personnalisée et régénérative et travaillons sur le développement de médicaments de thérapie innovante (MTI, soit ATMP pour Advanced Therapeutic Medical Products) basés sur des produits cellulaires respectant les bonnes pratiques de manufacture (GMP pour Good Manufacturing Practice) pour traiter les maladies neurodégénératives de l’œil. Nous utilisons des modalités de thérapies régénérative et génique, telle que la transplantation de cellules (notamment cellules souches) génétiquement modifiées, et développons des nouveaux biomatériaux et des systèmes d’application des médicaments. À l’heure actuelle, nos recherches s’articulent autour des projets suivants :

Thérapie cellulaire génique basée sur les transposons pour le traitement de maladies neurodégénératives rétiniennes

 

Dans le projet TargetAMD (www.targetamd.eu), nous développons une thérapie génique personnalisée basée sur les cellules pour la DMLA néovasculaire (dite « humide »). Cette thérapie supprime la croissance vasculaire aberrante et permet la régénération de l’architecture rétinienne. Le projet comprend de multiples étapes, ayant été respectivement développées et validées in vitro et in vivo. Après validation de la production de cellules pigmentées iriennes (IPE) génétiquement modifiées de grade-GMP, nous avons débuté les formalités pour réaliser une étude clinique de phase Ib/IIa. Ayant reçu l’approbation de la Commision Cantonale d’Ethique de la Recherche (CCER), nous sommes maintenant en attente de l’accord par les autorités suisses. Lors de cette procédure, les cellules IPE isolées depuis une biopsie irienne (figure A & B) sont modifiées génétiquement dans une structure dédiée satisfaisant aux GMP, par l’addition du gène dans le génome cellulaire du facteur dérivé de l’épithélium pigmentaire (PEDF pour Pigment Epithelium Derived Factor), ce par l’utilisation du système de transposon Sleeping Beauty (figure C). Puis, ces cellules sont transplantées dans l’espace sous-rétinien (Figure D) du même patient, le tout lors d’un unique acte chirurgical. Le projet est coordonné par la Prof. G. Thumann et a été financé par le « 7ème programme-cadre pour la recherche et le développement technologique » de l’Union européenne, dont le numéro de la subvention allouée est le 305134. Contrairement à la DMLA néovasculaire, dans la DMLA atrophique (dite « sèche »), la perte des cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien (RPE pour Retinal Pigment Epithelium) n’est pas associée à la croissance de nouveaux vaisseaux, mais résulte de réactions inflammatoires et du stress oxydatif. En partant de l’approche non-virale établie pour TargetAMD, nous avons développé la transplantation de cellules génétiques permettant l’apport continu de facteurs neuroprotecteurs à la rétine. Ce projet, financé par la Swiss National Science Fondation (SNF, no. 160195), permet de prévenir la perte et la dégénérescence du RPE. Après des études de validation du concept in vitro, nous espérons démontrer la sécurité et l’efficacité de ce traitement dans des modèles in vivo.

Nous étendrons nos deux approches de thérapies régénérative en utilisant des cellules souches. L’objectif de ce projet est à la fois de remplacer les cellules rétiniennes dégénératives et de créer un environnement neuroprotecteur pour prévenir de futures pertes cellulaires. En collaboration avec le Prof. Z. Izsvák, MDC, nous développerons les méthodes de manufacture et de culture cellulaire dans des conditions sans produits xenogéniques et testerons le potentiel neuroprotecteur et régénératif des cellules in vitro. En collaboration avec Prof. L. Scapozza, UNIGE, nous investiguerons si la transplantation de cellules du RPE dérivées de cellules souches génétiquement modifiées préviennent effectivement la perte de cellules du RPE dans un modèle in vivo de DMLA atrophique. Nous postulons que ces cellules rétabliront un environnement neuroprotecteur et remplaceront les cellules rétiniennes dégénératives. La récupération de la vision sera analysée par des méthodes fonctionnelles, comportementales, cellulaires et moléculaires. (Financement: PC7 de l’Union européenne, accord no. 305134 ; projet SNF no. 160195).

Electroporation oculaire in vivo pour traiter la neurodégénérescence rétinienne. Dans ce projet, nous développons une nouvelle méthode de transfection utilisant l’électroporation in vivo pour cibler le RPE. Notre objectif est de rationaliser le processus de transfection et d’éviter de possibles complications secondaires à la transplantation. Comme modèle, nous travaillons actuellement sur des yeux porcins, de taille similaire aux yeux humains. Ensuite, nous prévoyons d’investiguer un promoteur spécifique au RPE pour augmenter le profil de sécurité. (Financement : AURIS et fondation Schmieder-Bohrish)

 

Culture organotypique rétinienne en tant que modèle ex vivo satisfaisant aux principes des « 3R » pour tester des nouveaux médicaments et thérapies. Dans ce projet, nous induisons une dégénérescence rétinienne sur des rétines cultivées par un système organotypique, développant ainsi un modèle ex vivo de neurodégénérescence rétinienne, tel qu’on la retrouve dans la DMLA atrophique. La capacité neuroprotectrice de deux protéines multifonctionnelles (PEDF et GM-CSF) surexprimées dans des cellules transfectées sera évaluée par des analyses biochimiques et immunohistologiques. (Financement : projet SNF no. 160195).

 

Culture non-xénogénique de cellules oculaires par utilisation de lysat plaquettaire humain pour développer des thérapies personnalisées. Les ATMPs (advanced therapy medicinal products), qui incluent les médecines régénérative, génétique et cellulaire ont des besoins spécifiques en ce qui concerne leur production et leur contrôle. Par ailleurs, l’usage de matériel xenogénique pour la culture de cellules n’est plus justifiable, tant pour des raisons sécuritaires que éthiques. En conséquence, il est crucial de développer des procédés de fabrication n’ayant recours aux produits d’origine animale. Dans ce projet nous nous efforçons de développer un système de culture « xenofree » (non-xénogénique) de cellules oculaires par l’utilisation de lysats de plaquettes humaines. Ce produit du don du sang utilisable, dans ce contexte, après sa date limite d’utilisation pour la transfusion, permet de satisfaire d’autant plus les principes 3R de l’expérimentation animale et d’améliorer la qualité de nos produits cellulaires. Finalement, nous entrevoyons également par ce projet une réduction drastique du risque pour les patients via la culture de cellules autologues en utilisant un lysat plaquettaire autologue.

 

Nos autres intérêts de recherche incluent le développement de contrôle de qualité des ATMP lors de leur processus de fabrication en utilisant la spectroscopie Raman, l’analyse de l’activité neuroprotectrice de la scutellarine et de la toxicité sur la neurorétine de la décaline ainsi que la mesure du rôle de la lysyl oxidase dans la rétinopathie diabétique. De plus, en collaboration avec Prof. D. Ghezzi, EPFL, nous avons établi un modèle in vivo pour l’implantation d’électrodes intra-neurales, à ouverture autonome, qui permettent la stimulation du nerf optique et l’enregistrement de son activité électrophysiologique afin de restaurer la vision via des prothèses de nerf optique. Finalement, nos études cliniques comprennent le transfert des approches thérapeutiques développées dans notre laboratoire vers notre clinique et dans des essais cliniques pour des nouveaux médicaments et des techniques chirurgicales innovantes.