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Le LCSB et Ksilink innovent ensemble

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Publié le jeudi 28 juin 2018

Des représentants de l’Université du Luxembourg et de Ksilink, une compagnie high-tech qui développe des traitements innovants, ont signé une convention de collaboration ce vendredi, 22 juin 2018. Cet accord fournit le cadre de la collaboration entre Ksilink et le Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) de l’Université du Luxembourg pour le développement de traitements contre la maladie de Parkinson.

Environ sept millions de personnes dans le monde souffrent de la maladie de Parkinson, et ce nombre est en augmentation. Bien que les médecins puissent maintenant agir assez efficacement sur les symptômes de cette maladie qui entraîne mort de cellules nerveuses dans le cerveau, il n’existe pas encore de traitement permettant de s’attaquer à ses causes.

Le LCSB et Ksilink, partenariat public-privé basé à Strasbourg, travaillent maintenant ensemble sur cette problématique. Ils souhaitent développer, à partir de cellules de patients, de nouveaux modèles de culture cellulaires sur lesquels les effets de centaines de molécules pourront être testés, de façon automatisée en utilisant l’intelligence artificielle (IA).

Le LCSB de l'Université du Luxembourg et Ksilink innovent ensemble

Les équipes du LCSB et de Ksilink, d'en haut à gauche: Javier Jarazo, Ibrahim Boussaad, Philippe Lucarelli, Mona Boye, Peter Sommer, Antoine De Lacombe, Rejko Krüger, Anke Vogler, Stéphane Pallage, Ulf Nehrbass & Peter Barbuti.

 

Prévu sur cinq ans et avec plus de huit millions d’euros d’investissement, ce projet constitue un important partenariat public-privé. Une partie du budget sera financée via le programme BRIDGES du Fonds national de la recherche (FNR). « Cet accord souligne le potentiel que Ksilink voit dans notre expertise en matière de recherche, » explique le professeur Rejko Krüger, en charge du groupe de recherche Clinical & Experimental Neuroscience au LCSB. Le Dr Mona Boye, responsable du développement commercial chez Ksilink, ajoute : « Les cultures cellulaires développées au LCSB à partir de cellules de patients et les compétences cliniques de leur équipe, couplées à notre expertise en matière de criblage phénotypique et de développement de médicaments en lien avec l’industrie, nous donnent la chance d’obtenir de vraies avancées dans le développement de traitements contre la maladie de Parkinson. »

La maladie de Parkinson a de multiples causes. Parmi celles-ci, les mutations génétiques constituent un facteur déclenchant particulièrement intéressant. Ces mutations sont donc au cœur des recherches menées par le LCSB et Ksilink, comme l’explique Rejko Krüger : « Grâce aux participants de l’étude clinique mise en place au sein du National Center for Parkinson's Disease (NCER-PD), nous avons accès à des échantillons de tissus donnés par des patients et des volontaires non-atteints par la maladie. Avec le soutien financier du FNR, nous avons développé ces dernières années au LCSB de nouvelles méthodes robotisées pour l’analyse à haut-débit des cultures cellulaires issues des patients. Nous pouvons maintenant étudier ces échantillons et obtenir des informations très ciblées sur de potentiels futurs traitements pour la maladie de Parkinson. »

Développer de nouveaux traitements contre la maladie de Parkinson

Pour arriver à ces résultats, les chercheurs doivent tout d’abord convertir les cellules issues des échantillons de peau en cellules souches - dites pluripotentes - en laboratoire. À partir de ces cellules souches, il est possible d’obtenir différents types de cellules, y compris des neurones dopaminergiques. Ce sont ces cellules nerveuses qui sont affectées par la maladie de Parkinson et qui sont donc très importants pour ces travaux de recherche. Les neurones obtenus à partir de cellules de patients portent des mutations dans leur ADN très spécifiques à la maladie. « Au LCSB, en collaboration avec le groupe de recherche Developmental & Cellular Biology du professeur Jens Schwamborn, nous avons acquis ces dernières années l’expertise nécessaire pour développer de tels modèles cellulaires spécifiques à la maladie de Parkinson, » souligne Rejko Krüger.

Ces modèles cellulaires dérivés de cellules de patients sont ensuite observés en grand nombre sous les microscopes haute-résolution de Ksilink. Des cellules en bonne santé servent de point de comparaison. Elles sont issues de membres de la famille des patients ne souffrant pas de la maladie, ou de cellules « restaurées » dans lesquelles la mutation a été réparée grâce à de nouvelles techniques d’édition du génome telles que le « ciseau à gène » CRISPR-Cas. « Nous utilisons des techniques d’imagerie permettant d’automatiser l’analyse des cultures cellulaires, cela inclut des algorithmes auto-apprenants, c’est-à-dire de l’intelligence artificielle, » explique Mona Boye. « Cela permet de détecter des changements structuraux dans les cellules, même très petits et hétérogènes, lorsque nous comparons les cellules issues de patients aux cellules saines. Seules des technologies automatisées à haut-débit comme celles utilisées par Ksilink permettent de tester de larges bibliothèques de molécules et d’obtenir des résultats significatifs. »

Les molécules issues d’une de ces bibliothèques sont mises en contact avec les cultures cellulaires issues de patients présentant des changements typiques de la maladie de Parkinson, et avec des cellules saines génétiquement modifiées pour ne pas développer la maladie. Les effets thérapeutiques sont ensuite observés en microscopie à haute résolution. « Nous utiliserons nos techniques d’analyse d’image pour identifier quelles substances sont capables de faire passer les cellules malades à un état sain, » détaille Mme Boye. « De cette façon, nous allons pouvoir repérer les molécules intéressantes pour de futurs médicaments, qui seront examinées minutieusement, et pourront éventuellement devenir des candidats validés au niveau préclinique. »

L'alliage des technologies au service de la recherche

Une autre étape sera d’étudier le mécanisme d’action de ces molécules. « Notre approche est dite indirecte » explique Mona Boye, « nous ne nous concentrons pas sur une molécule cible particulière ou sur une voie de signalisation donnée, nous testons plutôt les substances dans l’ensemble du système cellulaire dans toute sa complexité. De cette façon, les chances d’identifier un nouveau principe actif, représentant une nouvelle catégorie de médicament, sont élevées. La molécule-cible exacte et le mode d’action devront être déterminés en aval au cours du développement du médicament. » Si ces études sont couronnées de succès, c’est-à-dire si une substance produit l’effet désiré dans le système cellulaire et si le mécanisme correspondant est démontré, le médicament potentiel peut alors passer en phase de développement préclinique et clinique. « Avec cette approche innovante, les perspectives en termes d’identification de nouveaux principes actifs sont bien meilleures qu’avec les méthodes traditionnelles, » souligne Mona Boye. « Au travers de notre collaboration avec le LCSB, nous pouvons utiliser des modèles cellulaires issus de patients dès le début du processus. Les principes actifs potentiels sont identifiés directement grâce à ces cellules de patients, puis passent à l’étape suivante – candidat validé au niveau préclinique – en tenant compte des standards industriels. Les erreurs techniques ou liées à la règlementation qui peuvent se produire au démarrage dans les laboratoires dépourvus de connexion avec l’industrie sont ainsi évitées. »

Pour Rejko Krüger, la collaboration entre Ksilink et le LCSB est un des moments forts de ses quatre années d’activité au Luxembourg : « Grâce à la bourse PEARL du FNR et à l’Étude luxembourgeoise sur la maladie de Parkinson (NCER-PD) que nous avons pu mettre en place avec le soutien constant du Luxembourg, et du fait des conditions de recherche idéales dans ce pays, nous avons pu développer une certaine excellence scientifique. Elle rend les groupes de recherche du LCSB, ainsi que nos nombreux partenaires en matière de recherche clinique, très attractifs pour des collaborations avec des compagnies pharmaceutiques. Si cette collaboration avec Ksilink permet d’identifier un candidat-médicament prometteur qui passe ensuite les essais cliniques, ce serait vraiment un succès pour la recherche sur la maladie de Parkinson menée en collaboration au Luxembourg. »

© Université du Luxembourg