Des scientifiques conçoivent des cellules CAR-T pour cibler l’amyloïde dans la maladie d’Alzheimer

Des scientifiques dirigés par Jonathan Kipnis à Washington University in St. Louis ont rapporté que des cellules T peuvent être modifiées pour exprimer des récepteurs antigéniques chimériques (CAR) reconnaissant l’Aβ agrégé. Chez la souris, des cellules T exprimant ces CAR de manière stable ont réduit l’amyloïde dans la dure-mère, tandis qu’une version à expression transitoire du récepteur a éliminé des plaques dans le cerveau. Les résultats ont été publiés le 9 février dans PNAS.

Les chercheurs ont créé le CAR en fusionnant les séquences codantes des chaînes lourde et légère de la région variable de l’anticorps lecanemab en un fragment de liaison à l’amyloïde à chaîne unique, puis en le reliant aux domaines de co-stimulation CD28 et de signalisation CD3ζ. Ils ont encapsidé ce construit dans un vecteur viral.

Le premier auteur, Pavle Boskovic, et ses collègues ont isolé des cellules T auxiliaires CD4+ à partir de rates de souris de type sauvage et les ont transduites afin qu’elles expriment le construit de façon stable. Contrairement aux cellules CD8+ cytotoxiques utilisées en cancérologie pour détruire les cellules ciblées, les cellules CD4+ mobilisent d’autres cellules immunitaires, dont la microglie, lorsqu’elles sont activées. Les scientifiques ont injecté deux doses de cellules CAR CD4+ T, espacées de trois semaines, dans les veines situées derrière les yeux de souris 5xFAD âgées de 6 mois. Ces souris expriment les transgènes humains APP et PSEN1 portant de multiples variants associés à la maladie d’Alzheimer et développent, à cet âge, une pathologie amyloïde abondante.

Après six semaines, environ 2 % de la membrane de la dure-mère près des veines de pontage contenait de l’amyloïde, contre 7 % chez des témoins injectés avec du sérum physiologique. En 2024, l’équipe de Kipnis avait rapporté que des molécules entrent et sortent du parenchyme cérébral via des « manchons » entourant ces veines de pontage. Avec cette approche, aucune modification de la pathologie amyloïde n’a été observée au sein même du cerveau.

Les auteurs estiment que l’apport de gènes par vecteur viral pour une expression stable du CAR comporte un risque d’activation immunitaire excessive, pouvant, dans de rares cas, mener à une neurodégénérescence. Ils ont essayé une stratégie alternative, en transfectant des cellules T CD4+ avec l’ARNm du CAR de lecanemab afin que les cellules n’expriment les récepteurs que temporairement. Ils ont injecté trois doses de ces cellules CAR-T transitoires dans les veines oculaires de souris 5xFAD, espacées de 10 jours. Contrairement aux deux doses de CAR-T transfectées de façon stable administrées à trois semaines d’intervalle, ce schéma plus fréquent a réduit les plaques amyloïdes dans le cerveau lui-même.

Kipnis pense qu’un nombre plus élevé de doses sur une période plus courte a probablement joué un rôle dans la réduction des plaques cérébrales. Des administrations répétées pourraient aussi être plus sûres que l’utilisation de cellules transduites par vecteur viral. Les auteurs ne savent pas encore comment ces cellules CAR-T de lecanemab réduisent l’amyloïde au niveau de la dure-mère ou du parenchyme. Kipnis soupçonne que les cellules sécrètent des facteurs qui recrutent les cellules immunitaires de l’hôte, telles que la microglie, pour accomplir cette tâche, et indique que de futurs travaux préciseront ce mécanisme.

Les CAR sont des récepteurs membranaires fabriqués en laboratoire qui redirigent les cellules T vers des cibles spécifiques. À la fin des années 1980, Zelig Eshhar et ses collègues au Weizmann Institute of Science à Rehovot, en Israël, ont créé les premières versions en fusionnant un fragment d’anticorps à chaîne unique à un domaine de signalisation intracellulaire qui active les cellules T une fois que le récepteur CAR se lie à sa cible. Bien qu’il s’agisse d’une avancée conceptuelle, ces CAR déclenchaient faiblement l’activation des cellules T. À la fin des années 1990 et au début des années 2000, des scientifiques ont commencé à ajouter des domaines de co-stimulation aux CAR pour mimer un second signal d’activation. Cela a considérablement amélioré l’activation et la survie des cellules dans des modèles animaux de cancer puis, plus tard, chez l’être humain.

La thérapie CAR-T fonctionne le mieux contre les cancers du sang, en dirigeant les cellules T vers des cellules B malignes en ciblant des protéines à leur surface, telles que l’antigène de maturation des cellules B ou CD19.

Dans des travaux parallèles portant sur les préoccupations de sécurité liées aux CAR-T, une équipe de scientifiques de Ludwig Lausanne, dirigée par Melita Irving et Greta Maria Paola Giordano Attianese, avec des collaborateurs de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, a mis au point une plateforme innovante de cellules CAR-T pouvant être désactivée à distance et de manière réversible. Leurs résultats, publiés dans Nature Chemical Biology, s’attaquent à des obstacles majeurs tels que le risque de dommages collatéraux aux cellules saines et une hyperactivation immunitaire potentiellement mortelle.

Cette nouvelle technologie améliore le contrôle des cellules CAR-T grâce à un « drug-regulated off-switch protein-protein interaction CAR » (DROP-CAR) qui module l’intégrité du récepteur à la surface cellulaire. Ce système ne repose ni sur la dégradation des composants du CAR ni sur l’induction de la mort des cellules CAR-T, comme c’était le cas des dispositifs d’arrêt précédents. Il exploite plutôt une interface protéique finement conçue, constituée exclusivement d’éléments d’origine humaine, minimisant ainsi l’immunogénicité. Le domaine extracellulaire comprend une protéine humaine conçue par calcul, baptisée dmLD3, qui se lie à BCL-2 avec une affinité exceptionnelle. Le module de liaison à l’antigène du CAR est muni d’un fragment BCL-2 complémentaire.

Venetoclax, un médicament anticancéreux approuvé par la FDA et connu pour sa forte affinité de liaison à BCL-2, sert de télécommande moléculaire dans ce système. L’administration de venetoclax perturbe de façon compétitive l’interaction dmLD3–BCL-2, entraînant la dissociation de l’architecture extracellulaire du CAR et le désassemblage du récepteur, ce qui réduit au silence la fonction de ciblage tumoral de la cellule CAR-T. De manière cruciale, les récepteurs CAR se réassemblent ensuite rapidement après l’arrêt du venetoclax, rétablissant l’activité cytotoxique. Ce mécanisme réversible permet une modulation temporelle précise de la fonctionnalité des cellules CAR-T sans déclencher l’apoptose ni l’élimination cellulaire, préservant la population cellulaire thérapeutique au fil des cycles de traitement.

Le design DROP-CAR offre une solution potentielle à l’épuisement induit par l’antigène, un phénomène par lequel une stimulation persistante dans le microenvironnement tumoral immunosuppresseur conduit à un état dysfonctionnel des cellules T, marqué par des remaniements épigénétiques et transcriptomiques qui limitent les fonctions effectrices. Ce design permet des protocoles de traitement dans lesquels les cellules CAR-T peuvent être temporairement « mises en pause », leur laissant le temps de se reposer et de récupérer leur fonction avant réactivation. Un tel contrôle temporel pourrait prolonger la durabilité et l’efficacité des thérapies CAR-T contre les tumeurs solides, qui présentent souvent des milieux hautement suppressifs.