Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie jour 1 - Remplacement 2022

Expliquer, dans le cas particulier de la DM1, en quoi l'utilisation du système enzymatique CRISPR/Cas9 peut constituer un espoir thérapeutique.

Réponse : Introduction La dystrophie myotonique de Steinert (DM1) est une maladie génétique due à une anomalie du gène *DMPK*. Elle affecte les muscles et d'autres organes. Il s'agit d'expliquer pourquoi l'outil d'édition du génome CRISPR/Cas9 peut constituer un espoir thérapeutique face aux mécanismes de cette maladie. 1. Origine génétique et transmission de la DM1 (Documents 1 et 2) - Chez les individus sains, le gène *DMPK* compte au plus 20 répétitions du triplet CTG (ex. I.1 : 18 CTG). - Chez les malades, ce triplet subit une expansion : - I.2 porte 90 CTG (entre 20 et 100) : forme tardive, faiblement affectée, symptômes à 81 ans. - II.2 porte 416 CTG (symptômes à 58 ans) et II.5 400 CTG (51 ans). - III.2 et III.3 portent 870 CTG (31 et 20 ans). - IV.1 porte 1500 CTG : forme congénitale, symptômes dès 3 mois. - Un seul allèle muté suffit à provoquer la maladie (transmission dominante). - On observe une anticipation : d'une génération à l'autre, le nombre de triplets augmente, la maladie apparaît plus tôt et elle est plus sévère. 2. Conséquences cellulaires (Document 3) - Les répétitions CTG sont transcrites : l'ARNm DMPK contient alors des répétitions CUG trop nombreuses. - Ces ARNm trop longs, repliés en épingle, ne sortent plus du noyau. Ils s'y accumulent en agrégats nucléaires. - Ces agrégats piègent des protéines nucléaires qui servent à la maturation (épissage) d'autres ARNm. - La maturation de ces autres ARNm est alors altérée, de même que la production de certaines protéines. Il en résulte un dysfonctionnement cellulaire, à l'origine de la dystrophie et de la myotonie. - La cause première se situe donc dans l'ADN : c'est l'expansion de triplets. 3. Principe de CRISPR/Cas9 (Document 4) - Un ARN guide, complémentaire de la séquence cible, se fixe sur la région des répétitions CTG du gène *DMPK*. - La nucléase Cas9 coupe alors la double hélice à cet endroit, ce qui permet d'exciser les triplets surnuméraires. - L'ADN est ensuite ressoudé : on obtient un gène *DMPK* réparé, donc une correction à la source de la maladie. 4. Efficacité sur les myoblastes (Document 5) - Myoblastes DM1 non traités : - L'expression de *MBLN1* est d'environ 97-98, contre environ 40 chez les sains. - L'expression de *INSR* (environ 0 à 0,3 contre environ 6,5) et celle de *ATP2A1* (environ 0 contre environ 25) sont quasi nulles. - Myoblastes DM1 traités par CRISPR/Cas9 : - *MBLN1* redescend entre environ 30 et 57, c'est-à-dire proche du niveau sain (environ 40). - *INSR* et *ATP2A1* sont de nouveau exprimés. - Pour un des traitements (barre noire), le niveau est même équivalent à celui des cellules saines : environ 7,7 pour *INSR* et environ 40 pour *ATP2A1*, compte tenu des marges d'erreur. - Pour les autres traitements, la restauration est partielle : environ 1-2 pour *INSR* et 11-13 pour *ATP2A1*. - La réparation du gène *DMPK* rétablit donc, en partie ou en totalité, l'expression normale des gènes qu'il contrôle. On peut supposer que les ARNm DMPK ne forment plus d'agrégats et que les protéines nucléaires redeviennent fonctionnelles. Conclusion La DM1 est due à une expansion de triplets CTG dans *DMPK*. Les ARNm anormaux produits s'accumulent dans le noyau et perturbent l'expression d'autres gènes. CRISPR/Cas9 permet de cibler et de supprimer cette expansion directement dans l'ADN : il agit sur la cause même de la maladie et non sur ses symptômes. In vitro, les myoblastes traités retrouvent une expression de *MBLN1*, *INSR* et *ATP2A1* proche de la normale, d'où l'espoir thérapeutique. Cet espoir reste à confirmer, pour plusieurs raisons : - l'efficacité varie selon les traitements ; - les résultats n'ont été obtenus qu'en culture cellulaire ; - il faudrait atteindre toutes les cellules musculaires d'un patient, sans coupure hors cible ; - il s'agit d'une thérapie somatique, non transmise à la descendance.