Les scientifiques «poussent» les coeurs

“Les scientifiques ont fait grandir leur cœur en laboratoire, rapprochant de plus en plus l’objectif de la croissance des organes de remplacement pour les humains”, a rapporté The Guardian aujourd’hui.

Beaucoup de grands journaux ont rapporté le développement du “premier coeur bioartificiel”. La plupart se concentrent sur l’idée que le développement d’organes en laboratoire peut signifier la fin d’une pénurie de tissus de remplacement pour les personnes nécessitant une transplantation cardiaque. Ils suggèrent que la technologie pourrait être appliquée à d’autres organes.

Les reportages sont basés sur une étude en laboratoire qui a «dépouillé» les coeurs des rats de leurs cellules, laissant un «échafaudage» du cœur qui était utilisé pour «repousser» un cœur rudimentaire autour de lui. Comme pour toutes les études animales, l’application directe sur la santé humaine est limitée. Cependant, la découverte que les cellules musculaires étaient capables de “se développer” autour d’un squelette tissulaire existant apporte un éclairage nouveau sur leur fonction et a révélé une nouvelle méthode potentielle pour générer artificiellement des cellules du muscle cardiaque. Comme mentionné dans la plupart des reportages, il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant qu’une application pratique soit possible.

D’où vient l’histoire?

Le Dr Harald Ott et ses collègues de la Harvard Medical School et de l’Université du Minnesota ont mené la recherche. L’étude a été financée par les départements de l’Université du Minnesota et a été publiée dans le journal médical à comité de lecture: Nature Medicine.

Quel genre d’étude scientifique était-ce?

Il s’agissait d’une étude de laboratoire en ingénierie tissulaire, un domaine interdisciplinaire qui applique les principes de l’ingénierie et des sciences biologiques pour le développement de substituts fonctionnels pour les tissus endommagés.

Les chercheurs ont utilisé des coeurs qui avaient été retirés des corps des rats pour cette étude. Ils ont “décellularisé” les coeurs en utilisant un équipement spécial (appelé appareil de Langendorff) pour pomper un détergent (dodécylsulfate de sodium) à travers les cœurs qui ont dépouillé leurs composants cellulaires (y compris les éléments structurels et l’ADN). Ce qui restait était une “matrice de coeur” ou “échafaudage” (essentiellement le cadre du coeur, qui consistait en collagène et autres protéines).

Cet échafaud n’avait pas les cellules capables de se contracter – l’action qui fait qu’un coeur pompe le sang. Les chercheurs ont découvert qu’à l’intérieur de l’échafaudage, les fibres constituant les vaisseaux cardiaques principaux étaient conservées (c’est-à-dire que les vaisseaux étaient ouverts et non obstrués) et que la valve aortique était également capable de s’ouvrir et de se fermer. Cela signifiait que certains composants du cœur avaient survécu au détergent et étaient encore capables de fonctionner dans une certaine mesure.

Les chercheurs ont ensuite placé les échafaudages cardiaques dans un bioréacteur (qui simulait l’environnement normal du cœur en forçant les liquides dans les bonnes directions et en appliquant un courant électrique stimulant). Les échafaudages cardiaques ont ensuite été injectés avec des cellules musculaires cardiaques purifiées (obtenues à partir d’embryons de rats) et conservés dans le bioréacteur pendant huit à 28 jours. Au cours de leur expérience, les chercheurs ont effectué plusieurs recherches sur les tissus qui en ont résulté. Ils étaient particulièrement intéressés par la façon dont le cœur «en croissance» a retrouvé sa capacité à se contracter et à répondre aux signaux électriques. Ils ont également examiné des sections du cœur pour voir comment et où les nouvelles cellules cardiaques se développaient.

Dans une expérience distincte, les chercheurs ont évalué s’ils pouvaient également encourager la croissance des cellules qui tapissent les vaisseaux sanguins dans le cœur (cellules endothéliales). Pour ce faire, les chercheurs ont perfusé des cellules endothéliales d’aortes de rat (l’un des principaux vaisseaux sanguins cardiaques) dans les cœurs de rats «décellularisés». Le liquide a été fait pour se déplacer continuellement à travers les vaisseaux “cardiaques” et après sept jours, les coeurs ont été disséqués pour voir si les cavités cardiaques et les vaisseaux repoussaient leurs cellules endothéliales caverta.

Quels ont été les résultats de l’étude?

L’étude a plusieurs résultats importants: tout d’abord, les chercheurs ont pu créer un échafaudage du cœur entier qui avait ses vaisseaux intacts, ses valves fonctionnant et conservant la structure à quatre chambres du cœur. Ils ont observé que l’injection de cellules cardiaques embryonnaires dans cet échafaud stimulait la croissance des cellules cardiaques qui se contractaient visiblement seulement quatre jours après les injections. Au huitième jour, les cellules résultantes ont montré une réponse à un courant électrique et une fonction qui, selon les chercheurs, était équivalente à 2% de celle d’un cœur de rat adulte (ou 25% de la fonction d’embryons âgés de 16 semaines).

La “recellularisation” de l’échafaudage était plus importante autour des sites d’injection. Ils étaient également capables d’encourager la croissance des cellules qui tapissent l’intérieur du cœur et ses vaisseaux sanguins.

Quelles interprétations les chercheurs ont-ils tirées de ces résultats?

Les chercheurs concluent que «avec une maturation suffisante» et d’autres travaux sur ses cellules vasculaires, ce nouvel organe pourrait potentiellement devenir transplantable. Ils reconnaissent que leur étude est limitée aux coeurs de rats, mais ils disent que l’approche “est prometteuse pour pratiquement n’importe quel organe solide”.

Que fait le NHS Knowledge Service de cette étude?

Cette étude de laboratoire a utilisé des méthodes scientifiques reconnues et ses découvertes ouvrent une nouvelle voie pour la recherche sur la fabrication du muscle cardiaque fonctionnel. Après une transplantation, de nombreux patients sont confrontés à la possibilité très réelle que le nouvel organe soit rejeté par leur propre corps. L’espoir est que des technologies telles que celles vues dans cette recherche puissent un jour être utilisées pour fabriquer un coeur à partir des propres cellules souches du patient, signifiant que l’organe est moins susceptible d’être rejeté par le corps du patient.

Fait important, les nouveaux coeurs qui ont «repoussé» sur les échafaudages cardiaques n’ont pas été transplantés chez les rats pour voir si, même pour ces animaux, ils étaient suffisamment fonctionnels pour soutenir la vie. Avant de pouvoir tirer des conclusions sur la valeur de cette technologie pour la transplantation, de telles études doivent être menées.

Bien que les résultats soient passionnants pour la communauté scientifique, une application d’ingénierie tissulaire qui bénéficiera directement aux humains est loin d’être terminée. The Guardian cite un expert de la British Heart Foundation disant: “Ce n’est pas quelque chose que nous verrons chez l’homme pendant au moins une décennie.”

Sir Muir Grey ajoute …

Utiliser des cellules pour faire repousser les tissus et les organes aura une contribution à faire, mais pas pour un certain temps.