Repeuplement en cellules ganglionnaires rétiniennes pour la restauration de la vision dans la neuropathie optique: une feuille de route du consortium RReSTORe

Points essentiels et résultats:

Dans l’atrophie optique, les cellules qui sont mortes sont les cellules ganglionnaires rétiniennes (CGR), les cellules nerveuses dont les longues fibres forment le nerf optique. Restaurer la vision perdue reviendrait à remplacer ces cellules et à faire croître, pour les nouvelles, une fibre jusqu’au cerveau. Cet article de 46 pages est la déclaration de consensus du consortium RReSTORe, plus de 200 chercheurs dans le monde qui travaillent sur ce problème. L’article ne rapporte ni essai ni patients. Il s’agit d’une revue et d’une feuille de route de recherche fondée presque entièrement sur des travaux de laboratoire et sur l’animal.

L’article donne l’évaluation des chercheurs les plus investis dans la régénération du nerf optique. Ils estiment qu’elle « pourrait être réalisable ». Ils indiquent aussi que le domaine n’a « pas encore mis au point de remède définitif » à la perte de vision liée à la neuropathie optique « ni même de traitement neuroprotecteur qui ralentisse sensiblement la progression de la maladie », que moins de 1% des cellules ganglionnaires transplantées survivent actuellement chez l’animal, et que personne n’a encore montré que des cellules transplantées reconnectent un œil au cerveau. La feuille de route traite de cellules ganglionnaires produites à partir de cellules souches pluripotentes ou converties à partir des cellules de soutien propres à la rétine. Elle ne couvre pas les cellules souches mésenchymateuses.

Objectif:

Identifier les questions sans réponse les plus pressantes qui séparent les résultats de laboratoire actuels d’un traitement remplaçant les cellules ganglionnaires rétiniennes dans le glaucome et d’autres neuropathies optiques, et proposer des expériences pour y répondre.

Méthodes:

De janvier à avril 2022, les membres du consortium ont participé à un processus virtuel de construction de consensus, puis se sont réunis pour un atelier d’une journée à Denver, dans le Colorado, le 29 avril 2022, en cinq groupes de discussion parallèles: développement et différenciation des CGR; méthodes et modèles de transplantation; survie, maturation et interactions des CGR avec l’hôte; câblage de la rétine interne; et connectivité entre l’œil et le cerveau. L’article résume chacun d’eux et se termine par un tableau d’objectifs de recherche. L’article représente un consensus d’experts. Il ne comporte ni protocole de recherche documentaire ni gradation des preuves, et n’est donc pas une revue systématique.

Résultats:

1. Produire les cellules: Des cellules de type CGR peuvent désormais être produites à grande échelle à partir de cellules souches embryonnaires ou pluripotentes induites, ce que les auteurs comptent parmi les réussites majeures de la dernière décennie. Plusieurs problèmes restent ouverts. Les cellules produites en laboratoire sont immatures, les CGR présentes dans les organoïdes rétiniens meurent avec le temps, et plus de 86% des CGR humaines sont de type « naine » (midget), nécessaire à une vision nette, pour lequel il n’existe aucun protocole de production. Personne ne sait lesquels des quelque 18 sous-types de CGR humaines doivent être remplacés pour obtenir une vision utile. Une seconde voie, la conversion en neurones des cellules gliales de Müller propres à la rétine, a produit des cellules de type CGR chez des souris adultes lésées, mais aucune croissance de fibres dans le nerf optique n’a été démontrée.

2. Les faire entrer dans l’œil: Le consortium rapporte les chiffres et les obstacles suivants.

• La survie des CGR primaires transplantées est d’environ 1%. Pour des cellules humaines placées dans des yeux de primates, elle est généralement inférieure à 1%.
• Injecter plus de cellules n’améliore pas la survie. Dans une étude chez le rat, davantage de cellules de donneur ont survécu après l’injection de 40 000 qu’après celle de 60 000. Les raisons suggérées sont l’agglutination, la contrainte de cisaillement dans l’aiguille, la compétition pour les nutriments et une réaction immunitaire plus forte.
• La plupart des études suivent les animaux jusqu’à 3 mois.
• La membrane limitante interne, le fin feuillet qui tapisse la rétine, bloque physiquement les cellules injectées. Les enzymes qui la dissolvent aident chez les rongeurs mais peuvent enflammer la rétine, et le pelage chirurgical est l’option la plus facilement transposable.
• L’injection de cellules libres dans le vitré n’a fonctionné que chez les rongeurs, dont les yeux ont un grand cristallin et une cavité vitréenne étroite. Dans des yeux plus grands, les cellules risquent d’être piégées loin de la rétine et de s’agglutiner, de sorte qu’un support placé à la surface de la rétine après vitrectomie sera probablement nécessaire.
• Les rongeurs de laboratoire typiques ont de 2 à 6 mois, ce qui équivaut à une personne de 20 à 30 ans, alors que la plupart des patients sont âgés, avec une maladie avancée, des cicatrices et une inflammation chronique.
• « Il n’est pas possible de mettre une aiguille dans l’œil sans provoquer une certaine inflammation », de sorte qu’un traitement anti-inflammatoire sera probablement nécessaire. Les cellules de donneur s’exposent au rejet, sauf si elles proviennent du patient lui-même, et doivent avoir une capacité de multiplication limitée, afin d’éviter les tumeurs.

3. Les garder en vie: Le vitré est pauvre en oxygène et les CGR dépendent fortement de l’énergie mitochondriale. Les pistes à l’étude comprennent la nicotinamide (vitamine B3) et le pyruvate, qui ont eux-mêmes apporté des améliorations à court terme de la fonction visuelle chez des patients atteints de glaucome. D’autres sont le préconditionnement hypoxique, le blocage des voies de mort cellulaire (un siRNA ciblant la caspase-2 est déjà en essais cliniques pour des neuropathies optiques) et le masquage du signal « mange-moi » qui pousse la microglie à engloutir les cellules de donneur. Une observation secondaire: une semaine après la transplantation de CGR dérivées de cellules souches, davantage de CGR propres à l’hôte ont survécu à un écrasement du nerf optique, peut-être grâce à un transfert de vésicules extracellulaires.

4. S’intégrer à la rétine: Les nouvelles CGR doivent se connecter aux cellules bipolaires et amacrines. Ces cellules partenaires sont relativement épargnées dans la neuropathie optique, de sorte que le circuit auquel se connecter devrait encore exister. En pratique, peu de cellules de donneur atteignent la couche des cellules ganglionnaires et encore moins forment des circuits.

5. Atteindre le cerveau: Au cours des 15 dernières années, la manipulation de voies telles que PTEN/mTOR et SOCS3 a permis à des CGR lésées de rongeurs de repousser des fibres sur de longues distances. Les auteurs espèrent que la même chose peut être réalisée dans des cellules transplantées. Plusieurs obstacles subsistent. La lame criblée, un tamis de collagène situé à la tête du nerf, est absente chez les rongeurs et son effet sur la repousse est pratiquement inétudié. Les autres sont le guidage au niveau du chiasma optique, la reconstruction d’une carte ordonnée dans le cerveau, les fibres repoussées dépourvues de myéline, et les relais visuels du cerveau, qui rétrécissent et perdent des cellules dans les 90 jours suivant la perte de leur afférence.

Conclusions:

Le consortium écrit que ses discussions « ont produit plus de questions que de réponses ». Il appelle à des travaux sur de grands animaux (porcs, chats, tupaïas, primates), sur des modèles de maladie chez l’animal âgé et à un stade avancé, et à une imagerie capable de suivre des cellules individuelles dans des yeux vivants.

Les auteurs s’attendent à ce que, pour établir la sécurité, les premiers patients de tout essai soient ceux atteints d’une maladie avancée, avec une perte de vision sévère à complète. Ils s’attendent à ce que les meilleures chances de bénéfice concernent les personnes ayant une perte récente et aiguë, et suggèrent le gliome des voies optiques dans la neurofibromatose de type 1, ou la neuropathie optique ischémique aiguë, comme premiers candidats. Ils proposent des premiers objectifs modestes. Restaurer ne serait-ce que la perception lumineuse de base par un seul type de CGR (les cellules intrinsèquement photosensibles) pourrait rétablir le cycle veille-sommeil perturbé, fréquent chez les personnes totalement aveugles.

Informations complémentaires:

Pour les personnes atteintes d’atrophie optique aujourd’hui, aucune thérapie disponible nulle part ne remplace les cellules ganglionnaires rétiniennes perdues ni ne fait repousser un nerf optique humain. La feuille de route, rédigée en 2023, ne parle de la première transplantation de CGR chez l’humain que comme d’une étape encore à venir, et ne mentionne pas les cellules souches mésenchymateuses. L’objectif réaliste de tout traitement cellulaire actuel, y compris les CSM, est de soutenir par des facteurs sécrétés les cellules survivantes qui fonctionnent mal. Cet effet n’a pas été confirmé dans des essais contrôlés pour la neuropathie optique.

Le moment d’intervention revient tout au long de l’article. Dans le modèle d’écrasement chez la souris, près de 90% des CGR meurent en trois semaines, et les cibles cérébrales commencent à s’atrophier peu après. Pour le consortium, toute approche régénérative a le plus de chances de fonctionner tôt, et l’atrophie ancienne, situation de la plupart des patients qui cherchent un traitement, sera le cas le plus difficile.