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Centre de recherche

BOTTIN

Jacques-P. Tremblay

Axe principal
Neurosciences
Adresse(s)
Centre Hospitalier de l'Université Laval (CHUL)
2705, boulevard Laurier
P-0-9300
Québec (Québec)
CANADA G1V 4G2

Téléphone(s)
+1 418-525-4444, poste 42186
Télécopieur(s)
+1 418-654-2207
Courriel(s)
jacques-p.tremblay@crchudequebec.ulaval.ca

Développement de thérapies cellulaires et géniques pour les maladies héréditaires

Mon équipe travaille depuis plusieurs années à mettre au point des traitements pour des maladies héréditaires, notamment pour la Dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) et l'Ataxie de Friedreich (FA). Plus récemment, nous avons initié des projets portant sur la correction génique du gène APP, muté dans l’Alzheimer (AZ). Je collabore également avec d’autres laboratoires et compagnies en participant au développement de traitements et de méthodes de livraison de molécules thérapeutiques.

Expertise du laboratoire

  • CRISPR-Cas9
  • TALEs, TALENs
  • Greffe de myoblastes
  • AAV et lentivirus
  • iPSCs

Techniques utilisées

  • Techniques de biologie moléculaire
  • Immunohistochimie
  • Culture cellulaire (lignées, primaires, iPSCs)
  • Modèles in vivo (souris, macaques)
  • Micro-injection d’embryons de souris
  • RNA seq.
  • CRISPR

La Dystrophie Musculaire de Duchenne (DMD)

La DMD est causée par une mutation du gène codant pour la dystrophine et ne se manifeste que chez les garçons puisque que le gène se retrouve sur le chromosome X. Les patients présentent différents types de mutations (ponctuelles, délétions) qui peuvent conduire à des phénotypes plus ou moins sévères de la maladie. Ces mutations mènent à l'absence de cette protéine sous la membrane des fibres musculaires. Ces dernières sont remplacées par du tissu conjonctif, ce qui diminue la qualité et l’espérance de vie des patients.

Les traitements novateurs proposés par notre équipe sont à la fois de type thérapie cellulaire et/ou génique. Ainsi, notre équipe a complété avec succès un essai clinique de Phase I basé sur la transplantation de cellules, appelées myoblastes, qui forment les fibres musculaires. Un essai clinique de Phase I/II est actuellement amorcé, avec le recrutement de patients.

Nous poursuivons également des travaux qui permettent de corriger directement le gène de la dystrophine chez des patients ayant une délétion qui change le cadre de lecture. Forts de notre expérience avec les méganucléases, des nucléases à doigts de zinc et des TALENs, nous avons démontré la correction du gène de la dystrophine en utillisant le système CRISPR-Cas9. Notre approche, unique en son genre, permet non seulement de rétablir le cadre de lecture, mais également de conserver la structure tridimensionnelle de la protéine et de favoriser son emplacement au sarcolemme.

Nos travaux actuels portent sur l’étude de la livraison de notre traitement dans des modèles de souris rag/mdx en utilisant des vecteurs viraux de type AAV (adeno-associated viruses). Nous travaillons aussi à établir un nouveau modèle de souris qui nous permettra de faire des tests de force et comportement sur des souris traitées.

L’Ataxie de Friedreich (FA)

La FA est une maladie autosomale récessive causée par une mutation du gène codant pour la frataxine. C’est une mutation de type répétition d’un trinucléotide (ici, le GAA) et présente dans l’intron 1 du gène. Cette mutation réduit l'expression de ce gène, et donc la quantité de protéines frataxine dans les cellules. Cette protéine joue un rôle essentiel dans le métabolisme du fer dans les mitochondries et sa réduction entraîne un stress oxydatif qui provoque la mort des cellules, particulièrement celles des neurones et des cellules cardiaques.

Plusieurs approches thérapeutiques sont actuellement à l’étude dans notre équipe. La première est basée sur la livraison d’un vecteur codant pour la frataxine humaine et livrée par des AAV. Nos résultats in vivo ont démontré une augmentation de la durée de vie des souris traitées ainsi que des améliorations fonctionnelles au niveau comportemental.

Notre deuxième approche permet d’augmenter l’expression endogène de la frataxine. Nous utilisons une TALE couplée à un domaine d’activation de la transcription. Cette molécule permet de cibler spécifiquement le promoteur de la frataxine et de recruter des facteurs de transcription au site d’initiation de la transcription. Ce projet est financé par AmorChem Inc.

La troisième approche utilise le système CRISPR-Cas9 pour éliminer directement la répétition GAA. L’ADN se répare ensuite par recombinaison non-homologue ce qui permet une meilleure transcription de l’ADN en ARN messager et conduisant à une augmentation de l’expression de la protéine frataxine.

Les trois approches sont actuellement menées de front dans des souris YG8R et YG8sR, des modèles de souris pour la FA. Nous travaillons à optimiser nos vecteurs d’expression ainsi que les sérotypes des AAV afin de mieux cibler les organes affectés. Nous effectuons aussi des analyses toxicologiques et comportementales afin de déterminer les meilleures conditions pour nos traitements.

Alzheimer (AZ)

La maladie d'Alzheimer est la maladie causant la démence la plus commune chez les personnes âgées. Les conséquences de cette maladie sont principalement des troubles de la mémoire importants ainsi que des troubles de comportements. Statistiquement, les femmes sont plus touchées par la maladie (environ 60%), mais cela pourrait être lié à l’écart d’espérance de vie entre homme et femme.

Cette maladie aurait deux causes majeures : l’accumulation de peptides bêta amyloïde dans le cerveau, un phénomène lent menant à la formation de plaques amyloïdes qui seraient toxiques pour les cellules nerveuses. Cette accumulation mènerait à la seconde cause qui est une phosphorylation de la protéine de structure des neurones, la protéine Tau.

Le peptide bêta amyloïde qui forme les plaques provient de la coupure de la protéine précurseur de l’amyloïde (APP) par la protéine Beta-Sécrétase (BACE1) et la Gamma-Sécrétase. La majorité des traitements actuels visent à inhiber BACE1. Cependant inhiber totalement une protéine pourrait avoir des effets collatéraux sur les patients; BACE1 étant aussi impliquée dans la myélinisation des cellules nerveuses.

Notre équipe développe une thérapie génique contre AZ. Ce type de traitement est devenu envisageable avec l’avènement de la technologie CRISPR/Cas9, permettant une correction génique très précise. Notre approche se base sur la récente découverte d’un variant du gène d’APP présent dans une population nordique d’Europe, différant d’une seule paire de base du gène classique, mais qui modifie un acide aminé de la protéine qui réduit grandement sa coupure par BACE1. Le but de la thérapie est de corriger le gène de l’APP classique par sa version protectrice grâce à la recombinaison homologue, permettant une réparation précise et sans impact négatif sur l’organisme.

Nous commençons nos essais dans des cellules de patients AZ, qui se poursuivront dans un modèle de souris APP permettant d’attester l’effet du traitement.

Équipe de recherche

Joël Rousseau M.Sc., professionnel de recherche

Daniel Skuk MD, professeur associé

Catherine Gérard Ph.D., professionnelle de recherche

Chantale Maltais M.Sc., professionnelle de recherche

Dominique L. Ouellet Ph.D., professionnelle de recherche

Marlyne Goulet, technicienne de laboratoire

Jean-Paul Iyombe-Engembe M.Sc., étudiant au doctorat

Benjamin Duchene M.Sc., étudiant au doctorat

Antoine Guyon M.Sc., étudiant au doctorat

Khadija Cherif, étudiante à la maîtrise

Projet(s) de recherche reconnu(s) par l'Université Laval

Autre(s) projet(s) de recherche actif(s)

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Publications récentes (voir toutes les publications de ce chercheur)

Ouellet DL, Duchêne B, Iyombe-Engembe JP, Tremblay JP. Advances & challenges of using CRISPR-Cas9 gene editing for treating Duchenne muscular dystrophy Cell & gene therapy insights,  2017. 3: 53-58
Ouellet DL, Cherif K, Rousseau J, Tremblay JP. Deletion of the GAA repeats from the human frataxin gene using the CRISPR-Cas9 system in YG8R-derived cells and mouse models of Friedreich ataxia. Gene therapy,  2017. Epub
Perrin A, Rousseau J, Tremblay JP. Increased Expression of Laminin Subunit Alpha 1 Chain by dCas9-VP160. Molecular therapy. Nucleic acids,  2017. 6: 68-79
Sanchez N, Chapdelaine P, Rousseau J, Raymond F, Corbeil J, Tremblay JP. Characterization of frataxin gene network in Friedreich's ataxia fibroblasts using the RNA-Seq technique. Mitochondrion,  2016. Epub
Tremblay JP, Iyombe-Engembe JP, Duchene B, Ouellet DL. Gene Editing for Duchenne Muscular Dystrophy Using the CRISPR/Cas9 Technology: The Importance of Fine-tuning the Approach. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy,  2016. 24: 1888-1889
Chapdelaine P, Gerard C, Sanchez N, Cherif K, Rousseau J, Ouellet DL, Jauvin D, Tremblay JP. Development of an AAV9 coding for a 3XFLAG-TALEfrat#8-VP64 able to increase in vivo the human frataxin in YG8R mice. Gene therapy,  2016. 23: 606-14
Skuk D, Tremblay JP. Confirmation of donor-derived dystrophin in a Duchenne muscular dystrophy patient allotransplanted with normal myoblasts. Muscle & nerve,  2016. Epub
Iyombe-Engembe JP, Ouellet DL, Barbeau X, Rousseau J, Chapdelaine P, Lague P, Tremblay JP. Efficient Restoration of the Dystrophin Gene Reading Frame and Protein Structure in DMD Myoblasts Using the CinDel Method. Molecular therapy. Nucleic acids,  2016. 5: e283
Filali M, Lalonde R, Gerard C, Coulombe Z, Tremblay JP. Sensorimotor skills in Fxn KO/Mck mutants deficient for frataxin in muscle. Brain research,  2015. 1608: 91-6
Skuk D, Tremblay JP. Cell therapy in muscular dystrophies: many promises in mice and dogs, few facts in patients. Expert opinion on biological therapy,  2015. 15: 1307-19
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