Traitements spécifiques des Traitements spécifiques des Mucopolysaccharidoses avec Mucopolysaccharidoses avec

Atteinte CérébraleAtteinte Cérébrale

Bénédicte HéronService de Neuropédiatrie

Centre de Référence des Maladies Lysosomales

Hôpital Trousseau, AP-HP

.gnilka@trs.aphp.fr

Les mucopolysaccharidoses

• maladies rares 1/25 000 à 1/30 000 maladies rares 1/25 000 à 1/30 000 • 7 types cliniques7 types cliniques• 11 déficits mono-enzymatiques11 déficits mono-enzymatiques

• transmission RA transmission RA sauf maladie de sauf maladie de Hunter=Hunter=RXRX

• accumulation de mucopolysaccharides ou glycosaminoglycanes accumulation de mucopolysaccharides ou glycosaminoglycanes dans les compartiments dans les compartiments endosomo-lysosomaux

Cutanéo-articulaire Ostéo-articulaire Cutanéo-articulaire Ostéo-articulaire Neuro-comportemental Neuro-comportemental

MucoPolySaccharidosesMucoPolySaccharidoses

San Filippo III

Hunter II (RX)

Hürler – Scheie I

Sly VII

Maroteaux-Lamy VI

Morquio IV

MPS IX

GAG GAG Kératane-S Dermatane-S Chondroïtine-S Dermatane-S Kératane-S Dermatane-S Chondroïtine-S Dermatane-S Héparane-S Héparane-S

Urinaires Urinaires A et C Héparane-S A et C Héparane-S

Mucopolysaccharidoses avec atteinte neurodégénérative

Atteinte multisystémique viscérale et ostéo-articulaire Atteinte progressiveAtteinte progressive du système nerveux central

+/- système nerveux périphérique

Traitement symptomatique Traitement spécifique

précoce/présymptomatique?

curatif ?

Traiter / guérir Traiter / guérir une maladie neuro-dégénérative ?une maladie neuro-dégénérative ?

Anomalie protéiqueDéficit monoenzymatique (>protéine membranaire)

Ciblage d’organeAtteinte multi-organe

Barrière hémato-encéphalique

Ciblage cellulaire et subcellulaire glie et/ou neurones

récepteur au Mannose 6 Phosphate

Délai thérapeutique +++avant la mort cellulaire et les lésions

irréversibles

Principes des traitements spécifiquesPrincipes des traitements spécifiques

1. Augmenter la capacité catabolique– Apporter la protéine normale

Transplantation de cellules souches hématopoiétiques Thérapie enzymatique substitutive

– Apporter le gène normal : thérapie génique– Augmenter la fonction résiduelle de l’enzyme mutante : chaperonnes

2. Diminuer la biosynthèse du substrat accumulé Thérapie par réduction de substrat

Emprunté à Marie Vanier

Synthèse Dégradation

Stockage

Thérapies moléculairesThérapies moléculaires

Thérapies moléculairesThérapies moléculaires

Enzymothérapie substitutiveEnzymothérapie substitutive Inhibiteurs de substratInhibiteurs de substrat Chaperonnes pharmacologiques Correction de mutations spécifiques

Autres approches -progrès physiopathologiques et modèles animaux-

– stress oxydatif – inflammation …– homéostasie calcique– Autophagie, …

Enzymothérapies substitutivesEnzymothérapies substitutives

Enzyme recombinante : CHO, fibroblastes humains, carottes Perfusion IV hebdomadaire de 2 à 4h A vie PAC, Coût En hospitalisation HADomicile

Effets indésirables réactions immuno-allergiquesperte d’efficacité /immunisation avec Ac neutralisants

Inefficacité sur lésions constituées et ciblage tissulaireosseusescornéevalves cardiaques Système nerveux périphérique et central

Enzymothérapies substitutives IVEnzymothérapies substitutives IV

Maladie Dci Enzyme Nom AMM Laboratoire

GaucherI et IIII

Imiglucerase

Velaglucerase

CeredaseCerezymeVpriv

1994

2010

Genzyme

Shire

Fabry agalsidase αagalsidase β

ReplagalFabrazyme

2002 TKT-ShireGenzyme

MPS I laronidase Aldurazyme 2003 Genzyme

MPS VI galsulfase Naglazyme 2006 BioMarin

Pompe alglucosidase Myozyme 2006 Genzyme

MPS II idursulfase Elaprase 2007 Shire

Elaprase° Étude clinique phase 2-3: Randomisée, double aveugle, contrôlée, placebo, 52 semaines

96 patients MPS II 5 ans - 31 ans - 0,5 mg/kg/sem N=32- 0,5 mg/kg/2 sem N=32- placebo N=32

Critère principal d’efficacité groupe 0,5mg/kg/semscore composite %CVF prédite +2,7%

TM6M +37mAutres effets thérapeutiques observés en IV/semaine

volume foie N 80%GAG urinaires N 50%amplitudes articulaires, VEMS, Masse VG

Pas d ’évaluation de l’effet sur l’atteinte neurologiquePas d ’évaluation de l’effet sur l’atteinte neurologiquePas d’évaluation chez l’enfant de moins de 5 ansPas d’évaluation chez l’enfant de moins de 5 ans

Muenzer J et al. Genet Med 2006, 8(8):465-473.

Evolution sous Evolution sous ELAPRASEELAPRASE

Amélioration M1-M12M1 état général

dynamisme

activité quotidienne

M2 Réduction HSM

GAG subnormaux

M3 amplitudes articulaires

croissance

M6 test de marche de 6mn fonction respiratoire

Stabilisation >M18la plupart des symptômes viscéraux

à partir de 18 -20 mois

Cœur, fonction respiratoire, HMG, TM6M, amplitudes articulaires, GAG, …

Mais

- dégradation cognitive se poursuit même si ETS < âge 5A

- manque de recul si ETS < âge 3M

Muenzer J et al: Long-term, open-labeled extension study of idursulfase in the treatment of Hunter syndrome. Genet Med. 2011, 13(2):95-101.

Evaluation cognitive/ comportementalesous enzymothérapie Elaprase°

Population : 18 garçons atteints de maladie de Hunter sévère

Méthodologie : - 8 enfants : Echelle de Vineland (0 à 18A) compte tenu de leur atteinte cognitive sévère

- 9 enfants : Brunet-Lézine 1er âge Révisé (0 à 30M) ou la WIPPSI ou le WISC

- 8 enfants ont été évalués par l’Echelle de Conners

Evolution de la Vineland sous ElapraseCommunication, autonomie, socialisation, motricité

Patients MPSII sévères Patients MPSII sévères traités par Elaprasetraités par Elaprase

RJ: IRM cérébrale 5 ans RJ: IRM cérébrale 5 ans

IRM 10 ans ½ IRM 10 ans ½

JN: IRM cérébrale à 7Apuis TDM à 12 ans

Evolution clinique Evolution clinique 29 MPSII-S sous Elaprase 29 MPSII-S sous Elaprase

Enraidissement articulaire / régression motrice/cognitive Surdité perceptive aggravée Glaucome (M40) Valvulopathie Epilepsie Hydrocéphalie évolutive Laminectomie Rétrécissement canal cervical Chirurgie Canal carpien

Décès 7– Après greffe pour LAL 6A10m 1– Plusieurs mois après arrêt TES 12A et 14A 2– Sous ETS (/7j ou /15 jours) 12 à 17 A 4

MPSII et enzymothérapie IVMPSII et enzymothérapie IV

La régression cognitive, précoce dès 2 ans ½, etLa régression cognitive, précoce dès 2 ans ½, et

L’hyperactivité, symptôme majeur de la 1L’hyperactivité, symptôme majeur de la 1èreère décade décade

ne sont pas modifiée par l’ETSne sont pas modifiée par l’ETS

Progrès à l’échelle de Vineland (motricité et socialisation) modestes

diminuent avec le temps surtout en cas de complication neurologique : hydrocéphalie évolutive, épilepsie,

compression médullaire

3 nourrissons DG néonatal et ETS < 4 mois avant tout symptôme3 nourrissons DG néonatal et ETS < 4 mois avant tout symptôme

aucune atteinte viscérale ni orthopédiqueaucune atteinte viscérale ni orthopédique

DPM initial normal DPM initial normal

Mais comportement agité puis atteinte cognitive à partir de 3 ans Mais comportement agité puis atteinte cognitive à partir de 3 ans

1- Passer la Barrière hémato-encéphalique Passer la Barrière hémato-encéphalique

Perméabilité : Perméabilité : enzyme =grosse molécule ne passe pas la BHE

- augmenter la dose ? augmenter la dose ? Echec MPS I-HEchec MPS I-H

- microglie: « débit » ? Effet si forme intermédiaire MPS I-H/S

- - ciblage de récepteurs spécifiques ciblage de récepteurs spécifiques (LDL, insuline..)(LDL, insuline..)

Enzymothérapies substitutives et atteinte Enzymothérapies substitutives et atteinte neurodégénérativeneurodégénérative

2- 2- Court-circuiter la Barrière hémato-encéphalique Court-circuiter la Barrière hémato-encéphalique

Administration intra-thécale ou intra-ventriculaire ?Administration intra-thécale ou intra-ventriculaire ?

Essais en cours pour MPS I-H, MPS II-S, MPS IIIA Essais en cours pour MPS I-H, MPS II-S, MPS IIIA 1,21,2

Essai à venir pour MPS IIIBEssai à venir pour MPS IIIB

1. Safety, Tolerability, Ascending Dose and Dose Frequency Study of rhHNS Via an IDDD in MPS IIIA Patients ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01155778

2. Extension of Study HGT-SAN-055 Evaluating Administration of rhHNS in Patients With Sanfilippo Syndrome Type A (MPS IIIA). ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01299727

Enzymothérapies substitutives et atteinte Enzymothérapies substitutives et atteinte neurodégénérativeneurodégénérative

3- Combinaisons thérapeutiques3- Combinaisons thérapeutiquesETS IV et ITETS IV et IT MPS I MPS I 1,21,2 et MPS II et MPS II 3,43,4

ETS (12sem) + TCSH +ETS (8sem) ETS (12sem) + TCSH +ETS (8sem) MPS I-H MPS I-H 55

ETS et thérapie génique intracérébraleETS et thérapie génique intracérébrale

ETS et réduction de substrat ETS et réduction de substrat ??

1- A Study of Intrathecal Enzyme Therapy for Cognitive Decline in MPS I. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00852358

2- Intrathecal Enzyme Replacement for Hurler Syndrome. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00638547

3- A Safety and Dose Ranging Study of Idursulfase (Intrathecal) Administration Via an Intrathecal Drug Delivery Device in Pediatric Patients With Hunter Syndrome Who Have Central Nervous System Involvement and Are Receiving Treatment With Elaprase®. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00920647

4- Extension of HGT-HIT-045 Evaluating Long-Term Safety and Clinical Outcomes of Idursulfase (IT) in Conjunction With Elaprase in Pediatric Patients With Hunter Syndrome and Cognitive Impairment. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01506141

5- Eisengart JB, et al. Enzyme replacement is associated with better cognitive outcomes after transplant in Hurler syndrome. J Pediatr 2013;162(2):375-80.

Enzymothérapies substitutives et atteinte Enzymothérapies substitutives et atteinte neurodégénérativeneurodégénérative

Enzymothérapies substitutivesEnzymothérapies substitutivesessais cliniquesessais cliniques

Maladie Enzyme Nom voie Firme

MPS I laronidase Aldurazyme IV/IT Genzyme

MPS II idursulfase Elaprase IV/IT Shire

MPS IIIA 1, 2 rh-HNSrh-HNS

10-45-90mg/mois IT essai 1-2, ext°

IT essai 2-3, prépa

Shire

MPS IIIB rh-NAGLU IT essai, prépa Shire

Enzymothérapie Enzymothérapie intrathécaleintrathécale

Inhibiteurs de substrats Inhibiteurs de substrats MiglustatMiglustat

Imino sucre N- butyldeoxynojirimycin(NB-DNJ) inhibe la glucosylcéramide synthétase 1ère étape d’une voie majeure de synthèse des glycosphingolipides

analogue du glucose petite molécule passe la BHEadministration orale

inhibiteur compétitif du céramide sans entrainer d’accumulation de céramide

AMM : 2003 maladie de Gaucher type I légère à modérée

2009 maladie de Niemann Pick C neurologique

N

OH

CH2OH

OH

CH

3

OH

Céramide + UDP-Glucose Glucosylcéramide

-Cer

Choline-P-Cer

GalGalNAcGlcNeuAc

(sphingomyéline)

-Cer(GM2GM2)

-Cer(GM3GM3)

S04

-Cer-Cer(sulfatide) (galCer)

-Cer (lacCer)

(Gb3)

(glucosyl-Cer)-Cer

Cer

NB-DNJ (Miglustat)

Fabry

Gaucher

Niemann-Pick AB

Krabbe

Tay-Sachs, Sandhoff

Niemann-Pick C

(GM1)

Biosynthèse des glycolipides

Emprunté à Marie Vanier

Noyau

dégradation enzymatique Membrane

plasmique

Thérapie par Thérapie par réductionréduction de substrat de substrat Ralentit l’activité de biosynthèse

Inhibition d’uneenzyme-clé

Lysosome

Golgi

Endosomes

X

Peut progressivement réduire la surcharge si activité catalytique résiduelle

MPSIII MPSIII GénisteineGénisteine (isoflavone inhibe (isoflavone inhibe synthèse héparane-S)synthèse héparane-S)Dose >10 Dose >10 mg/kg/j ??mg/kg/j ??

MiglustatMiglustatEffet placebo>Effet placebo>

Gaucher III Gaucher III Miglustat Miglustat Dose X2 Dose X2 =600mg/1,73m=600mg/1,73m22

NPCNPCMiglustat Miglustat Dose X2 Dose X2 =600mg/1,73m=600mg/1,73m22

Thérapies cellulairesThérapies cellulaires

Thérapies cellulairesThérapies cellulaires transplantation de cellules souches hématopoïétiquestransplantation de cellules souches hématopoïétiques

Greffe de moelle osseuse 1980 Sang de cordon meilleurs résultats métaboliques

Les cellules microgliales du donneur secrètent l’enzyme recaptée par d’autres Les cellules microgliales du donneur secrètent l’enzyme recaptée par d’autres cellules cellules

-Mortalité/morbidité 20%Echec, GVH, hémorragie pulmonaire, décès

-Tissus difficiles à atteindre par TCSHCerveauCerveau stabilisation neuro-cognitive au mieuxŒil greffe de cornéeOs +++

MPS I sévère <2,5ans QD>70

Leucodystrophie juvénile /adulte (Krabbe, métachromatique)autres: alpha-mannosidose, fucosidose, ML II, MPS II, III, VI, VII…

Consensus Européen 2011 MPSI-HConsensus Européen 2011 MPSI-H

TCSH si MPS I-H diagnostiquée avant 2,5 ans TCSH envisagée dans les formes intermédiaires en

cas de donneur compatible Tous les patients MPS I peuvent tirer bénéfice de

l’ETS ETS devrait être débutée au moment du diagnostic

y compris dans l’attente d’une TCSH

De Ru MH. Orphanet J Rare Dis 2011 ;6:55De Ru MH. Orphanet J Rare Dis 2011 ;6:55

Thérapies cellulaires Thérapies cellulaires suite

– TCSH périphérique : moelle*, sang de cordon

enfants MPSIIIA: inefficace même précoce*Bone marrow transplantation in mucopolysaccharidosis type IIIA: a comparison of an early

treated patient with his untreated sibling. - Sivakumur P, Wraith JE - J Inherit Metab Dis. 1999 Oct;22(7):849-50.

– TC intracérébrale : cellules souches neurales origine embryonnaire ou fœtale : en attente IPS …

immunité-rejet

prolifération cellulaire

organisation cellulaire

souris MPSIIIB

enfants CLN2: phase 1, bonne tolérance

Thérapie géniqueThérapie génique

gène-médicament gène-médicament véhiculé par un vecteur viral véhiculé par un vecteur viral

pénétrant dans le noyau des cellulespénétrant dans le noyau des cellules

Thérapie génique Thérapie génique

Thérapie génique ex-vivoTCSH ou TC fibroblastes autologues génétiquement modifiés ex-vivo par un vecteur rétroviral ou lentiviral

- MPSIIIB, MPSI murins : très faible activité cérébrale- MPSIIIB, MPSI murins : très faible activité cérébrale

- Leudystrophie métachromatique : correction du phénotype neuro murin grâce à une cross-correction des différents types cellulaires par la microglie surexprimant l’ARSA

- LDM infantile précoce présymtomatique: 4 patients, résultats en cours d’évaluation

Thérapie génique in-vivoadministration d’un vecteur adénoviral contenant le gène d’intérêt

- en intracérébral,

- en intraveineux (GM2 et AAV9 intraveineux , souris)

+/- ciblage de récepteurs des cellules endothéliales pour passer la BHE

Thérapie génique in vivoThérapie génique in vivo

MPSIII BMPSIII BThérapie génique intracérébraleThérapie génique intracérébrale

– Vecteur AAV (adeno-associated virus)– Diffusion extracérébrale du vecteur chez l’animal

– AAV5-NAGLU souris* et chien** Amélioration neuropathologique à distance du site injecté Amélioration comportement Nécessité d’une immunosuppression

*Improved behavior and neuropathology in the mouse model of Sanfilippo type IIIB disease after adeno-associated virus-mediated gene transfer in the striatum. - Cressant A et al. J Neurosci. 2004 Nov 10;24(45):10229-39.

**Safe, efficient and reproductable gene therapy of the brain in the dog models of Sanfilippo and Hürler syndromes. Ellinwood NM et al. Mol Ther. 2011 Feb;19(2):251-9.

Début de l’essai clinique en octobre 2013

(M Tardieu, JM Heard)

MPSIII AMPSIII AThérapie génique intracérébraleThérapie génique intracérébrale

– AAV10-SGSH-SUMF1 souris*, rat, chien

Diffusion et persistance du vecteur / administration intracérébrale Présence et activité de l’enzyme Constatations anatomopathologiques Biodistribution et tolérance à court terme J7 (chien)

*Functional correction of CNS lesions in an MPS-IIIA mouse model by intracerebral AAV-mediated delivery of sulfamidase and SUMF1 genes. - Fraldi A, Hemsley K, Crawley A, Lombardi A, Lau A, Sutherland L, Auricchio A, Ballabio A, Hopwood JJ. - Hum Mol Genet. 2007 Nov 15;16(22):2693-702. Epub 2007 Aug 27.

Essai clinique SAF-301Essai clinique SAF-301

« Essai clinique de phase I/II évaluant la tolérance et l'innocuité

d'une administration intracérébrale de vecteurs viraux

codant la N-sulfoglycosamine sulphohydrolase (SGSH) humaine

et le facteur de modification 1 (SUMF1) des sulfatases,

pour le traitement de la mucopolysaccharidose de type IIIA (maladie de Sanfilippo de type A) »

Ouvert et monocentrique, un seul bras

Promoteur : LYSOGENE (Alliance SanFilippo)

Investigateur principal : Pr Marc TARDIEU, Bicêtre, APHP

Autorisation AFSSAPS : 23 mai 2011

Essai clinique SAF-301Essai clinique SAF-301

SAF-301 vecteur AAV10 porteur des ADNc humains SGSH et SUMF1

AAV10 bonne diffusion cérébrale

pas d’infection humaine naturelle par ce virus

(diminution théorique du risque de réaction immune de rejet)

Modalités thérapeutiques

4 enfants suivis chacun 1 an

Durée de l’essai 30 mois

Une administration intracérébrale stéréotaxique à Necker / M Zerah6 sites d’injection à 2 profondeurs dans la SB

Suivi clinique, radiologique et biologique à Bicêtre / M Tardieu

Prévention inflammatoire postopératoire Solupred

Immunosuppression Tacrolimus/Prograf, Cellcept

Thérapie génique intracérébrale in vivoThérapie génique intracérébrale in vivo

-MPS IIIAEssai clinique en cours en France, Bicêtre Pr TardieuVecteur AAV10 +gène SULMF+gène SGSH: cellule cible = neurone4 enfants traités en ouvert 2011-2012 (2ans1/2-7 ans)Pas de complication à court ou moyen termeEn attente évaluation à 1 an « pas de dégradation , enfants plus faciles à vivre »

- Leucodystrophie métachromatique infantile tardiveLeucodystrophie métachromatique infantile tardiveEssai clinique en cours en France, Bicêtre Pr AubourgVecteur AAV10 +gène ARSA: cellule cible = oligodendrocyte5 enfants traités en ouvert 2012-2013, suivi 2 ans

- MPS IIIB Essai clinique prévu en France pour 2ème semestre 2013, Bicêtre Pr TardieuVecteur AAV5+ gène NAGLU à titre + élevé4 enfants < 5 ans prévus, +2 injections cervelet

- CLN2 CLN2 Essai en cours aux EU: AAV10 (enfant)

Perspectives thérapeutiquesPerspectives thérapeutiquesThérapies moléculairesThérapies moléculaires

Enzymothérapie substitutive

– Améliorer l’adressage tissulaire (SNC, os, ...)

Réduction de substrat Molécules chaperonnes

– Stabilisation d’une protéine mal conformée

– Mutation – spécifique

Correction de mutations– Translecture des codons stop (Genta,

Ataluren°…– modulation de l’épissage

Corrections de cascades– Inflammation – stress oxydatif – homéostasie du calcium – autophagie– réponse auto-immune

Thérapie génique Thérapie génique – Intracérébrale– Intraveineuse (AAV9)

Thérapies cellulairesThérapies cellulaires- Cellules souches hématopoiétiques moelle osseuse / Sang de cordon- CSH génétiquement modifiées