Ceci est un post très court à propos d'un développement d'une thérapie dans un lointain futur concernant les blessures voire le sectionnement de la moelle spinale, mais sur ce blog c’est ce que cela pourrait impliquer pour les patients ayant une SLA qui nous importe. Si dans la SLA/Maladie de Charcot les neurones moteurs meurent (ce dont je ne suis pas sûr 1), alors la seule solution est de les remplacer. Pour l’instant c’est impossible pour au moins deux raisons : 1. Cela implique de recréer le faisceau cortico-spinal à l’intérieur de la colonne vertébrale. 2. Il n’est pas envisageable actuellement d’accéder simultanément à l’intérieur des multiples vertèbres qui composent la colonne vertébrale.

Un progrès concernant le premier point vient d’être accompli. Il s’agit de recréer in-vitro un neurone moteur et de diriger la croissance de son axone dans une direction préférentielle. C’est un progrès conséquent de l’état de l’art. Par contre ce neurone moteur ne s’est pas connecté via des synapses à d’autres cellules comme d’autres neurones moteurs, des interneurones ou des cellules de fibres musculaires. Il ne s’agit que d’un seul neurone, très court, pas des milliers de neurones moteurs long jusqu'à un mètre, qui composent la moelle spinale. De plus des neurones qui ne seraient pas accompagnés par une multitude de cellules non-neuronales (astrocytes, oligodendrocytes, etc..), mourraient rapidement. Enfin dans la moelle spinale il n’y a pas que des neurones moteurs.

On est donc loin d’un remplacement des neurones moteurs de la moelle spinale, mais c’est un progrès intéressant dans cette direction.

(1) Je crois qu'ils sont plutôt dans une sorte de stase cellulaire qu'on appelle "réponse au stress cellulaire". En tout cas plusieurs médicaments sont actuellement en cours de développement qui adressent ce stress cellulaire. Il y a aussi des cas de rémissions, au moins temporaires, qui sont inexplicables si les neurones moteurs meurent.

S'il y a quelque chose de controversé à propos de la SLA (maladie de Charcot/Lou Gehrig), c'est la pratique d'une activité physique comme moyen de ralentir la progression de la maladie. Il y a quantité de témoignages contradictoires sur Internet. Cette confusion est engendrée par de multiples facteurs.

Le premier c'est peut-être que les médecins comme Charcot ont eu tort d'appeler d'un nom commun "SLA", un ensemble de maladies aux symptômes similaires. Au fur et à mesure de la progression de nos connaissances, et notamment face à l'absence de moyen de diagnostic indiscutable et après la découverte de multiples problèmes biologiques menant à ce type de maladie (mutations dans SOD1, FUS, C9orf72, TDP-43), agrégations de protéines malformés, diversité de phénotypes (spinal, bulbaire), durée de vie après diagnostic allant de 6 mois à 20 ans, les scientifiques auraient pu réviser cette catégorisation faite il y a 150 ans. Il y a aussi quelque chose de fondamentalement contre-intuitif, voire obscène, dans l'idée que pour ralentir la progression d'une maladie caractérisée principalement par la perte intense de masse musculaire, il faudrait faire davantage d’exercice physique. Pourtant on sait que chez des sujets sains l'absence de mouvement pendant quelques jours à la suite d'un alitement, fait fondre spectaculairement la masse musculaire et qu'il faut des semaines pour retrouver le niveau antérieur de masse musculaire.

Plusieurs études ont documenté une incidence plus élevée et un diagnostic de la SLA à un âge plus précoce chez les athlètes de haut niveau. Plusieurs études ont suggéré que les personnes ayant un mode de vie actif et une masse grasse corporelle réduite ont un risque accru de développer la SLA. Il semble avéré qu'une activité physique fréquente et intense favorise l'apparition de la SLA, en particulier chez les patients ayant un contexte génotypique prédisposant comme l’expansion de C9ORF72.

Des études récentes ont tenté de répondre à cette question, pour comprendre si l’activité physique pouvait être considérée comme un facteur dans l’étiologie de la SLA. enter link description here

Un entraînement régulier d'intensité modérée réduit le stress oxydatif, diminue les niveaux de marqueurs inflammatoires chez les personnes âgées, aide à préserver la forme cardiovasculaire et la fonction cérébrale et protège les individus des effets négatifs du stress sur le vieillissement cellulaire.

Cependant, un entraînement physique intense génère des niveaux élevés de molécules réactives de l'oxygène (ROS) qui sont connues pour provoquer un stress oxydatif.

Les mitochondries sont le principal site de production de ROS, tout simplement parce que les mitochondries sont les organelles qui oxydent le glucose (il y a d'autres possibilités comme les lipides) qui a pu rentrer dans la cellule quand les récepteurs de celle-ci ont détecté la présence d'insuline dans le milieu intercellulaire. Le résultat de cette oxydation du glucose est une molécule nommée ATP, qui est une sorte de réservoir d'énergie qui est utilisé pour les différents processus interne à la cellule. Cette oxydation du glucose est un phénomène complexe qui produit des déchets dangereux, les fameuses espèces réactives de l'oxygène ROS, quand ils ne sont pas éliminés rapidement.

L'altération du métabolisme représente un événement précoce dans la SLA, il entraine une perte de poids et une masse grasse réduite, une altération de la gestion du glucose et des lipides et une augmentation des dépenses énergétiques au repos.

En conséquence, une teneur accrue en lipides alimentaires offre une neuroprotection et prolonge la survie, tandis que la restriction de l'apport calorique exacerbe les symptômes moteurs de la SLA.

Il a été largement démontré que la survie est meilleure chez les personnes ayant un IMC de l'ordre de 27 (surpoids). Il y a d'ailleurs sur ce site un calculateur de calorie pour personnes ayant la SLA:enter link description here

Bien entendu c'est un challenge extrême pour les malades de la SLA de manger davantage: Manque d'appétit, problèmes de déglutition, choix et attrait de nourritures de qualité alors que celles-ci doivent souvent être mixées.

Le passage du métabolisme vers l'utilisation des lipides précède la dénervation de la jonction neuromusculaire dans les modèles murins. Il est remarquable que l'administration de dichloroacétate (DCA), un acide organique halogéné, force le métabolisme vers l'oxydation du glucose, permet ainsi de contrebalancer le déséquilibre métabolique. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22509356/

Au vu de ces résultats, on s'attend à ce que des exercices physiques spécifiques déplacent le métabolisme énergétique musculaire soit vers un modèle lipidique, en cas d'exercice de faible intensité, soit vers un métabolisme glycolytique, en cas d'exercice de haute intensité. Bien entendu un exercice de haute intensité est le plus souvent impossible pour un malade de la SLA, ce qui fait qu’une solution médicamenteuse serait un préalable à la tenue d’exercise.

Chez les patients atteints de SLA, divers protocoles d’entraînement ont été proposés pour évaluer leurs effets bénéfiques potentiels.

Plusieurs protocoles d'exercices ont été testés chez des patients atteints de SLA et des modèles murins de la maladie. Outre les effets neuroprotecteurs exercés par toute activité physique, les protocoles basés sur la natation ont montré les résultats les plus positifs chez les souris.

En particulier, le protocole basé sur la natation a entraîné une augmentation remarquable de la durée de vie (chez les souris), et était associé à des changements dans le métabolisme énergétique des muscles squelettiques. Bien que la natation soit suggérée comme un type d'exercice avantageux dans de nombreux troubles neurologiques, son rôle bénéfique n'a pas encore été validé expérimentalement chez les patients atteints de SLA.

Dans l'ensemble, l'entraînement en endurance avec un soutien supplémentaire tel que la ventilation ou le soutien calorique à un IMC de surpoids semble avoir des effets positifs sur la capacité respiratoire, la fonctionnalité et la performance physique chez les patients atteints de SLA.

Ces études indiquent malheureusement que si l’entraînement en résistance augmente la force, la puissance et la vigueur musculaires, cela ne ralentit pas la progression de la maladie.

After weeks after weeks of uninteresting publications in neurodegenerative diseases, two publications, at last, are a bit above the lot.

Plateaus in ALS

The first article is about genetic analysis of cases of ALS reversal, or maybe it's not reversals but long duration plateaus in the disease course. As usual with the use of "reversal" word, Dr. Bedlack is involved.

He and his team found that in approximately 1% of patients, there is a plateau phase where the disease stops progressing for a long time. Studying those patients might teach new information. Bedlack and colleagues think they found that those patients have a different genetic code in areas related to insulin growth factor (IGF-1).

IGF-1 was tested in ALS a long time ago, and some interesting results were obtained. It was at a time were the criteria to judge if a clinical trial succeeded were much more stringent than today. Maybe it would be interesting to revisit these trials.

there is also the possibility that an IGF-1 therapy works with 1% of patients, but not with other patients.

Mitigating hydroxyl radicals and excess iron in Parkinson's disease

The other article is about the role of Iron in Parkinson's disease. Its writing style is not academic, yet the authors claim they were able to improve the state of disease in three Parkinson's patients by making them inhale (for one and a half hours!) a gas mixture containing hydrogen. They say hydrogen could dissolve in blood, reach the brain (it is a tiny molecule), and chelate unmetabolized iron.

The authors explain that when there are too many iron ions in the brain for ferritin to mitigate its oxidative effect, the iron ions are released into brain cells and mitochondria. Hydroxyl radicals (HO) with strong oxidizing power are produced, resulting in cellular and mitochondrial damage. In the views of the authors, hydrogen reacts with hydroxyl radicals resulting in water, so the toxicity of hydroxyl radicals is mitigated.

Yet it's not clear to me, why iron ion deposition results in hydroxyl radicals and what happens to iron after hydrogen reacts with hydroxyl radicals.

Iron toxicity in neurodegenerative diseases and aging has been suspected for a long time, yet all chelating drugs that were tried were unable to significantly change the course of the disease.

On forums dedicated to ALS (Charcot/Lou Gehrig's disease), there are often messages from people asking if their symptoms are reminiscent of those of ALS. In general, the authors of these messages experience fasciculations, which when you don't know, is relatively disturbing (fasciculation anxiety syndrome).

Fasciculations are discrete, rapid, repetitive, painless, and localized muscle contractions of the limbs that often occur in isolation or can be associated with muscle cramps. When my uncle was affected by ALS, I briefly saw certain muscles in the thigh twitch, which was distressing. I suppose it was a psychological effect. In any case, fasciculations are not specific to ALS and should not be confused with the phenomenon of clonus. Skeletal muscle cramps are a distinct phenomenon characterized by sudden, involuntary, painful muscle contractions lasting from seconds to minutes and relieved by voluntary extension of the limbs.

The cramp-fasciculations syndrome, which combines these two phenomena, is a benign and usually short-lived disorder without the development of muscle weakness or atrophy. The syndrome is rare, affecting less than 1% of the population and more women than men.

Muscle cramps, fasciculations, and myokymia result from hyperexcitability of peripheral nerves. Muscle contractions and spasms occur in hypothyroid myopathy, and pregnancy can reveal various subclinical neuromuscular disorders, including amyotrophic lateral sclerosis (ALS). It can also be due to ingesting various foods or dietary supplements.

A recent study reports cases of transient diet-related cramp-fasciculations syndrome linked to excessive ingestion of monosodium glutamate or white lupin seeds. These cases illustrate the health hazards of some popular dietary practices.

The first group of patients experienced acute headaches, flushing, muscle stiffness, and fasciculations after consuming umami-flavored foods containing high concentrations of monosodium glutamate. Monosodium glutamate has been used for over 100 years to flavor foods. Monosodium glutamate is harmless for human consumption as a flavor enhancer. However, it is prudent to limit its consumption to a few grams. Source: Jean-Claude ECHARDOUR

The second group of patients consuming foods derived from lupin seeds developed acute cholinergic toxicity, the cramp-fasciculations syndrome, and, with chronic consumption, significant, self-limiting, but incompletely reversible deficits of the upper and lower motor neurons! White lupin is mainly used as an appetizer, but it is toxic, to prepare it it must be soaked in cold salted water, after cooking, for a week, changing the water twice a day. They are sold canned, vacuum-packed, or in brine.

While the symptoms appear to have been short-lived in both cases, this is not always the case. The medical literature describes a case, where a 28-year-old woman who had consumed 3 grams of lupin seeds per month for 8 years, presented symptoms very similar to ALS. Twenty months after stopping lupin seed ingestion (probably L. albus), she was neurologically stable but had pyramidal signs, weakness, and amyotrophy in all four extremities. Fasciculation was no longer present, dysarthria had improved, and dysphagia had resolved.

The death of motor neurons is one of the main pathological hallmarks of ALS, and the disease often starts at a small muscle and propagates to other muscles. Muscle denervation appears during the early stages of ALS pathogenesis, and it can be observed by electromyography. This denervation is the result of motor neuron degeneration, probably with a series of pathogenetic factors converging to create a toxic microenvironment. Yet some scientists are not so sure motor neurons die, they think they might simply enter a sort of frozen state to mitigate a stressful situation. This article belongs to a tiny circle as it tells that it's possible to partially reverse the disease and it presents a good mechanism of action, whereas most articles are extremely vague about ALS etiology.

Indeed, it is known that plastic events, such as synaptic plasticity, axonal sprouting, and morphological changes, within the spared motor neuron population can be responsible for compensatory adaptation after the loss of function caused by the neurotoxic removal of a spinal motor neuron subset. These spontaneous plastic changes are known to take place also in ALS models, but their ability to sustain motor function is transient and incapable of counteracting disease progression. Therefore, a therapeutic approach to manage the disease (but not cure it) should be capable of both improving plastic changes and supporting neuroprotection to slow down motor neuron degeneration.

In the authors' view, the use of a simplified in vivo model of motor neuron degeneration would help in the step-by-step dissection of ALS pathogenesis.

The authors used a specific toxin, CTB-Sap, to selectively kill certain motor neurons in the spinal cord by injecting a compound into muscles. CTB-Sap is a compound made by combining cholera toxin-B (which binds to neurons) with saporin (a toxin that kills cells). When injected into muscles, this compound is taken up by the synapses of the lower motor neurons that control those muscles. After the motor neurons take up CTB-Sap, it travels backward (retrograde) along the neuron to the cell body in the spinal cord. The saporin then kills the neuron.

It is a valuable tool for studying compensatory plastic changes, including synaptic plasticity, axonal sprouting, and other morphological and functional adaptations. The authors think that in ALS animal models, when motor neuron degeneration occurs progressively, the remaining cells may try to compensate for the motor deficits. It's when the progressive loss of motor neurons exceeds the compensatory capacity of the surviving cells, that the first signs of the disease appear.

Despite intensive research, it remains poorly understood why motor neurons are specifically targeted in ALS. As motor neurons and the skeletal muscle they control consume enormous amounts of energy, mitochondria use aerobic respiration to generate adenosine triphosphate (ATP), which is used throughout the cell as a source of chemical energy. Mitochondria are sort of microbes symbiotes of cells and like other microbes, they can divide or even fusion depending on the needs of the host cell. Several genes encode fission and fusion proteins: MFN1, MFN2, OPA1, DRP1 (Dynamin-Related Protein 1): This protein is essential for mitochondrial fission. MFF (Mitochondrial Fission Factor).

Several publications have associated abnormal mitochondrial dynamics with excessive mitochondrial fission predominantly mediated by the hyperactivation of the dynamin-related protein 1 (DRP1). This cytosolic GTPase, is recruited to the outer mitochondrial membrane, where it assembles into a ring-like structure around the mitochondria, causing constriction and subsequent division. High levels of DRP1 trigger mitochondrial damage which causes insufficient ATP production, indeed fission and fusion events consume a lot of energy.

To prove that an abnormal fission (division) of mitochondria causes a motor neuron disease, it's necessary to show that in such a case inhibiting mitochondria restores some muscle function. Previous studies have proven that spontaneous motor recovery is possible sometimes after toxin administration. Yet these kinds of plastic changes are not enough to counteract the functional effects of the progressive motoneuron degeneration. The authors wanted to use a mitochondrial division inhibitor to prove that it's the mitochondrial division that is a cause of motor neuron disease.

Mdivi-1, a cell-permeable quinazolinone, is an inhibitor of DRP1, so it is capable of inhibiting the fission process by directly decreasing the GTPase enzymatic activity of DRP1. This results in neuroprotection in animal models of Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, and multiple sclerosis. In an attempt to determine the therapeutic impact of Mdivi-1 after motor neuron loss, the scientists used the already established mouse CTB-Sap model which is characterized by up-regulation of DRP1, together with increased mitochondrial fission. They wanted to investigate if the administration of Mdivi-1 could be neuroprotective on damaged or stressed motor neurons, and whether it may promote spinal cord (SC) plasticity.

The drug was administered to the mouse model, a localized removal of spinal motor neurons was induced by injection of CTB-Sap in the calf muscle and it moved from the muscle to the lower motor neuron retrogradly. This simple model of selective motor neuron depletion allows the scientists to focus on the functional and molecular mechanisms of neuroplastic changes upon motor neuron removal.

As expected, a few days after CTB-Sap injection in the right calf muscle, all animals started to display an evident decline in the motor activity of the right back leg that reached a maximum during the first two weeks after the lesion. The observation of limb motion during free exploration of an open field revealed frequent curling of toes, loss of support, and foot-dragging. Motor deficits were accompanied (and caused by) the partial loss of motor neurons innervating the calf muscle and located in the lumbar region of the spinal cord, and the muscle denervation is confirmed by the presence of spontaneous electromyography activity in anesthetized mice.

This functional decline was followed by a spontaneous partial recovery during the experimental period and, as the scientists hypothesized, Mdivi-1 treatment was capable of reducing the early back leg deficit despite the presence of a slightly toxic effect of the drug, as demonstrated by the loss of body weight. The grid walk test confirmed the beneficial effects of treatment in the preservation of motor performance, although a spontaneous recovery (but slower) was seen also in untreated animals.

The beneficial effects of the Mdivi-1 drug were probably limited to some aspects of the motor activity, such as motor coordination, as suggested by clinical scoring and grid walk test results, whereas gait analysis was not able to efficiently reveal the effects of treatment.

However, the observed effects of treatment on motor coordination cannot be explained only by its action on the affected muscle, and a detailed mechanistic study of mitochondrial dynamics should include, for instance, the spinal cord, cerebellum, motor cortex, basal ganglia, and also some general aspects of metabolism.

The phenomena of motor neurons attempting to form new connections and adapt to new conditions in the tissue microenvironment in response to tissue damage or neuronal loss have been well documented in the literature. This process may increase in soma size and dendritic complexity of surviving motor neurons, which might be attributable to their active hunt for new synapses and increased synaptic efficacy. Therefore, the observed increase in motor neurons’ size only in Mdivi-1-treated mice may be proof of neuronal adaptation, promoted by the known activity of the drug onto mitochondrial dynamics, and likely involving motor neuron itself but also the whole sensorimotor spinal cord circuitry and supraspinal pathways.

The results of the present study have confirmed that the CTB-Sap model is a valid tool for research in motor neuron diseases, proving that compensatory plastic changes may take place after the removal of a spinal motor neuron subset. Moreover, it seems likely that treating this animal model with a drug known to inhibit mitochondrial fission may increase this intrinsic plastic capability and protect motor neurons from degeneration.

Ce poste consiste en une traduction et adaptation d’un article en anglais très intéressant montrant les difficultés à mener un essai clinique. Il s’agit de cet article :

Introduction

La sclérose latérale amyotrophique, communément appelée maladie de Charcot en France, est une maladie neurologique grave caractérisée par la dégénérescence des motoneurones. Bien que la cause ultime du décès soit due à une insuffisance des muscles respiratoires, les manifestations cliniques sont très hétérogènes, avec une distinction anatomique entre une forme bulbaire, plus rare mais à la progression rapide et une autre forme appelée spinale ou rachidienne à la vitesse de progression plus lente.

Des études suggèrent l'implication de nombreuses voies cellulaires associées à cette maladie. Cependant, il reste difficile de déterminer si l’altération de ces mécanismes provoque la maladie ou s’il s’agit seulement de conséquences de celle-ci. Une origine génétique de la maladie est cependant à l’origine d’environ 10 % des cas de SLA dites « familiales », mais on ignore la cause de l’apparition de la maladie chez la plupart des patients (SLA sporadique) et il est possible cela soit dû à de multiples facteurs, certains biologiques, d’autres environnementaux.

Étant donné le grand nombre de voies cellulaires potentiellement impliquées dans la SLA, il n'est pas surprenant que de nombreuses études scientifiques cherchent de nouvelles thérapies contre la SLA. Cependant, malgré ces nombreux efforts la plupart des essais cliniques menés au cours des trois dernières décennies n’ont pas réussi à démontrer l’efficacité de l’une de ces thérapies dans le cas de la SLA sporadique. Actuellement, un seul médicament – ​​le riluzole – a été approuvé par les autorités réglementaires du monde entier, et peu d'autres sont à un stade avancé de développement.

Un livre blanc a été récemment publié par un groupe international d'experts comprenant des universitaires, des industriels et des représentants de patients, pour tirer les leçons de l'expérience et faciliter la traduction de la découverte de médicaments en développement clinique. Ce document propose un cadre de principes, allant de la compréhension des bases moléculaires de la maladie à la médecine expérimentale en passant par la découverte de médicaments. La possibilité de réutilisation des médicaments fait partie de ces pistes, même si cela peut s'avérer difficile. Enfin, le manque de biomarqueurs bien validés pour soutenir la découverte et le développement de médicaments est identifié comme une lacune importante dans la SLA, entravant une évaluation rapide de l'engagement et de l'efficacité des cibles dans les études précliniques et cliniques.

Nous examinons ici une étude de cas italienne basée sur la réutilisation d'un médicament à base de guanabenz, un ancien agoniste des récepteurs adrénergiques alpha-2 approuvé par la FDA, qui a été testé dans un essai clinique de phase 2 mené chez des patients atteints de SLA.

Il s’agissait d’une étude pilote académique principalement soutenue par la Fondazione Italiana di Ricerca per la Sclerosi Laterale Amiotrofica (AriSLA), l’agence de financement italienne dédiée à la recherche sur la SLA à la suite d’un de ses appels compétitifs à projets de recherche. La conception de l'essai était basée sur 4 branches, testant 3 doses différentes de guanabenz par rapport à un placebo, avec l'efficacité et la sécurité comme critères d'évaluation. Il ne s’agissait pas encore d’une étude de phase III qui a le double but de valider l’efficacité pour une dose déterminée.

Bien que l'étude ait confirmé l’efficacité des 2 doses de traitement les plus élevées chez les patients présentant un début bulbaire, un développement clinique ultérieur n'a pas pu être poursuivi pour plusieurs raisons brièvement évoquées ci-dessous.

De la validation préclinique de cibles à un essai clinique de phase 2

Le cycle de vie d’une protéine commence par la création d’une première version dans les ribosomes à partir de l’ARN messager. Les ribosomes sont de petits vésicules « accrochés » à une structure en forme de mille feuille nommée le réticulum endoplasmique (RE). Celui-ci à pour rôle de replier les nouvelles protéines et quand cette tâche est achevée, une autre structure, l’appareil de Golgi, envoi cette protéine là où elle doit assurer son rôle fonctionnel. Les attaques de pathogènes, l’absence de nutriment ou divers dérèglements liés à l’âge génèrent ce qu’on appelle le stress du réticulum endoplasmique (RE) et la cellule déclenche alors un mécanisme de protection appelé la réponse protéique dépliée (UPR) qui inhibe la production des protéines dans les ribosomes, en quelque sorte pour permettre un nettoyage de la chaîne de production de protéines. Il y a une certaine analogie avec une plante à qui on ne fournit plus d’eau et qui flétrit.

• Si cette période de stress dure peu de temps, le déclenchement de l'UPR permet à la cellule de revenir aux conditions physiologiques normales (si on redonne de l’eau à la plante, elle se revivifie).
• Dans des conditions de stress prolongées, d’autres mécanismes sont déclenchés, (la phosphorylation de eIF2α), ce qui provoque une réduction du flux de protéines à travers le réticulum endoplasmique. Quand les conditions normales sont revenues la cellule active un nouveau signal (PPP1R15A), qui restaure une production normale de protéines suivie d’un recyclage de celles-ci quand leur rôle est achevé. Un état de stress prolongé du réticulum endoplasmique est dangereux car cela signifie que les protéines non repliées « stationnent » à l’entrée du RE sans y être traitées et ces formes non repliées sont dangereuses (diffusion « de type prion »).
• Si les conditions de stress ne sont pas résolues, l’UPR conduit au suicide de la cellule (l’apoptose) ou à sa dégénérescence. Il a été démontré que le stress persistant contribue à la neurodégénérescence à la fois dans des modèles animaux et dans des cellules dérivées de patients atteints de SLA sporadique ou familiale.

Le rôle clé de PPP1R15A a été suggéré par des études montrant que son inactivation génétique entraînait une augmentation significative de la survie des souris SOD1G93A et SOD1G85R.

Il a été démontré que Guanabenz, un ancien agoniste des récepteurs alpha-2-adrénergiques utilisé comme médicament antihypertenseur, module la production (la trancription) de PPP1R15A et réduit l'activité du complexe eIF2α phosphatase. Cette réduction entraîne une réduction de la surcharge des ER à la fois dans les cultures cellulaires in vitro et dans les études in vivo sur des animaux modèles de la SLA.

Guanabenz module également le repliement des ribosomes, réduisant ainsi la propagation de type prion dans les animaux modèles de type levure, de drosophile et de souris.

L’ensemble de ces éléments in vitro et in vivo suggère que la voie UPR pourrait constituer une cible thérapeutique potentielle pour la SLA et fournissent une justification solide pour envisager la réutilisation du guanabenz dans la SLA.

L’essai « ProMISe »

Un essai de phase II dans plusieurs centres hospitaliers (multicentrique), randomisé, en double aveugle, a alors été conçu et développé afin de tester l'efficacité et l'innocuité du guanabenz chez des patients atteints de SLA. La conception de l'étude était basée sur 4 branches (rapport 1:1:1:1), avec 3 doses différentes de guanabenz : 16, 32, 64 mg deux fois par jour plus 100 mg de riluzole par jour versus 100 mg de riluzole par jour seul (placebo). La branche placebo était uniquement destinée à comparer l’innocuité et la tolérabilité.

L’étude était basée sur une méthode statistique nommée « hypothèse nulle ». Dans cette méthode on cherche à savoir si une hypothèse d’un effet bénéfique du médicament est crédible du point de vue statistique. On dit que l’hypothèse d’un effet bénéfique est futile, si on n’arrive pas à démontrer cet effet.

L'hypothèse nulle de l'étude était que le guanabenz réduirait d'au moins 35 % la proportion de patients ayant progressé vers un stade supérieur de la maladie à 6 mois par rapport à leur valeur de départ et par rapport à une cohorte historique de 200 patients italiens. En effet dans un contexte où il n’existe aucun médicament efficace pour ralentir la progression de la maladie dans le cas de la SLA sporadique, un médicament qui permettrait de ralentir cette progression pour un malade sur trois, serait un progrès considérable. La formulation indique aussi à ce que les concepteurs s’attendaient à avoir des sous-populations différentes parmi les malades, ce qui est une conception assez concensuelle parmi les chercheurs.

Au total, 201 patients répondant aux critères d'inclusion ont été répartis au hasard (randomisation) entre les différentes branches de l’essai clinique.

L'étude a été coordonnée par l'Institut neurologique « Carlo Besta » de la Fondation IRCCS, à Milan, en Italie, et a impliqué 22 sites d'essai à travers l'Italie pour atteindre le nombre de patients requis par le calcul de la taille de l'échantillon. En effet le nombre de malades de la SLA à un instant donné est relativement faible, pas tant à cause de la relative rareté de la maladie, qu’à cause de la faible espérance de vie.

Ce grand nombre de sites impliquait plusieurs problèmes de gestion : (i) l'approbation par tous les comités d'éthique locaux prenait beaucoup de temps, prolongeant la période de randomisation et la durée globale de l'étude ; (ii) cela nécessitait une formation entre les centres pour assurer l'harmonisation des mesures et des procédures de résultats ; (iii) cela nécessitait de solides activités de coordination et de suivi. En effet il faut que les emballages ne puissent révéler si l’on administre le médicament ou son placebo. Il faut relancer chaque site qui est en retard dans la production d’information, etc.

Cependant, une étude universitaire financée par un petit organisme de bienfaisance a révélé que le financement prévu était insuffisant pour couvrir tous les besoins de gestion d'un essai multicentrique d'une telle envergure.

Mais les plus gros obstacles venaient du médicament lui-même. Alors que l'essai était en préparation, le guanabenz venait d’être retiré du marché. L’investigateur principal (le chef de projet) a réussi à trouver une entreprise pour fabriquer – et faire don – du médicament expérimental et du placebo, sachant dès le départ que, même si le résultat était positif, le médicament ne serait pas disponible pour un développement clinique ultérieur.

Au cours de l'essai, l'effet antihypertenseur alpha-2 adrénergique du médicament a occasionné des taux d'abandon élevés parmi les malades des deux branches à dose élevée. Cependant, l'hypothèse de non-futilité de l'essai a malgré tout été retenue pour les deux groupes à dose plus élevée, avec une proportion significativement plus faible de patients ayant progressé vers un stade plus avancé de la maladie que dans le groupe recevant la dose la plus faible ou le placebo et les données historiques. Les données historiques sont importantes car mesurer la progression de la SLA est difficile et les instruments (des questionnaires) peu fiables. De plus les petits échantillons de malades sont statistiquement susceptibles de présenter des valeurs anormales.

Cette différence était particulièrement celle des patients présentant une forme bulbaire (aucun d'entre eux dans ces deux groupes n'a progressé vers un stade supérieur de la maladie au cours des 6 mois de traitement, contre 50 % dans le groupe à dose la plus faible, et 36 % dans le groupe placebo). Il est possible que sans le facteur de confusion qu'est la mauvaise tolérance du médicament, la différence entre les groupes à apparition spinale et bulbaire aurait pu être encore plus prononcée.

Des résultats innovants

Bien que la poursuite du développement clinique du guanabenz n'ait pas été possible en raison de l'indisponibilité du médicament et, plus important encore, de la mauvaise tolérance des doses efficaces chez une population de patients ne souffrant pas d'hypertension, l'essai ProMISe a fourni des informations pertinentes qui ont ouvert la voie à de nouvelles innovations thérapeutiques pour la SLA. L’une de celles-ci est la conception de Sephin1, un dérivé du guanabenz sans le composant hypotenseur. Cette molécule, rebaptisée IFB-088 (icerguastat) d’InFlectis BioScience, avait déjà fait l'objet d'un essai de phase I chez des volontaires sains et un essai de phase II multicentrique et multinational a été lancé, qui est en cours en Italie et en France avec l'Institut Carlo Besta de Milan coordonnant les sites d'essais italiens (protocole TRIALS) et dont les résultats sont attendus en fin 2024.

L'Icerguastat a reçu la désignation de médicament orphelin pour le traitement de la SLA par la FDA et l'EMA (respectivement agences US et Européenne du médicament). En inhibant l'activité du complexe phosphatase PPP1R15A, il assure la ré-initiation de la traduction des protéines par les ribosomes, de ce fait les cellules sortent du mécanisme de réponse au stress et redeviennent fonctionnelles.

Basée sur les enseignements tirés de l'essai sur le guanabenz, la nouvelle étude a inclus uniquement des patients SLA à début bulbaire.

L'étude ProMISe a également analysé les différences potentielles dans les niveaux de biomarqueurs entre les branches, sans trouver de changements significatifs dans le composant neurofilament. Mais, l’évaluation des niveaux de transcription des miARN, a mis en évidence les différences entre les patients SLA présentant un début bulbaire et un début rachidien. Les miARN sont des régulateurs post-transcriptionnels capables d’inhiber la traduction d’un gène en une protéine. Il y a donc un lien clair entre le médicament Guanabenz et l’évolution de ce marqueur biologique chez les patients de type bulbaire.

Cela a conduit à un nouveau projet de recherche, sélectionné pour financement par l’appel compétitif AriSLA, qui étudiera les différences entre les miARN dans les échantillons biologiques, y compris ceux collectés dans le cadre de l’étude ProMISe. Des analyses moléculaires sophistiquées seront utilisées pour comparer les deux groupes de patients entre eux et avec des échantillons provenant d'individus sains.

Discussion

De nombreuses publications soulignent l’importance stratégique de la réutilisation des médicaments dans le traitement des maladies rares. Il est toutefois relativement rare que des médicaments réutilisés soient approuvés à la demande de l’industrie. En conséquence, le développement clinique utilisant cette approche est plus fréquemment tenté par des universitaires, souvent en collaboration avec des organisations à but non lucratif. Cependant de nombreux obstacles au développement clinique subsistent.

Nous avons présenté ci-dessus l'exemple de l'essai ProMISe, une étude académique financée par AriSLA, une fondation à but non lucratif s'intéressant spécifiquement à la SLA, pour illustrer certains des obstacles rencontrés et commenter les facteurs clés de succès qui ont contribué à l'essai clinique. Parmi les obstacles, il est importance de disposer de ressources financières suffisantes.

Certains aspects clés qui ont contribué au succès et à la valeur informative de l'essai ProMISe ont été identifiés : i) La justification de la cible moléculaire était suffisamment robuste et validée indépendamment par différents groupes dans plusieurs modèles cellulaires et animaux. ii) La conception de l'étude doit être adaptée à l'hypothèse à démontrer. iii) Les critères de réussite de l’essai clinique doivent être soigneusement considérés. iv) L'essai clinique doit être considéré comme faisant partie du processus de développement de la thérapie.

Sur ce dernier point, un obstacle majeur est, en général, représenté par le fait que les universitaires n'ont pas l'expertise, ni l'intérêt ou le statut juridique, pour devenir eux-mêmes titulaires d'une autorisation de mise sur le marché. Très souvent, les chercheurs se concentrent sur la validation clinique d’une cible moléculaire identifiée pour fournir une preuve de concept d’efficacité, plus par curiosité que par conscience du long processus nécessaire pour mettre le médicament sur le marché. Dans tous les cas, ils devront collaborer avec un partenaire industriel pour assurer l’approvisionnement et la commercialisation.

La démonstration de l’effet du guanabenz dans la SLA à apparition bulbaire a donné lieu à un modèle d’essai clinique innovant impliquant uniquement des patients présentant ce phénotype spécifique. Au sein de l’énorme hétérogénéité de la SLA, dont les multiples phénotypes ont une espérance de vie variant de 1 à plus de 10 ans après l’apparition de la maladie, la SLA de type bulbaire est le phénotype le plus homogène, aussi bien en termes de progression que par les symptomes. Elle représente environ 30 % de tous les patients, bien que plus fréquente chez les patients présentant une expansion répétée de l'hexanucléotide C9orf72, l'apparition bulbaire n'est pas corrélée à un génotype spécifique.

Au cours des 30 dernières années, le concept de la SLA en tant que maladie unique (au contraire de la SLA comme un terme parapluie pour des maladies différentes) a motivé la conception d’essai clinique, dont la quasi-totalité ont échoué. Ce concept de maladie unique implique que n'importe quel patient, quels que soient ses symptômes et l’évolution de sa maladie, aurait la même réponse à un médicament. L'étude ProMISe a suggéré que ce n'était peut-être pas le cas, comme le prévoyait l'essai sur le riluzole montrant une amélioration médiane de la survie de 2,8 fois chez les patients à début bulbaire, mais aucun avantage chez les patients à forme spinale.

L'innovation et la génération de nouvelles connaissances sont des facteurs importants pour faciliter la participation d'un partenaire industriel. L'étude ProMISe a montré qu'il n'était pas possible de réutiliser le guanabenz pour la SLA en raison de sa tolérabilité limitée et de son retrait du marché. Cependant, les informations obtenues ont aidé une entreprise, Inflectis Bioscience, à s'engager dans une nouvelle voie de développement avec une molécule dérivée sans les effets indésirables du guanabenz et ont fourni des orientations importantes pour la conception d'un nouvel essai axé sur les patients à apparition bulbaire. La nouvelle étude doit confirmer si la plus grande spécificité cible du nouveau composé est suffisante pour reproduire les effets positifs observés avec le guanabenz.

Depuis 2018, AriSLA n'admet plus d’essais cliniques dans ses appels à proposition annuels, car les coûts de ces études ne sont pas supportables pour la Fondation, alors que ses appels sont ouverts à la recherche fondamentale/préclinique et aux études cliniques observationnelles. Inspiré par le plan stratégique pour la SLA publié par le National Institutes of Health des États-Unis, AriSLA cherche maintenant à comprendre l'hétérogénéité de la SLA chez l'homme. ainsi que dans les modèles précliniques.

Conclusion

L’essai ProMISe a été un succès non seulement parce qu’il a confirmé l’intérêt du guanabenz dans la SLA bulbaire, mais aussi grâce aux connaissances qu’il a générées sur la maladie. Même si la réutilisation du guanabenz n’a pas pu être poursuivie, l’étude a ouvert des voies innovantes qui sont actuellement en cours de développement clinique dans la SLA.

Cela doit être considéré comme un message important pour encourager les universitaires à saisir toutes les opportunités d'explorer la réutilisation de médicaments dans les maladies rares, à condition que la justification préclinique soit suffisamment solide, que la conception de l'étude soit adaptée pour répondre de manière adéquate à l'hypothèse sous-jacente et soit informative, et qu'elle soit intégrée dans une perspective à long terme de développement de médicament.

In 2019 I wrote a book about ALS research that was subtitled "From stopping the disease to restoring the motor function". Several chapters were dedicated to future techniques to repair neurons or even replace them. Few research has been published on the later topic since 2019. Scientific publications of that time are now more or less considered as dubious if not fraudulent. Anyway there is the problem of replacement in vivo which is entirely unsolved. More practical is the notion of repairing neurons. It is based on the remark that motor neurons may not die in ALS, but somehow becomes non-functional. There are case studies of people with ALS having gain strength and functionnality as we recently reported, obviously for those people at least motor neurons didn't die. A possibility is that the cellular stress response is one cause of ALS, neurons under cellular stress response become non-functional, they stop protein production. Cellular stress response normally do not last very long or the cell die. The stressing events might be of diverse origin.

An obvious way to help a cell to get out of cellular stress response is to provide it with energy and growth factors. Several drugs based on growth factors had been proposed and tested (Brian Kaspar 2003, Hwang, Kim 2009), yet this does not fit well with the current scientific mindset which is oriented molecular biology, and BrainStorm's Nurown clinical trial failed which does not bode well for this line of research.

A new work shows that both in C57BL mouse and human bone marrow neutrophils, when polarized with a combination of recombinant interleukin-4 (IL-4) and granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), upregulate alternative activation markers and produce an array of growth factors, thereby gaining the capacity to promote neurite outgrowth. The most interesting effect was that it triggered substantial axon regeneration within the optic nerve and spinal cord after eight weeks.

The experiments in the retina involve intraocular injection of the neutrophils while experiments on the Dorsal root ganglion involve injections into the sciatic nerve. While the retinal experiments suggest that the neutrophils act on neuronal cell bodies (or their associated glia), the Dorsal root ganglion experiments indicate that they act on axons (or their associated glia).

Yet no functional recovery was verified as it would take many months, so we don't know it this work is useful for (mice) patients.

The possible therapeutic use of these neutrophils would be administering them in response to specific neural damage. The authors have speculated that administering neutrophil cell therapy directly at sites of CNS injury (using surgical approaches) could be a viable option.

Yet Brainstorm's Nurown failure is still in all minds.

Progranulin haploinsufficiency (PGRN) is a major risk factor for frontotemporal lobar degeneration with TDP-43 pathology (FTLD-GRN). Haploinsufficiency means that the produced protein is in a form that is unable to fill its biological roles. We are discussing a new article on this subject because potentially this therapy could also be applied to ALS. Several therapeutic strategies are in clinical development to restore PGRN levels in the CNS, including gene therapy. However, a limitation of therapeutic approaches aimed at alleviating pathologies associated with FTLD could be their ineffective diffusion across the blood-brain barrier.

A fairly common strategy is to develop an adeno-associated virus (AAV) targeting the liver to achieve sustained peripheral expression capable of entering the brain. This was experimented in two mouse models of FTLD-GRN, namely Grn knockout and GrnxTmem106b double knockout mice.

This is what a drug (DNL593) from the company Denali Therapeutics does. It is administered intravenously, the viruses attach to the liver, the cells of which they exploit to generate the PGRN protein fused to a segment of antibodies that binds to the transferrin receptor, thereby facilitating transcytosis of transfer across the BBB.

Potential issues include short half-life, potential association with autoimmunity], risk of PGRN overexpression in the periphery and potential off-target effects, BBB permeability, and the possibility that the fusion protein may affect PGRN processing in the lysosome.

This therapeutic strategy, however, avoids the potential safety and biodistribution issues of AAV administered directly into the CNS while maintaining a level of PGRN in the brain after a single dose.

PGRN treatment reduced several pathologies commonly associated with FTLD-GRN in mice models of frontotemporal lobar degeneration, including severe deficits in motor function, aberrant TDP43 protein solubility and phosphorylation, and dysfunctional protein degradation, lipid metabolism, gliosis, and neurodegeneration in the brain.

Although AAV-type gene treatments are often associated with disastrous side effects such as hepatotoxicity, here a priori the mice did not suffer from side effects detectable by scientists.

The translatability of these results was confirmed in human induced pluripotent stem cells (hiPSCs). As was the case in mice, aberrant TDP43 levels, lysosomal dysfunction, and neuronal loss were ameliorated after treatment with an exogenous TfR-binding protein transport vehicle fused to PGRN (necessarily different from the therapy administered to mice).

These studies suggest that peripherally administered brain-penetrating PGRN replacement strategies can ameliorate relevant FTD GRN phenotypes (there are other FTDs phenotypes that it can't ameliorate), including TDP-43 pathology, neurodegeneration, and behavioral deficits.

It should be noted that most of the authors are employees of the Denali company, so this fact must be taken into account when assessing the results. Another aspect is that several clinical trials are launched for the use of progranulin during FTD, we could perhaps see progress within a few years.