Un article de scientifiques de Lisbonne et de Londres décrit une étude rétrospective monocentrique menée sur des patients atteints d'une des maladies du motoneurone sur une période de 27 ans, la SLA était le phénotype le plus répandu, qui était présent chez 82 % des patients. L'étude visait à analyser les caractéristiques démographiques et cliniques des patients, y compris les différents sous-types de SLA, la progression de la maladie, les retards de diagnostic, l'intervention de ventilation non invasive (VNI) et les taux de survie. L'étude a inclus un total de 1 550 patients qui ont visité la clinique entre 1994 et 2020.

Les résultats ont montré que l'âge moyen au début de la maladie était de 62 ans, avec une prévalence légèrement plus élevée chez les hommes. La distribution des sous-types SLA variait, certains sous-types montrant une prédominance masculine et d'autres montrant une prédominance féminine. L'âge médian d'apparition différait selon les sous-types. La fréquence globale des cas familiaux de SLA était de 8,0 %, certains sous-types ayant une proportion plus élevée de cas familiaux.

Le délai de diagnostic variait selon les sous-types, la SLA cognitive (c-ALS) ayant le délai le plus long et la SLA bulbaire (b-ALS) ayant le plus court. Des différences dans les taux de déclin fonctionnel ont également été observées entre les sous-types, certains sous-types progressant plus lentement que d'autres. Après un an de suivi, les patients atteints de SLA ont perdu en moyenne 11 points sur l'échelle d'évaluation fonctionnelle de la SLA (ALSFRS-R), la c-ALS affichant la plus forte baisse.

Le taux et le moment de l'intervention de la VNI variaient selon les sous-types, certains sous-types étant prescrits plus tôt et plus fréquemment que d'autres. Les taux de survie différaient également entre les sous-types, certains sous-types ayant des durées de survie plus longues que d'autres. L'analyse de survie comparant différentes périodes de temps a montré une augmentation de la survie médiane au fil du temps, en particulier dans les périodes les plus récentes.

Les caractéristiques démographiques et cliniques de différents phénotypes de la maladie de la motoneurone (MND) tels que la sclérose latérale amyotrophique (SLA), l'amyotrophie spinale proximale (PMA), le syndrome de la motoneurone progressive (PLS) et les formes monoméliques (qui n'affectent qu'un seul membre) sont en résumé les suivantes :

• La SLA était le phénotype le plus répandu, représentant 82 % des cas étudiés.
• La prédominance masculine était observée dans la SLA, la PMA et la SLA monomélique, mais pas dans le PLS.
• La SLA et la PMA avaient tendance à se manifester plus tard dans la vie par rapport au PLS et aux formes monoméliques.
• La progression de la SLA était décrite comme une courbe sigmoïde (en S), avec une diminution progressive des scores ALSFRS-R suivie d'une phase de progression uniforme.
• La zone d'apparition de la maladie était une caractéristique prédictive du pronostic, avec des différences significatives entre les phénotypes.
• Les patients présentant des modifications cognitives isolées (c-ALS) étaient diagnostiqués plus tardivement que les autres groupes mais avaient une survie plus longue.
• La survie dans la SLA a augmenté au fil du temps, en particulier dans la sclérose latérale amyotrophique sporadique (s-ALS), probablement en raison d'un diagnostic plus rapide, d'une utilisation plus répandue de la ventilation non invasive et de l'utilisation du riluzole.

Dans l'ensemble, l'étude a révélé des changements dans la distribution des sous-types SLA au fil des ans, avec une augmentation de la proportion de patients atteints d'amyotrophie progressive (PMA) et une diminution de ceux atteints de SLA sporadique (s-ALS). Il y avait aussi une tendance vers un diagnostic plus précoce au fil du temps. La déficience fonctionnelle, l'intervention VNI et les taux de survie variaient entre les différentes périodes.

The retina is considered an anatomical projection of the central nervous system with the same embryological origins. Unmyelinated axons of retinal ganglion cells form the retinal nerve fiber layer (RNFL) which extends like the optic nerve and connects to the lateral geniculate nucleus (LGN) in the thalamus, which serves as the first relay center of the visual pathway.

The presence of retinal pathology is closely linked to cognitive deficits in patients with Alzheimer's disease (AD), the deposition of amyloid-β plaques leading to retinal thickening. Specifically, peripapillary thinning of the retinal nerve fiber layer is the most common finding in many neurological conditions such as multiple sclerosis, stroke, neuromyelitis optica, dementia with Lewy bodies, Parkinson's, and Alzheimer's disease. Contradictory results are described in amyotrophic lateral sclerosis.

Even though some biomarkers have been validated and incorporated into new clinical diagnostic criteria, most have suboptimal test accuracy and are either very expensive, such as detecting Aβ and Tau deposits in the brain by positron emission tomography (PET), or quite invasive such as as a measure of tau protein and Aβ peptide levels in cerebrospinal fluid analysis. These retinal changes are clinically measurable using existing non-invasive techniques and can be used for the early diagnosis of neurodegenerative disorders.

Optical coherence tomography (OCT) is a relatively inexpensive, harmless, and rapid technique that allows objective retinal measurements and quantification in vivo. OCT is commonly used in ophthalmology to assess retinal integrity through high-resolution cross-sectional scans of retinal layers such as RNFL and CGL at different locations such as the macula or papilla. It is also an interesting tool for neurological research.

A new study sheds light on the pathological significance and clinical value of retinal atrophy in patients with amyotrophic lateral sclerosis and Kennedy disease (spinal and bulbar muscular atrophy).

Authors from Padua, Italy recruited thirty-five patients with amyotrophic lateral sclerosis, thirty-seven with Kennedy disease, and forty-nine age-matched healthy controls were included in a longitudinal study of a year. Spectrum-domain optical coherence tomography was performed at the study entry and after 12 months.

Peripapillary retinal nerve fiber layer thickness was significantly thinner in amyotrophic lateral sclerosis and Kennedy disease compared to healthy controls. The peripapillary retinal nerve fiber layer was thinner in Kennedy disease compared to amyotrophic lateral sclerosis, but the difference was not statistically significant. In Kennedy's disease, pRNFL atrophy was significantly correlated with both disease severity and duration, whereas no significant correlation was found in amyotrophic lateral sclerosis.

During follow-up, the thickness of the peripapillary retinal nerve fiber layer remained stable in Kennedy disease whereas it decreased significantly in amyotrophic lateral sclerosis. : The authors conclude that retinal atrophy in amyotrophic lateral sclerosis and Kennedy disease. However, the study has no statistical value because the sample is much too small, and we know that the Amyotrophic Lateral Sclerosis Functional Rating Scale Revised (ALSFRS-R) and the functional assessment of bulbar spinal muscular atrophy (SBMA-FRS) are not reliable markers of disease progression. In fact, the use of tools to turn over, to clear the bronchi, or respiratory assistance leads to an improvement in this type of measurement, without the progression of the disease being changed.

So as usual, while the authors obviously did a lot of work, we do not know much more after this study than before reading it.

Le 1er juin dans la revue Cell Stem Cell, des chercheurs japonais montrent dans un essai clinique de phase I/IIa que le ropinirole, un médicament contre la maladie de Parkinson, peut être utilisé en toute sécurité chez les patients SLA et retarde la progression de la maladie de 27, semaines en moyenne. Le développement de médicaments pour les maladies du système nerveux a un faible taux de réussite et les modèles animaux précliniques ont un potentiel translationnel limité.

L'essai de faisabilité de phase 1/2a monocentrique, randomisé, contrôlé par placebo, évaluait l'innocuité, la tolérabilité et l'efficacité du ropinirole.

L'équipe a recruté 20 patients recevant des soins à l'hôpital universitaire de Keio au Japon. Aucun des patients n'était porteur de gènes prédisposant à la maladie et, en moyenne, ils vivaient avec la SLA depuis 20 mois.

L'essai était en double aveugle pendant les 24 premières semaines, puis pendant les 24 semaines suivantes, tous les patients qui souhaitaient continuer ont reçu du ropinirole. Cependant de nombreux patients ont abandonné en cours de route, en partie à cause de la pandémie de COVID-19, de sorte que seuls sept des 13 patients traités au ropinirole et un des sept patients traités par placebo suivi par le ropinirole ont été suivis pendant toute l'année. Cependant, aucun patient n'a abandonné pour des raisons de sécurité.

Pour déterminer si le médicament était efficace pour ralentir la progression de la SLA, l'équipe a effectué un vaste ensemble de mesures tout au long de l'essai et pendant quatre semaines après la fin du traitement. Celles-ci comprenaient des changements dans l'activité physique autodéclarée des patients et leur capacité à manger et à boire de manière autonome, des données d'activité provenant d'appareils portables et des changements mesurés par le médecin dans la mobilité, la force musculaire et la fonction pulmonaire.

Certains patients étaient plus sensibles au traitement au ropinirole que d'autres. Cependant, les patients du groupe placebo qui ont commencé à prendre du ropinirole à mi-parcours de l'essai n'ont pas connu un ralentissement de la progression de la maladie, ce qui suggère que le traitement au ropinirole ne peut être utile que si le traitement est commencé plus tôt et administré sur une durée plus longue.

Pour pallier à la très faible taille de l'échantillon et sa valeur nulle sur le plan statistique, les chercheurs ont essayé de corroborer ces résultats in vitro à l'aide de motoneurones dérivés de cellules souches de patients.

Pour ce faire, ils ont généré des cellules souches pluripotentes induites à partir du sang des patients et ont transformé ces cellules en motoneurones en laboratoire. Par rapport aux motoneurones sains, ils ont découvert que les motoneurones des patients SLA présentaient des différences distinctes dans la structure, l'expression des gènes et les concentrations de métabolites, mais le traitement au ropinirole réduisait ces différences.

Plus précisément, les motoneurones issus de patients SLA avaient des neurites plus courts que les motoneurones sains, mais ces axones ont atteint une longueur plus normale lorsque les cellules ont été traitées avec du ropinirole. On ne sait pas pourquoi certains patients sont plus sensibles au ropinirole que d'autres, mais les chercheurs pensent que cela est probablement dû à des différences génétiques qu'ils espèrent identifier dans de futures études.

L'ampleur de l'effet estimé du ropinirole sur le score ALSFRS-R sur 48 semaines était de 1 à 9, points, entraînant un déclin fonctionnel de 21 % à 60 % plus lent, ce qui est considéré comme cliniquement significatif. Le mécanisme d'action précis du ropinirole dans la SLA mérite une enquête plus approfondie ; par conséquent, les scientifiques ont également mené une recherche translationnelle inverse en parallèle avec l'essai clinique.

Les interprétations des analyses d'efficacité dans cette étude étaient limitées par la petite taille de l'échantillon de 20 participants. Cela a été encore aggravé par le taux d'abandon étonnamment plus élevé dans cette étude par rapport au taux historique dans les essais cliniques sur la SLA (∼20 %)19 ; 46, % (6/13) des participants du groupe ropinirole et 85, % (6/7) des participants du groupe placebo ont arrêté l'essai. Le ratio de participants dans le groupe ropinirole versus placebo a changé, en particulier dans la période d'extension en ouvert.

Ces taux d'abandon, en particulier pendant la phase d'extension en ouvert, étaient attribuables, au moins en partie, à l'épidémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), qui représentait 23 % et 29 % des participants des groupes ropinirole et placebo , respectivement.

De façon questionnable, les scientifiques ont utilisé le modèle mixte pour mesures répétées (MMRM) pour déduire les données manquantes. Les enquêteurs ont utilisé des données historiques issues d'autres études. Les scientifiques ont effectué une analyse post hoc en utilisant les données du registre PRO-ACT. Après toutes ces manipulations statistiques il semblait que le traitement des patients SLA avec du chlorhydrate de ropinirole pendant 48 semaines réduisait significativement la baisse de l'ALSFRS-R après au moins 6 mois d'administration.

Les résultats ont montré que le NfL du liquide céphalo-rachidien, un marqueur des dommages neuronaux, était diminué dans le groupe dans lequel le peroxyde lipidique du liquide céphalo-rachidien était diminué par le traitement au ropinirole.

En résumé, les scientifiques suggérent que la régulation négative de la voie de synthèse du cholestérol au niveau neuronal, plutôt que la réduction du cholestérol circulant systémique, peut être un traitement efficace pour les patients SLA. Cependant, ses mécanismes sous-jacents restent obscurs. Notamment, les taux systémiques de cholestérol circulant n'ont pas été modifiés par le ropinirole dans cet essai clinique. Cela peut être un avantage médicamenteux car le ropinirole abaisse le taux de cholestérol au niveau des motoneurones sans abaisser le taux de cholestérol circulant systémique, qui est un facteur important dans la survie à la SLA.

En effet, in vitro, les scientifiques ont constaté que l'inhibition directe du système voie de synthèse du cholestérol a un effet protecteur sur les motoneurones dérivés d'iPSC d'un patient atteint de SLA familiale (en dehors de l'essai).

Les scientifiques ont proposé que la suppression de la production de cholestérol au niveau du motoneurone plutôt que la voie de synthèse du cholestérol systémique par le ropinirole puisse avoir des effets anti-SLA.

L'essai ROPALS de phase I était donc de très petite taille, les méthodes statistiques d'analyse des résultats peu conventionneles (mais ce genre de pratique semble de plus en plus répandu dans le milieu scientifique et pharmaceutique où des sommes importantes sont en cause) et donc peu signicatif, malgré tout il est encourageant. De plus, il y avait un taux d'attrition ou d'abandon très élevé pendant la période d'extension.

Ces résultats nécessitent donc une étude approfondie avant d'être intégrés à la pratique clinique. Seule une étude clinique de phase III sur un nombre de participants supérieur à 500 pourra démontrer un effet réel de ce médicament sur la maladie.

When Arimoclomol debacle was announced I was stunned. After all, it was supposed to have a precise mechanism of action in ALS, and this was not so frequent in ALS clinical trial. Most ALS cases are characterized by misfolded, mislocated TDP-43 protein accumulation in granules. This is similar to what appears in Alzheimer's and other neurodegenerative diseases. Arimoclomol was supposed to activate the cellular heat shock response by activating molecular chaperones. As molecular chaperones' role is to fold proteins correctly, it seemed evident that they would correctly fold the misfolded proteins. Yet this ignores that those corrected proteins are still mislocated in the cytosol and as they do not enter the ER and Golgi apparatus, they are not sent to the nucleus. The phase III ALS clinical trial was a failure, but the drug works in other diseases.

Wave's WVE-004 targets C9orf72 mutations in ALS. C9orf72 hexanucleotide GGGGCC repeat expansion is the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD) and WvE-004 targets them in a very smart manner.

C9 mutations are much more complicated than SOD1 mutations which are already numerous and present very different phenotypes, with some patients dying one year after diagnosis, and others living two decades. An ASO therapy, Tofersen, was conditionally approved for medical use in the United States in April 2023. Yet it is useful for only one mutation in the SOD1 gene, found in less than 2% of all ALS cases, and therefore it will be useless for most ALS patients. But for those patients that are targeted, it works, kind of.

WVE-004 uses an approach known as ‘antisense’, where the drug directly interferes with the faulty instructions for making a protein.

So an ASO for C9orf72 which targets mutations in the C9 chromosome, should in principle result in good results.

The C9orf72 gene contains three different sets of instructions (RNA) to make the C9orf72 protein and these three RNA are called V1, V2, and V3. In some forms of MND, mutations in the C9orf72 gene cause the V1 and V3 instructions to be faulty and this leads to the production of toxic proteins which build up in the neurons. WVE-004 targets the faulty V1 and V3 RNA and signals to the cell that they need to be destroyed, leaving the V2 instructions functional so that a healthy version of the C9orf72 protein can still be made.

So what went wrong? We will never know as Wave will discontinue developing the therapy, and its open-label extension study will be stopped. Yet strong reductions in poly(GP) were observed, with patients on a single 20 mg dose and those in the multiple dose groups all having a roughly 50% decrease in poly(GP) levels over the start of the study.

This is hard to understand, there were more than 500 clinical trials on ALS drugs, and most of them did not have a theoretical principle of action. Here is a drug that has a sound principle of action, that apparently works at biomarkers levels. Yet it is stopped in phase I!

What if, as common sense tells us, there is a need for much more than 24 weeks to heal an ALS patient? Even at a purely statistical level, 42 (patients) is a too small number to rise any meaningful conclusion.

It's a financial reasoning, for investors in biotechs it's a game, biotechs often lose but if they win then it's the jackpot for investors. In this paradigm, you have to invest small amounts and know how to move on to another target if there are no quick results.

Here most likely the biotech Wave was unable to convince its investors of the value of their drug and the investors decided it was time to stop funding.

Assessing the effectiveness of GluA2 mRNA editing in CSF can provide valuable insight into the diagnosis and prognosis of ALS, as well as guide the development of potential therapeutic approaches, a new study from Tokyo Medical University suggests. The disease known as ALS is multifaceted, in fact not only are there believed to be dozens of ALS subtypes, but there are also dozens of diseases that have similar symptoms to ALS. This greatly complicates not only the diagnosis, which is always long and uncertain, but also the clinical trials which are based on the implicit assumption that all the patients treated have the same disease, which is probably not the case for the trials of drugs for degenerative diseases.

The publication by researchers at the University of Tsukuba that interests us today discusses the need for reliable diagnostic biomarkers and treatment predictors for amyotrophic lateral sclerosis. The authors highlight the role of dysregulated glutamatergic signaling and RNA editing in the pathogenesis of ALS. They focus specifically on the glutamine/arginine (Q/R) site of the mRNA of GluA2, a subunit of AMPA receptors, which is normally edited by RNA-acting adenosine deaminase 2 (ADAR2) in healthy neurons. In sporadic ALS, downregulation of ADAR2 leads to expression of unedited GluA2 mRNA at the Q/R site, resulting in motor neuron death.

Researchers at the University of Tsukuba studied the mRNA editing efficiency of GluA2 in the cerebrospinal fluid (CSF) of patients with sporadic ALS and compared it to non-ALS controls. They found a significant reduction in the editing efficiency at the Q/R site of GluA2 mRNA in the CSF of ALS patients, suggesting that it could serve as a diagnostic biomarker for ALS. They also observed a correlation between reduced editing efficiency and clinical parameters such as longer disease duration and more advanced symptoms, particularly affecting the lower extremities.

GluA2 mRNA is an RNA molecule that contains instructions for the production of the protein GluA2, which is a subunit of AMPA receptors, glutamate receptors.

Editing efficiency refers to the extent to which the Q/R site of GluA2 mRNA is modified by the enzyme ADAR2. In healthy neurons, ADAR2 edits GluA2 mRNA at the Q/R site, converting adenosine to inosine. However, in sporadic ALS, ADAR2 is downregulated, resulting in unedited GluA2 mRNA expression at the Q/R site. This decrease in editing efficiency suggests impaired GluA2 mRNA regulation in sporadic ALS.

Specifically, ALS patients with reduced editing efficiency experienced longer disease duration and more advanced symptoms, including impaired lower limb functions. These results suggest that GluA2 mRNA editing efficiency in CSF may be associated with the progression and severity of sporadic ALS.

The study implies that the efficiency of editing at the Q/R site of GluA2 mRNA could not only help diagnose ALS, but also help identify treatable ALS cases. Therapies targeting dysregulation of RNA editing are currently being developed, and this biomarker could potentially help predict treatment efficacy.

This post is about a review of misdiagnosis in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). This refers to cases where individuals are incorrectly diagnosed with ALS when they actually have a different condition or disease. ALS is a complex and challenging disease to diagnose accurately, as it shares some similarities with other neurological disorders. Misdiagnosis can lead to delays in appropriate treatment and management of the actual condition, resulting in potential harm to patients. Hand surgeons are commonly the first providers to evaluate patients with undiagnosed ALS (the famous split-hand syndrome). So in early phases, the symptoms of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) can mimic those of compressive neuropathies, such as carpal and cubital tunnel syndromes, especially early in a patient's clinical course. Scientists surveyed members of the American Society for Surgery of the Hand and found that 11% of active and retired members have performed nerve decompression surgeries on patients later diagnosed with ALS. Other scientists found that in 95% of cases, the diagnostic errors are, related to physician cognitive error that results from a lack of knowledge about the disease and inadequate decisions

Several factors contribute to the potential for misdiagnosis in ALS:

• Overlapping symptoms: ALS symptoms, such as muscle weakness, muscle atrophy, fasciculations (muscle twitches), and difficulty speaking or swallowing, can resemble symptoms of other neuromuscular or neurodegenerative disorders. Conditions such as spinal muscular atrophy, primary lateral sclerosis, Kennedy's disease, multifocal motor neuropathy, and certain forms of muscular dystrophy may exhibit similar symptoms, leading to confusion in diagnosis.

• Variability in symptom progression: ALS symptoms can vary in their presentation and progression among individuals. Some patients may experience rapid progression, while others have a slower disease course. This variability can make it challenging to differentiate ALS from other conditions that may share similar symptom patterns.

• The diagnosis of ALS is primarily based on clinical examination, medical history, and the exclusion of other potential causes. There is no single definitive test for ALS, making the diagnosis subjective and reliant on the judgment and experience of healthcare professionals. This subjectivity can increase the risk of misdiagnosis.

• Limited accessibility to specialized testing: Certain diagnostic tests, such as electromyography (EMG) and nerve conduction studies, can help in confirming ALS by evaluating the electrical activity of muscles and nerves. However, these tests may not be readily available in all healthcare settings, leading to potential delays or errors in diagnosis.

• Disease heterogeneity: ALS is a heterogeneous disease, meaning it can manifest differently in different individuals. Some cases may present with atypical features or unusual disease progression, making it more challenging to reach an accurate diagnosis.

To minimize the risk of misdiagnosis in ALS, it is crucial to follow a comprehensive diagnostic approach that includes thorough clinical evaluations, specialized testing (such as EMG), and consultation with neurologists or neuromuscular specialists experienced in diagnosing and managing ALS. Additionally, regular follow-up assessments and monitoring of symptoms are important to ensure accurate diagnosis and appropriate management throughout the disease course.

It is important to be aware of the history, signs, and symptoms of ALS to provide an accurate diagnosis and prevent unnecessary morbidities, such as nerve decompression surgery, which invariably results in poor outcomes. The major "red flag" symptoms warranting further work-up include weakness without sensory symptoms, profound weakness and atrophy in multiple nerve distributions, progressively bilateral and global symptoms, presence of bulbar symptoms (such as tongue fasciculations and speech/swallowing difficulties), and if surgery is performed, failure to improve. If any of these red flags are present, we recommend neurodiagnostic testing and prompt referral to a neurologist for further work-up and treatment.

It is worth noting that misdiagnosis can also occur in the opposite direction, where individuals with other conditions are mistakenly diagnosed with ALS. Therefore, seeking multiple medical opinions and consulting with specialists can help reduce the likelihood of misdiagnosis and ensure the most accurate diagnosis and appropriate care.

This review discusses the potential therapeutic approach of targeting mitochondrial dysdynamism in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and other neurodegenerative diseases.

Mitochondria, which are responsible for producing energy in cells, play a crucial role in neuronal function. Neurons have high energy requirements, and mitochondrial dysfunction can contribute to the selective degeneration of motor neurons in ALS. In ALS, there is evidence of altered mitochondrial metabolism and impaired mitochondrial transport within neurons. The primary function of mitochondria in normal cells is to employ oxidative phosphorylation of ADP via the electron transport chain to produce ATP. Compared to non-excitable cells such as fibroblasts (a standard experimental platform for studying mitochondrial dynamics), neurons are especially dependent upon mitochondrial ATP because of the high energy requirements for electrochemical neurotransmission.

In ALS, the requirement for constant ATP production may be compounded by altered or impaired mitochondrial metabolism, as reported in pre-clinical models. The unique elongated anatomy of upper and lower motor neurons poses special challenges for ATP delivery, which may contribute to the motor neuron selectivity of ALS.

Because ATP undergoes spontaneous hydrolysis in an aqueous solution at physiological pH, mitochondria need to be positioned at subcellular locations proximate to ATP utilization.

While the generation of “new” mitochondria to replace those lost to damage or senescence necessarily occurs in neuronal soma, mitochondrial residence within the distal synaptic branches of normal neurons (where ATP production fuels neuronal signaling) and in the terminal growth buds of damaged/regenerating axons (where ATP production fuels neuronal repair and regrowth) is essential for neuronal homeostasis.. Thus, the mitochondrial supply chain is long and fragile.

Mitochondrial dysdynamism refers to the imbalance between mitochondrial fusion (the joining of mitochondria) and fission (the division of mitochondria) processes. In ALS, there is a decrease in fusion-promoting proteins and an increase in fission-related proteins, suggesting an imbalance in mitochondrial dynamics. Additionally, impaired mitochondrial motility is observed in ALS, which further affects their proper distribution within neurons.

Like everything, mitochondria wear out. Because >99% of their protein components are transcribed in the nucleus and translated in neuronal soma, the functional lifespan of a mitochondrion located at a distal synaptic terminus can be abbreviated. Moreover, as neurons are terminally differentiated cells, mitochondrial renewal during cell proliferation does not occur.

Healthy mitochondria face a formidable physical challenges in the anterograde transport of young mitochondria, from the soma to distal motor neuron synapses which must be balanced by removing damaged, potentially cytotoxic mitochondria from distal neuronal termini through retrograde transport. It is not surprising that mitochondrial dysmotility and clumping within neuronal soma (like traffic congestion, a sign of impaired transport) are observed in many neurodegenerative diseases, including ALS

In conclusion, one approach is to inhibit mitochondrial fission using small molecules or peptides, which has shown promise in reversing mitochondrial fragmentation and improving motor function in animal models of ALS. Another approach is to enhance mitochondrial fusion by activating mitofusin proteins, which has also demonstrated positive effects in improving mitochondrial morphology and delaying disease progression in animal models.

Alors que le but de ce blog est habituellement de donner des nouvelles des laboratoires sur les maladies neurodégénératives, ce post est différent: Il s'agit d'une tentative de simplification du langage, de traduction et de condensation d'un long article publiant l'opinion d'un certain nombre de professionnels de la recherche sur la SLA sur les animaux modèles. Nous avons trouvé cet article passionnant mais très, très long. Espérons que ce post sera plus facile à lire.

Plus de 500 essais cliniques sur la SLA ont été entrepris depuis une trentaine d’années. Une revue récente a établi qu'entre 2008 et 2019, 125 essais testant 76 médicaments chez 15 000 patients SLA ont été réalisés, presque tous sans identifier de traitement efficace.

Nous ne pouvons pas passer aux essais cliniques sans passer par des modèles animaux pour évaluer la vaste gamme de paramètres requis pour le développement de médicaments.

La SLA est compliquée -- en partie parce qu'il ne s'agit pas d'une seule maladie

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative dévastatrice, progressive et incurable qui frappe généralement vers la cinquantaine. Elle a été nommé ainsi par le neurologue Charcot, mais en France on l'appelle couramment "la maladie de Charcot". Les motoneurones sont les cellules principalement affectées dans la SLA, mais la maladie se situe sur un spectre de démence frontotemporale, et il est clair que d'autres types de cellules que les motoneurones y sont impliqués.

L'hétérogénéité de la maladie se manifeste dans l'observation courante que certains patients atteignent le stade terminal de la maladie un an après dès l'apparition des symptômes, alors que d’autres progressent lentement sur plus d'une décennie, par exemple Stephen William Hawking a vécu pendant 55 ans avec la SLA.

Dans presque tous les cas de la maladie de Charcot, les motoneurones portent des inclusions cytoplasmiques de la protéine TDP-43. Cela se produit indépendamment du fait que la maladie soit une SLA « sporadique », c’est à dire ne provenant d'aucune cause connue, ou qu'elle soit provoquée par des mutations parmi les nombreux gènes qui ont été associés à la SLA familiale.

Absence de traitements efficaces

Presque 150 ans après l'identification de cette maladie, nous n'avons toujours pas d'image unifiée du mécanisme pathologique ni de traitements efficaces. Il est probable que de nombreux mécanismes peuvent contribuent à la mort des motoneurones.

Quatre traitements pour la SLA: Le riluzole, l'édaravone, l'AMX0035 et le Tofersen sont actuellement approuvés aux USA, mais ces médicaments ne prolongent la vie que de quelques mois et peuvent ne pas convenir à tous les patients.

De nouveaux traitements sont explorés qui offrent de l'espoir aux patients atteints de formes génétiques de la SLA, y compris SOD1-ALS, FUS-ALS et potentiellement C9orf72, qui représente jusqu'à 40 % des cas familiaux. Pourtant ces stratégies thérapeutiques ne ciblent qu'une seule des différentes voies biologiques impliquées dans les processus pathologiques au sein de chaque sous-type de la maladie de Charcot.

Il n'y a pas de modèle unique pour les modèles de souris de la SLA.

L'un des plus grands défis actuels de la recherche sur la SLA est que même si nous pouvons générer des modèles approximatifs de la maladie sur des souris de laboratoire, il est toujours difficile de créer des modèles animaux reflétant vraiment la SLA, ce qui handicape le développement de médicaments.

Le premier gène SLA découvert a été SOD1 en 1993, à l’époque les scientifiques pensaient que la découverte d’un médicament était proche, et cette découverte a été suivie en 1994 par la création du premier modèle de souris SLA transgénique. Les modèles de souris TARDBP et FUS n'ont été publiés que plus de dix ans plus tard. En conséquence, pendant longtemps, les animaux transgéniques surexprimant SOD1 ont été les seuls modèles disponibles de la SLA, puis par la suite, les moins chers.

Les souches de souris ayant un gène SOD1 transmuté développe généralement une maladie rapide même chez les jeunes souris, ce qui n’est pas le cas chez l’humain, car la SLA est habituellement une maladie liée à l’âge.

Les patients dotés d’un gène SOD1 dysfonctionnel (on devrait dire ‘allèle’) représentent moins de 2 % des cas de la maladie de Charcot humaine et semble maintenant être une aberration possible dans le paysage complexe de la SLA, car les tissu de patients ayant un gène SOD1 ou FUS dysfonctionnel ne montrent pas de dépôts de la protéine TDP-43 qui est observée dans la plupart des cas de la maladie de Charcot. Il en est de même pour les malades ayant une mutation du gène FUS-ALS. Ainsi, les thérapies qui ont été développées et testées sur des souris transgéniques SOD1 ou FUS peuvent ne pas être applicables à la plupart des patients.

Difficultés à modéliser la maladie

Les allèles dysfonctionnels des gènes TARDBP et FUS se sont révélés plus difficiles à modéliser car ces gènes sont sensibles au dosage (c'est-à-dire au nombre de copies de ces gènes dans le génome), et les souris transgéniques surexpriment généralement leur transgène (le gène implanté artificiellement pour simuler la maladie) à cause de des méthodes, relativement agressives, qui sont utilisées pour introduire le transgène dans le génome des souris.

Par exemple, même une faible surexpression de la protéine TDP-43 (non mutée) chez une souris transgénique entraîne chez celle-ci une paralysie des membres postérieurs!

De plus, les gènes originaux de la souris restent intacts et continuent à produire des protéines fonctionnelles, ce qui signifie que la perte de fonction d'un gène ne peuvent pas être correctement modélisés chez les souris transgéniques conventionnelles à moins qu'elle ne soit couplée à une inactivation du gène natif (knock-out).

Une meilleure stratégie pour concevoir des modèles TARDBP-ALS et FUS-ALS consiste à générer des animaux exprimant une dose «physiologique» normale à partir d'une seule copie du gène. Il y a ainsi plusieurs souches de souris actuellement disponibles qui sont porteuses de mutations dans les gènes endogènes de la SLA.

Par exemple, parmi les modèles endogènes Tardbp (du nom du gène qui génère la protéine TDP-43), celui de la mutation M323K qui induit lorsqu'elle est homozygote une mort progressive des motoneurones.

La plupart des cellules d’animaux et de plantes ont pour chaque gène, un "locus" (aussi appelé allèle) sur chacun des deux chromosomes, on dit qu'ils sont diploïdes. Si les deux allèles d’un gène sur chacun des deux chromosomes sont identiques, on dit que ce gène est homozygote. S'ils sont différents, l'organisme dit hétérozygote.

Curieusement les différentes mutations du gène Tardbp induisent des phénotypes très éloignés les uns des autres: Ainsi la mutation Q331K induit un dysfonctionnement cognitif, alors que les mutations homozygotes M337V et G298S affectent les jonctions neuromusculaires et produisent une gliose médullaire à des stades tardifs, sans neurodégénérescence franche, etc.

Ces modèles de souris knock-in résolvent le problème de la sensibilité au dosage, mais ne s'attaquent pas aux différences subtiles entre les gènes humains et murins.

Introduction de gènes humains dans le génome des animaux modèles

De nouveaux modèles dans lesquels le gène natif de la souris est remplacé par la séquence correspondante chez l'humain (on dit orthologue) ont donc été développés, notamment dans les modèles actuels de FUS-ALS.

L’une des étapes de la production de protéine à partir d’un gène s’appelle l’épissage.  l’épissage est un processus par lequel les ARN transcrits à partir de l'ADN génomique peuvent subir des étapes de découpage et réassemblage avant d'être envoyés aux ribosomes. Les segments conservés s’appellent des exons et ceux qui sont éliminés s’appellent des introns.

Une telle humanisation génomique se traduit généralement par des épissage similaires à ceux observés chez les humains, qui sont généralement plus complexes que ceux observés chez les souris.

Les animaux modèles ayant un gène humain peuvent fournir de nouvelles informations, par exemple, ces modèles semblent assez représentatifs des changements précoces observés chez les patients atteints de FUS-ALS.

*** Inadéquation entre le temps de la recherche et les contraintes apportées par les modèles animaux***

Comme la maladie se développe seulement au milieu de la vie d'une souris, à environ 12 mois, ces nouveaux modèles très complexes sont lents à produire des résultats et donc coûteux à utiliser pour le développement de médicaments.

Pour cette raison, souvent ils ne sont pas adoptés par l’industrie pharmaceutique ou les biotech. En outre, l'étude de ces souris dans le cadre d'un doctorat peut être difficile à mener compte tenu du besoin de publication qui se fait sentir dès la deuxième année.

Ainsi, il existe une tension entre la précision de ces nouveaux modèles et les contraintes des milieux universitaires et industriels. Bien sûr, cette situation n'est pas unique à la recherche sur la SLA, mais hélas elle oriente le développement de nouveaux médicaments potentiels vers des modèles animaux adaptés aux contraintes de temps et financières des expérimentateurs plutôt qu'à une modélisation fidèle de la maladie humaine.

L'absence de dépôt de TDP-43 dans les modèles de souris Tardbp/TARDBP

Etre capable de récapituler le dépôt de TDP-43 chez la souris serait d'une grande utilité pour modéliser toute la gamme de la pathologie SLA car les inclusions cytoplasmiques pathologiques de FUS, TDP-43 et SOD1 caractérisent différents sous-types humains de la maladie de Charcot.

Cependant, le dépôt de TDP-43 n'est pas spécifique de la SLA, car il a été trouvé dans d'autres troubles tels que la maladie d'Alzheimer, les maladies polyglutamines, l'encéphalopathie TDP-43 liée à l'âge à prédominance limbique (LATE) et à la suite d'atteintes neurologiques, y compris l'exposition au méthylmercure et l'hypoperfusion.

Ainsi si les aggrégats de protéine TDP-43 mal repliés et inccorectement localisés dans la cellule sont des marqueurs de a SLA, il n'est pas clair s'ils sont la cause de la SLA, ou une conséquence du développement de la maladie. Des approches pour modifier les modèles de souris SLA pour produire un dépôt de TDP-43 sont à l'étude.

Il est clair que chaque espèce est différente aussi nous ne devrions pas nous attendre à une "validité totale" des modèles de souris : la physiologie, la durée de vie, la taille et les antécédents génétiques d'une souris auront un impact sur la façon dont une mutation de la maladie se manifestera.

Nous fabriquons des modèles de souris aussi pour comprendre certaines voies moléculaires et cellulaires spécifiques qui résultent de la maladie, et non pour imiter exactement la condition humaine.

Différences anatomiques significatives entre rongeurs primates

Il y a des différences anatomiques significatives dans le système moteur des rongeurs et des primates, par exemple dans le tractus corticospinal. Le tractus corticospinal est une voie nerveuse allant du cortex cérébral à la moelle épinière qui est responsable des mouvements volontaires des membres et du tronc qui sont singulièrement atteints lors de la SLA. C'est cette voie nerveuse qui comprend les motoneurone supérieur et inférieurs, ainsi que des interneurones ou des liaisons directes entre les deux types de motoneurones.

Les différences anatomiques entre les souris et les humains ont des implications pour la modélisation de la SLA chez la souris, car le diagnostic de la SLA est basé sur la présence à la fois de signes de motoneurone supérieur (UMN) et de LMN, et nous ne pouvons pas modéliser exactement la dégénérescence UMN du tractus corticospinal.

• Chez les primates, le tractus corticospinal descend dans les segments ventraux et latéraux de la moelle épinière, il est alors composé de motoneurones supérieurs, et forme des connexions monosynaptiques avec les motoneurones inférieurs (LMN). Les axones des motoneurones inférieurs quittent la moelle épinière par la racine ventrale pour former les nerfs périphériques, qui innervent la musculature du corps.

• En revanche, chez les rongeurs, le tractus corticospinal ne descend que dans la moelle épinière dorsale et, contrairement aux primates, les fibres du tractus corticospinal ne forment pas de connexions directes avec les motoneurones spinaux. Pourtant ces connexions neuronales cortico-motrices directes que l'on trouve chez les primates semblent être particulièrement impliquées au début de la SLA.

Travailler avec des modèles de souris complexes - leçons tirées de la recherche sur le cancer

La présence de nombreux sous-types de maladies et le faible nombre de patients de la SLA a probablement fait que nous avons peut-être développé des médicaments qui ont fonctionné pour certaines personnes, mais que cela n’a pas été mis en évidence sur le plan statistique parce que dans l’essai clinique ces patients ne représentaient qu’une minorité. L'utilisation de modèles complexes est devenue la norme dans la recherche sur le cancer, car cette stratégie peut offrir des avancées majeures dans la compréhension de la pathologie et fournir de nouvelles informations inattendues.

Grâce à la recherche sur le cancer, nous avons les outils pour répondre aux questions difficiles de la recherche sur la SLA, notamment en créant des modèles animaux spécialement conçus pour étudier toute la complexité de la situation in vivo, dans chaque cellule au cours de la vie, en tenant compte de la génétique, de l'environnement, de l'âge de la cellule et de l'animal entier.

Stratification des patients et besoin de plus de modèles pour comprendre les phénotypes de la SLA

La SLA possède au fil des malades, une variabilité importante dans le temps et le site d'apparition de la maladie, les pathologies moléculaires, les taux de progression et bien sûr la survie. Cette hétérogénéité de la maladie sous-tend l'un des principaux facteurs limitant les progrès des essais cliniques sur la SLA : le défi de la stratification des patients.

La comparaison de données entre les modèles de souris et les patients doit être stratifiée par les sous-types de la maladie de Charcot, et au moyen d'une gamme de biomarqueurs comparables dans les deux espèces. Idéalement, les paramètres mesurables reflétant une meilleure qualité de vie chez les patients atteints de la maladie de Charcot devraient inclure une fonction musculaire accrue ainsi que des biomarqueurs fiables surveillant la progression altérée de la maladie. Enfin, la comparaison des similitudes et des différences de pathologie dans chaque sous-type de la maladie de Charcot, humain et dans les modèles animaux, est essentielle.

Ainsi, il est important de prendre en compte dans la conception des essais la classification a priori des sous-types de patients en fonction des modèles pronostiques et des biomarqueurs disponibles.

En plus d'identifier les patients susceptibles d'avoir une évolution plus rapide de la maladie, il est essentiel d'identifier les 10 à 20 % des patients SLA qui ont une survie supérieure à 10 ans . L'étude de ces deux sous-ensembles de patients devraient nous permettre d'obtenir des informations fondamentales sur le développement de la maladie et sur les effets des thérapies qui sont expérimentées.

La répartition au hasard des patients dans les deux branches (traitement et placébo) doit également tenir compte d’autres facteurs, mais une limitation de cette approche par stratification des malades est que les essais cliniques de la SLA sont forcément effectués sur un nombre très limité de malades. Les essais cliniques de la SLA flirtent déjà avec la limite de signification statistique, stratifier les patients ferait perdre toute signification aux éventuelles conclusions issues de ces essais. Après tout il s’agit d’une maladie rare.

Une thérapie développée pour une pathologie spécifique, telle qu'un dysfonctionnement de la protéine de liaison à l'ARN (TDP-43), peut ne pas fonctionner dans une autre forme de la SLA causée par exemple par la mutation d'une protéine de trafic membranaire, d'où la nécessité aussi d'une stratification des patients avec des données de mécanique cellulaire.

Bien que nous ayons des modèles génétiques de souris qui donnent une variabilité phénotypique, nous n'avons pas encore de modèles pour différentes régions anatomiques humaines d'apparition de la maladie. En effet si les scientifiques étudient assidument les motoneurones supérieurs dans le cadre de la SLA, la maladie débute de façon focale (par exemple au niveau du pouce) ce qui semble impliquer les jonctions neuromusculaires entre motoneurone inférieure et muscle. Le point le plus frappant pour un patient de la SLA, ce n'est pas l'incapacité totale à ce servir de ses muscles, celà n'arrive que tardivement dans le développement de la maladie, c'est plutôt la fonte musculaire intense et l'absence de fiabilité des mouvements volontaires.

Des modèles complexes tels que les mutations inductibles spécifiques aux tissus, par exemple, devraient aider, car nous avons également besoin des principales voies et événements biochimiques responsables de ces différences tissulaires humaines.

Les médicaments contre la SLA que nous avons peut-être manqués

Un résultat tragique des obstacles résultant de la présence de nombreux sous-types de maladies et du faible nombre de patients est que nous avons peut-être déjà développé des médicaments qui ont fonctionné pour certaines personnes, mais celà n'a pas été étudié parce que les conclusions sur essais cliniques ne sont élaborées que si elles concernent des nombres significatifs, en général plusieurs centaines de patients.

Plusieurs composés se sont révélés efficaces chez les souris transgéniques SOD1 et pourraient bien s'être avérés bénéfiques chez les patients SOD1-ALS .

Un exemple est l'arimoclomol, un co-inducteur de la protéine de choc thermique, qui s'était bien comporté dans les études précliniques de souris transgéniques SOD1-ALS et qui a été soumis à un essai en double aveugle et contrôlé par placebo chez 38 patients atteints de SOD1-ALS à progression rapide, dont 19 ont reçu un placebo, 17 ont reçu de l'arimoclomol.

L'étude clinique de phase II a échoué à atteindre ses buts statistiques, mais a montré que l'Arimoclomol était relativement bien toléré et que le traitement avait une certaine efficacité. En particulier le sous-groupe des participants ayant une mutation SOD1 A4V a semblé avoir un effet thérapeutique certain. Cependant le faible nombre de participants n’a pas permis de dégager une indication claire au niveau statistique. Il n’y a donc pas eu d’étude de phase III.

Comme l'ont indiqué les auteurs, la petite taille de l'échantillon reflétait la rareté de la population SOD1-ALS qui est estimée à seulement 320 patients au total sur l'ensemble des États-Unis, tous n'auraient pas consenti, et le recrutement pour cette étude sur l'Arimoclomol était alors en compétition avec deux autres essais cliniques. Bien que > 10 % des patients atteints de SOD1-ALS aient été recrutés, ce nombre était trop faible pour passer à l'essai de phase III prévu chez les patients SOD-ALS.

Conclusion:

Ainsi, les difficultés de stratification des patients, y compris le petit nombre de patients pour la plupart des sous-types de la maladie de Charcot, sont un problème clé pour la conception de médicaments, les nouveaux modèles animaux complexes pourraient être une réponse à ce challenge.

La recherche sur la SLA a besoin de ces systèmes modèles sophistiqués pour disséquer les pathologies et développer des traitements conventionnels, génétiques et/ou cellulaires pour chacunes des nombreuses formes de cette maladie.