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WASHINGTON - Des chercheurs spécialisés dans les cellules souches ont découvert une nouvelle méthode permettant de fabriquer du sang à partir de peau humaine, prometteuse dans le traitement de certaines maladies, en particulier des cancers, selon une étude canadienne publiée dimanche.
La méthode employée par ces chercheurs utilise des cellules de la peau d'une personne pour les transformer en cellules de sang ayant la même signature génétique, sans utiliser de cellules souches embryonnaires, précise cette étude publiée par la revue Nature. Le fait de ne pas recourir aux procédures complexes et éthiquement controversées qu'implique l'utilisation de cellules souches embryonnaires permet de simplifier le processus, soulignent les chercheurs.
"Nous pensons qu'à l'avenir, nous pourrons créer du sang de manière bien plus efficace", souligne Mick Bhatia, auteur de cette étude et qui travaille à l'Institut McMaster de recherche sur les cellules souches et le cancer de l'Ecole de médecine Michael G. DeGroote à Hamilton, dans l'Ontario (Canada).
La perspective de pouvoir transfuser un patient avec du sang provenant de sa propre peau laisse espérer que les personnes ayant besoin de transfusions n'auront un jour plus besoin de recourir à des banques de sang.
Cette découverte pourrait aussi permettre à l'avenir que des patients subissant une chimiothérapie supportent un traitement plus long, sans les interruptions pratiquées aujourd'hui pour permettre au corps de se régénérer.
Des chercheurs avaient déjà réussi par le passé à transformer de la peau en sang, mais en utilisant des cellules souches embryonnaires. Or, ces cellules souches provenant d'embryons humains, bien que prometteuses pour la recherche médicale, sont également porteuses de risques, en particulier la création de tumeurs.
La nouvelle méthode, en revanche, permet de créer suffisamment de sang pour effectuer une transfusion à partir d'un rectangle de peau adulte de quatre centimètres sur trois, tout en évitant ces obstacles, affirment les chercheurs.
Pour la première fois, un cœur de rat qui parvient à fonctionner a été fabriqué à partir de cellules cardiaques néonatales.
Les travaux publiés dimanche dans la revue Nature Medicine par l'équipe de Doris Taylor (Université du Minnesota, Minneapolis, États-Unis) auraient pu être au centre de l'intrigue d'un livre de science-fiction. Et pourtant, l'affaire est bien réelle. Un cœur de rat, capable de battre et de fonctionner comme une pompe cardiaque, a été fabriqué dans un laboratoire à partir du cœur d'un animal mort et de cellules cardiaques néonatales de rat.
Il ne s'agit que d'un rongeur et le cœur fabriqué n'a pas encore été greffé sur un autre animal. Mais ces travaux inaugurent une ère totalement nouvelle de la recherche en transplantation d'organes. L'idée en ligne de mire est que l'on pourra peut-être un jour se passer des donneurs d'organes et utiliser ceux que l'on sera capable de fabriquer de manière adaptée à chaque individu. Pour l'instant, nous en sommes encore loin.
Comment fabriquer un cœur en laboratoire ? Dans un premier temps, les chercheurs de l'Université du Minnesota ont prélevé celui d'un rat mort afin qu'il soit utilisé comme structure de base à celui qu'ils souhaitaient créer. Ils ont ensuite éliminé la totalité des cellules cardiaques de cet organe, grâce à un procédé dit de «décellularisation» par lessivage, ne laissant que «la matrice extracellulaire», c'est-à-dire le squelette de base qui donnera à l'organe final la forme d'un cœur. Ils ont ensuite injecté dans cette matrice des cellules provenant de cœurs de rats nouveau-nés. Le tout a été ensuite placé dans un milieu de culture favorable à la croissance des cellules cardiaques.
Il a suffi de quatre jours pour que les cellules injectées se multiplient et s'étendent sur toute la matrice et que des contractions soient observées dans le muscle cardiaque naissant. Huit jours après la mise en culture, le cœur était déjà capable de fonctionner comme une pompe, à faible débit certes, puisqu'à une puissance d'environ 2% de la fonction d'un cœur adulte.
«Quand nous avons vu les premières contractions, nous sommes restés sans voix», a commenté Harald C. Ott, un des chercheurs de l'équipe. «C'est un des deux grands moments de ma vie, a confié à l'AFP Doris Taylor (Université du Minnesota, Minneapolis, États-Unis). Le premier, c'était en 1997 quand j'ai vu des cellules se développer dans un cœur de lapin après un infarctus.» Ces résultats «sont très prometteurs», selon les chercheurs.
Applications encore lointaines
Cette même équipe a également testé avec succès la technique visant à éliminer toutes les cellules du muscle cardiaque sur des cœurs de porc. Elle a expérimenté ce procédé sur différents organes, comme les poumons, le foie, le rein et les muscles.
Cette équipe veut maintenant transplanter ces cœurs bioartificiels sur des animaux vivants afin d'explorer leur fonctionnalité in vivo. «L'idée serait de développer des vaisseaux sanguins ou des organes transplantables et fabriqués à partir des propres cellules d'un individu», explique Doris Taylor, une des coauteurs de la publication. Une telle perspective pourra peut-être apporter un jour un élément de réponse au problème crucial de la pénurie d'organes. En France, 700 personnes sont en permanence en attente d'une greffe de cœur.
Il faut cependant reconnaître que cette perspective est encore très lointaine. «Ce travail, c'est de la très belle expérimentation réalisée par une équipe de grande qualité, soutient le professeur Philippe Menasché (hôpital Georges-Pompidou, Paris). Mais, soyons clair : les applications cliniques sont très loin. Un cœur, ce n'est pas quedu muscle cardiaque, c'est aussi des artères coronaires, des nerfs, de vaisseaux lymphatiques, du tissu conjonctif, c'est très compliqué.Il s'agit de recherche magnifique, mais de là à envisager un cœur bioartificiel, c'est de l'utopie complète.»
Par Martine Perez
28/07/2010
Les résultats sont spectaculaires chez la souris, mais le passage à l'homme reste un défi.
Pourra-t-on un jour remplacer les greffes pulmonaires par l'implantation de poumons bioartificiels, reconstitués en laboratoire à partir des propres organes des malades? Des chercheurs américains de l'université de Yale ont en tout cas franchi un premier pas prometteur en réussissant cette prouesse chez des rats. Leurs travaux ont été publiés la semaine dernière dans la revue Science. Les recherches en ingénierie tissulaire, très actives pour réparer des organes comme le cœur, le rein ou encore le foie, ont un enjeu particulièrement crucial en pneumologie. Du fait de la faible capacité de régénération des poumons, la transplantation est actuellement la seule option thérapeutique quand ils sont sévèrement endommagés par une maladie comme la mucoviscidose, l'emphysème ou encore la bronchite chronique. En France, les greffes pulmonaires concernent environ 200 personnes par an, ce qui, comme pour d'autres organes, est loin de satisfaire les besoins.
Pour fabriquer leur appareil respiratoire bioartificiel, Thomas Petersen (département d'ingénierie biomédicale de Yale) et son équipe ont procédé en plusieurs étapes. Dans un premier temps, ils ont prélevé des poumons de rats adultes puis en ont éliminé toutes les cellules - avec un détergent - pour ne garder que la matrice, c'est-à-dire la charpente de cet organe. Celle-ci a ensuite été placée dans un bioréacteur simulant un environnement pulmonaire fœtal. Dans cette phase, plusieurs types de cellules ont été injectées, pour recoloniser les voies respiratoires et les vaisseaux.
Mêmes caractéristiques
Une semaine plus tard, ces néopoumons avaient acquis les mêmes caractéristiques qu'un poumon normal et étaient prêts pour la transplantation. Greffés chez des rats pendant des périodes de quarante-cinq minutes à deux heures, ils ont effectivement rempli leur mission : se gorger d'air et assurer les échanges gazeux (oxygène et gaz carbonique). Le sang quittant le poumon avait ainsi une saturation en oxygène de 100%, et sa teneur en CO2 était réduite, ce qui selon les chercheurs, confirme l'efficacité du système. Les images de l'expérience, bien résumée dans une courte vidéo, sont spectaculaires.
«C'est la première fois que l'on voit un concept de poumon artificiel qui se rapproche du poumon normal, et c'est très intéressant, s'enthousiasme le Pr Thomas Similowski, chef du service de pneumologie et réanimation médicale à l'hôpital de La Pitié-Salpêtrière (Paris). Et de préciser, que les appareils d'assistance respiratoire transitoires comme les ecmo (oxygénation par membrane extracorporelle), récemment utilisés lors des formes graves de grippe H1N1, fonctionnent très différemment du système respiratoire humain.
15.000 litres d'air par jour
Quoique enthousiasmants, les travaux préliminaires de l'équipe américaine demanderont toutefois encore probablement des années, voire des décennies de recherche pour aboutir à des poumons bioartificiels susceptibles d'être implantés à long terme chez l'homme. «Nos résultats sont encourageants mais de nombreux problèmes doivent encore être résolus», avertissent les auteurs de l'article de Science. Il leur faudra ainsi améliorer le système pour réduire le risque de troubles de la coagulation, et éviter les dégâts sur les alvéoles pendant l'étape de «décellularisation».
«Le défi majeur sera sans doute de trouver des sources fiables de cellules souches chez le patient lui-même», ajoute le Pr Similowski. Le pneumologue insiste aussi sur une autre particularité essentielle du poumon par rapport à d'autres organes comme le cœur ou le rein : il est en contact avec l'extérieur. «On respire chaque jour 15.000 litres d'air et les poumons représentent 150 mètres carrés d'échange, soit 75 fois plus que la peau, estime-t-il. Un poumon artificiel doit être capable d'assurer les échanges gazeux mais aussi de filtrer les particules de l'extérieur.»
Par Sandrine Cabut
03/11/2010 Développé à partir d'un organe de furet, ce foie bioartificiel serait impossible à implanter chez l'homme. Mais le développement de cette technique doit bien permettre, à terme, de répondre à la pénurie d'organes de greffe.
En 2008, près de 1000 personnes n'ont pu bénéficier en France de la greffe de foie dont elles avaient besoin, faute d'organe disponible. Cette pénurie pourrait bientôt trouver une solution. Des scientifiques américains viennent en effet de réussir à créer en laboratoire un premier foie humain artificiel fonctionnel de la taille d'une noisette. «Les perspectives offertes par ces recherches sont enthousiasmantes», se félicite le directeur du projet, Shay Soker, professeur de médecine régénérative à l'université de Wake Forest, qui a dévoilé dimanche ses travaux dans un congrès sur l'étude des maladies du foie à Boston.
Toutefois, en l'état actuel, ce premier foie artificiel ne pourrait pas remplacer un organe humain. Tout d'abord, il est trop petit. Il faudrait qu'il fasse au moins la taille d'une balle de tennis, soit un cinquième environ d'un foie normal, pour pouvoir remplir ses fonctions dans un organisme. Ensuite, et cela explique sa taille, parce que cet organe artificiel a été créé à partir d'un foie... de furet.
L'origine animale de la structure pose problème
Les chercheurs ont prélevé l'organe animal, enlevé toutes les cellules qu'ils contenaient à l'aide d'un détergent et obtenu ainsi la seule structure en collagène, une sorte de gélatine très répandue dans le règne animal puisqu'elle constitue la matrice des tissus cellulaires. Ils ont alors introduit des cellules de foies humains et des cellules de parois veineuses au sein de cette architecture de protéines fibreuses. Placé dans un bioréacteur, une machine qui délivre oxygène et nutriments, cet embryon d'organe s'est développé pour former un foie.
Le même type d'expérience menée au General Hospital de Boston faisait l'objet en juin d'une publication dans Science, à cette différence près que les chercheurs avaient alors créé un foie de souris. Ils l'avaient transplanté dans un autre animal qui avait survécu plusieurs heures grâce à cet organe vital*. En juillet, ce sont des poumons qui ont été créés de cette manière et implantés sur des rats. Tous ces chercheurs s'inspirent de travaux similaires ayant permis de créer et de greffer des cœurs bioartificiels sur des souris en 2008.
Dans le cas d'un organe humain, l'origine animale de la structure pose toutefois problème. «Il n'y a absolument aucune chance pour qu'on laisse aujourd'hui des chercheurs implanter un tel organe chez un homme», explique au figaro.fr Cécile Legallais, directrice de recherche CNRS en bioingénierie à l'université de technologie de Compiègne (UTC) et spécialisée dans la création de foies bioartificiels. «Cela peut paraître trivial, mais la contrainte règlementaire est très forte. Il faudra des années de recherche avant que l'on puisse, peut-être, implanter du collagène animal chez un être humain.» Pour ces foies miniatures, seules des applications en recherche médicamenteuses semblent donc envisageables pour le moment.
Une banque d'organes humains décellularisés ?
En France, la stratégie est plutôt d'utiliser des matériaux déjà autorisés pour recréer une structure de foie. «Nous savons cultiver les cellules hépatiques, mais nous avons beaucoup de difficultés à les organiser correctement. Or il faut un agencement précis pour que les cellules puissent remplir correctement leur fonction», explique Cécile Legallais.
Ne pourrait-on pas plus simplement utiliser directement des structures humaines? L'idée est très sérieusement évoquée par des médecins espagnols. Ces derniers ont dévoilé mardi leur intention de décellulariser les organes humains (cœurs, foies, poumons, etc) jugés inaptes à la greffe afin de créer une banque de structures en collagène. Les médecins pourraient alors créer des organes artificiels transplantables à partir de ces «coquilles vides». Peu de chances toutefois pour que ce projet n'ait de véritables applications en médecine avant cinq ou dix ans, préviennent-ils.
* Le foie, considéré comme l'usine du corps des mammifères, accomplit des tâches variées. Il permet de traiter les substances toxiques, stocke des sucres et des vitamines et permet la synthèse d'une partie des cellules sanguines
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