Génétique, high tech : ce que l’avenir de la médecine nous réserve pour répondre à la pénurie d’organes.

Par Johan Honnet.

Le constat est sans appel : en France, en 2016, au total 22.617 patients étaient en attente d’un organe. Cette même année, 5.891 organes ont été greffés.

Aux États-Unis, il y aurait au 2 février 2018 115.035 personnes en attente d’une transplantation.

Autre constat : aux États-Unis, d’après le département américain de la santé, vous avez un écart grandissant entre le nombre de donneurs et le nombre de patients en attente d’une transplantation.

Ces quelques faits permettent de saisir l’existence d’un besoin fort. Et, bien entendu, au vu des enjeux qui n’ont rien d’anodin -c’est, littéralement, une question de vie ou de mort-, des scientifiques partout dans le monde essaient d’apporter des solutions innovantes à ce problème fondamental.

Je vous propose de découvrir certaines des pistes envisagées, qui vont de l’organe artificiel en passant par la croissance d’organes (à l’aide de feuilles d’épinards !) ou à la création « d’hybrides » (le terme est impropre, j’y reviendrai) porcs-humains ou moutons-humains !

Curieux ? C’est par ici.

Avoir un cœur d’artichaut

Ou, plutôt, d’épinard.

C’est une expérience que j’ai découvert cet été dans un article de Science & Vie. (ici pour la source de l’article de Science & Vie).

En peu de mots, voilà l’idée : des chercheurs de l’Institut polytechnique de Worcester, dans le Massachusetts, ont mis au point des tissus végétaux décellularisés dans le cadre d’une expérience de génie tissulaire : il s’agit d’utiliser le système « vasculaire » d’une feuille pour imiter un véritable système vasculaire : ainsi, après avoir « dévégétalisé » la feuille, cette dernière est « recellularisé » avec des cellules endothéliales humaines.

Autrement dit, ils ont transformé une feuille d’épinard en un labyrinthe de vaisseaux sanguins. Pour cela, ils ont pris des feuilles d’épinard ; ils les ont trempé dans une solution spécifique pour en retirer les cellules végétales et ne garder que le réseau de nervures ; puis on place des cellules humaines, qui vont coloniser le réseau de nervures. Le résultat, c’est que ce réseau de nervures permet aux fluides (et notamment au sang humain) de circuler !

C’est plutôt cool, n’est-ce pas ?

Pourquoi une telle expérience ? Parce qu’il est très difficile de créer ex nihilo un réseau de systèmes sanguins efficients : l’idée est d’esquiver la difficulté, en partant du constat que les nervures d’une feuille d’épinard sont proches du réseau dense des vaisseaux sanguins dans notre corps.

Non seulement cette expérience semble avoir permis aux cellules humaines de coloniser le système vasculaire de la feuille, mais en outre il a pu être observé que les cellules cardiaques (cardiomyocytes) ont démontré une fonction contractile pendant 21 jours. D’où le titre de l’article de Science & Vie ! La feuille « bat », un peu comme un mini-cœur !

Cela pourrait permettre de créer du tissu cardiaque à faible coût, permettant de « réparer » un cœur abîmé. C’est, du moins, l’objectif affiché.

Cela permet aussi de rêvasser : serait-il possible d’utiliser le même procédé pour d’autres organes ? Ou pour des os ?

La création d’organes artificiels

Il y a de cela une cinquantaine d’années, en 1967, le Docteur Christian Barnard réussissait la première transplantation cardiaque.

C’était il y a longtemps. C’était hier. Mais réfléchissons un peu : les besoins sont immenses, mais comment accroître la disponibilité en cœurs ? Comment souhaiter que plus de gens en bonne santé meurent dans des accidents tragiques afin de pouvoir prélever leur précieux muscle cardiaque ?

Faire des listes d’attente interminables, et des morts tragiques qui s’ensuivent, un élément du passé, voilà l’ambition des concepteurs du cœur artificiel. Comment ne pas citer la société CARMAT, qui a réussi la première transplantation d’un cœur totalement artificiel en décembre 2013 ?

Mais les difficultés sont immenses : le cœur est une grosse pompe, mais qui a des fonctions très subtiles qu’il est difficile de répliquer ; il faut aussi réussir à assurer une autonomie et une fiabilité exceptionnelles (une panne serait quelque peu gênante, vous vous en doutez…) ; il faut passer outre le rejet du corps pour les éléments étrangers. Une tâche complexe (si vous lisez l’anglais, vous pouvez avoir plus d’explications sur le fonctionnement du cœur artificiel ici). Mais nombreux sont ceux à vouloir relever le défi.

POLVAD (Polish ventricular assist device) est un cœur artificiel créé par des polonais de la Cardiac Surgery Development. À en croire cet article, il y aurait des travaux pour le moderniser, ce produit ayant le défaut d’obliger le receveur à rester à l’hôpital. Pas optimal, donc.

Abiomed AbioCor, qui fut pour la première fois implanté en 2001. C’est un produit qui a permis de sauver des vies, mais qui n’est qu’une solution temporaire : la batterie, rechargeable par induction, ne dure qu’une demi-heure ; une batterie externe permet de tenir quatre heures. Cela ne permet pas vraiment de retrouver une vie normale, d’être sous la menace permanente d’une « panne de cœur »… Autre souci : sa durée de vie, qui n’est que de un an ou deux. Dans ces conditions, on comprend qu’il s’agisse-là d’une solution de dernier recours, temporaire par essence.

SynCardia est une entreprise américaine, qui a développé plusieurs produits. Par exemple, le SynCardia Freedom Portable Driver, une machine de 6 kilogrammes intégrée dans un sac à dos… qui a permis à ce jeune homme de vivre 17 mois sans cœur. C’est une machine qui est là pour pallier l’absence de donneurs, dans l’attente d’une transplantation.L’entreprise, désormais, cherche à monter en grade en passant de produits permettant un remplacement temporaire de l’organe cardiaque, en attente d’une transplantation, à des solutions plus permanentes permettant d’assurer une vie normale au patient.

CARMAT, une firme française dont on a pas mal entendu parler ces dernières années, a essayé de créer un cœur artificiel bioprothétique (c’est-à-dire imitant le vivant, ou à tout le moins ne dégradant pas le milieu biologique dans lequel la prothèse va venir s’insérer ; si je comprends bien, la prothèse comprend des parties mécaniques, et des parties (valves, membrane en contact avec le sang) biologiques issues du cœur d’une vache). Les essais cliniques sont en cours depuis 2013 (étude PIVOT). La première phase a pour objectif d’assurer une survie de 30 jours au patient. La première implantation a lieu le 18 décembre 2013. Malheureusement, le patient est décédé 74 jours après l’opération, soit au-delà de la durée prévue, et ce décès a permis de récolter pas mal de données in vivo : la mort de ce patient, qui n’a malheureusement pas eu de chance (mais s’agissant d’un essai expérimental, il était très peu probable que tout fonctionne à merveille, hélas…), permettra peut-être de sauver de nombreuses vies dans le futur). Les patients suivants auront respectivement survécu 9 mois, 8 mois et 10 jours, et 3 semaines (à la suite de complications médicales non liées à la prothèse). Nous en sommes à la seconde phase de l’essai clinique (survie à 6 mois visée) depuis juillet 2016. Il y a eu suspension de l’essai en octobre 2016, puis reprise en mai 2017. Dans ce cadre, il y a aussi internationalisation de l’étude, l’hôpital d’Astana, au Kazakhstan, l’hôpital de Prague en République Tchèque, et enfin l’hôpital de Rigshospitaliet, à Copenhague s’y étant associés. Les résultats de l’étude clinique sont attendus pour la fin de l’année 2018. La nouvelle usine d’assemblage automatisée sera entièrement opérationnelle au premier trimestre 2018, d’après l’Usine Nouvelle. L’objectif final de cette prothèse cardiaque est d’augmenter de cinq années l’espérance de vie de patients considérés comme étant en phase terminale (soit 230 millions de battements de cœurs). Cela semble peu, mais il faut bien voir que pour des milliers de patients cela peut constituer un allongement inespéré de l’espérance de vie.

Soft Artificial Heart, développé par Nicholas Cohrs et ses collègues de l’École Polytechnique de Zurich (ETH, pour les intimes). L’idée est de réussir à créer des solutions semi-permanentes, comme pour CARMAT, mais en y ajoutant l’ambition de personnaliser le cœur. Un cœur artificiel moins rigide que la concurrence, permettant d’améliorer la circulation sanguine : pour cela, leur choix s’est porté sur le silicone. Point intéressant : d’après cet article, il ne serait pas possible de créer un tel organe artificiel par les méthodes classiques : l’utilisation d’une imprimante 3D est obligatoire pour la conception du « moule » permettant de créer le cœur. Un test, en avril 2016, a permis de démontrer que le silicone imitait les propriétés et le comportement d’un cœur classique, si ce n’est que sa mauvaise résistance au stress ne lui aura permis de tenir que 3000 battements de cœur (soit moins d’une heure).

La recherche continue, les chercheurs publient leurs conclusions et continuent d’explorer cette voie. Tout l’enjeu sera de réussir à trouver un ou des matériaux imitant les propriétés du muscle cardiaque, résistant au stress et ayant une durée de vie satisfaisante. Est-ce possible ? Nous verrons cela dans les prochaines années.

Le coeur n’est pas le seul organe artificiel à avoir été développé ou à être en cours de développement : des yeux artificiels, des poumons artificiels ou encore des prothèses de neurones corticaux pour restaurer voire améliorer la mémoire.

Attention : cet article n’est pas un article de vulgarisation scientifique, je me borne à fournir des pistes pour titiller la curiosité du lecteur. Je n’ai aucune idée, faute de savoir scientifique et technique suffisants, pour venir nuancer les affirmations de CARMAT ou de l’École Polytechnique de Zurich, ou de telle ou telle start-up à la pointe de la recherche (ou du marketing).

Les chimères : quand il y a un peu d’humain dans l’animal

Cet article du National Geographic a attiré mon attention sur une autre piste explorée par des chercheurs : créer des « hybrides » humain/animal.

Vous ressentez peut-être un malaise : il me faut, de ce fait, tout de suite préciser que l’embryon de mouton dont on parle ici n’a que 0,01% de cellule humaine. Si je comprends bien, il s’agit de contourner de gros problèmes dans la création d’organes en laboratoire, à savoir réussir à vaincre les protections du corps contre les éléments étrangers (le corps humain réagit mal aux corps étrangers, et indubitablement, un foie de mouton ou de porc est un corps étranger…).

En l’occurrence, il s’agit de modifier l’ADN de l’embryon (en utilisant CRISPR-Cas9) afin que ce dernier ne développe pas tel ou tel organe ; les cellules humaines sont introduites en lieu et place, permettant à un organe humain de se développer à la place (ou, dans les expériences, un certain nombre de cellules : aucun organe formé n’a encore émergé avec cette technique, du moins pas d’organes humains : les chercheurs ont réussi, en 2017, à faire grandir un pancréas de souris dans des rats, lesdits pancréas ayant pu être utilisés pour guérir des souris souffrant de diabète ! Mais il faut avoir conscience qu’un rat et une souris sont un poil plus proches génétiquement qu’un cochon et un humain, ou un mouton et un humain, et que les temps de gestation sont sensiblement identiques).

Bien sûr, nous en sommes encore au stade expérimental et ce n’est pas demain que nous pourrons prélever chez nos amis ovidés ou porcins les organes dont nous avons besoin : il faut une plus grande proportion de cellules humaines pour éviter les risques de rejet, et réussir à s’assurer de la viabilité des embryons ainsi modifiés. Sans compter les problèmes éthiques et le rejet instinctif qu’une telle méthode risque d’engendrer (le terme de chimère peut renvoyer à l’hybris des hommes voulant jouer à Dieu, et autre thématique du genre).

Les chercheurs ont conscience de cela, et veillent tout particulièrement à ce que les cellules soient ciblées, de sorte qu’aucune cellule humaine ne puisse jamais grandir dans le cerveau de l’animal ou dans ses organes génitaux.

—

Sur le web