La culture d'organes révolutionnera les greffes

"Si depuis des décennies, les chercheurs savent cultiver n'importe quel type de cellules sur une surface plane, ils peinaient jusqu'ici à structurer ces cellules en trois dimensions pour recréer un organe fonctionnel. Partout dans le monde, des équipes tentent de construire des charpentes en polymères, copiant grossièrement la structure d'un cœur ou d'un rein, pour y faire pousser des cellules et reconstituer un organe 'bioartificiel'.


Avec des résultats peu convaincants, la plupart des organes réels ayant une structure tridimensionnelle trop complexe à imiter… Une impasse qui a mis les scientifiques sur une autre voie : plutôt que de synthétiser une charpente artificielle, mieux vaudrait récupérer l'armature naturelle qui soutient les cellules au sein des divers organes. Cette armature, la matrice extra-cellulaire, est une sorte de maillage en 3D constitué de protéines plus ou moins rigides. En éliminant les cellules qui s'y trouvent, il serait possible de récupérer la matrice de n'importe quel organe mort pour y 'semer' des cellules neuves, qui donnent une seconde vie à l'organe. Une sorte de recyclage biologique…

le cœur recréé recommencé à battre

Le premier grand succès de cette technique date de fin 2008, lorsqu'une équipe de Barcelone réalise une greffe de trachée inédite sur une femme atteinte de tuberculose. Ils ensemencent d'abord une structure de trachée prélevée sur un donneur avec des cellules de trachée saines de la receveuse, puis la lui transplantent. Or, voilà que la même année, Doris Taylor et son équipe de l'université du Minnesota ouvrent la voie à une vraie révolution en appliquant ce protocole à un organe bien plus complexe : un cœur de rat, dont ils parviennent à récupérer la 'charpente'. Quatre jours après l'implantation de nouvelles cellules cardiaques, le cœur recréé a commencé à battre !

En juin 2010, des chercheurs du Centre d'ingénierie médicale du Massachusetts General Hospital à Boston sont les premiers à reconstituer un fragment de foie fonctionnel et à le greffer avec succès sur une souris. Mais à peine deux semaines plus tard, une équipe de l'université Yale (Connecticut) parvient à recréer intégralement des poumons de rat. La recette de cette technique est simple. Il suffit de tremper un cœur, un foie ou un poumon quelques heures dans un bain d'une sorte de 'détergent' pour détruire toutes ses cellules.

Après cette 'décellularisation', il ne reste qu'une masse blanchâtre et translucide qui a conservé la forme de l'organe mais ne contient plus aucune cellule : la matrice extra-cellulaire. Constituée de protéines comme le collagène ou l'élastine, cette armature assure la cohésion des cellules au sein de l'organe, un peu comme du ciment.

Qu'il s'agisse du cœur, du foie ou du poumon, l'approche de décellularisation est la même. En revanche, les protocoles sont légèrement différents : la composition chimique du détergent varie. Il faut dire que la composition de la matrice varie d'un organe à l'autre : dure et minéralisée dans l'os et les dents, elle est élastique dans la peau ou le cœur, et a un aspect 'gélifié' dans les poumons ou le foie.

Des essais sur des organes humains

Une fois la 'charpente' récupérée, le but est de ressusciter l'organe en y cultivant des cellules neuves. Où les trouver ? Les scientifiques ont utilisé des cellules pulmonaires de rats nouveau-nés, qui ont la capacité de se multiplier rapidement, ou prélevé des cellules de foie sur un rat adulte. Mais maintenant que la validité de la méthode est prouvée, les chercheurs souhaitent utiliser des cellules souches embryonnaires ou adultes, qui ont le potentiel de donner n'importe quel type de cellule en grand nombre… L'utilisation de cellules souches induites (iPS) est également envisagée.

Pour l'instant, toutefois, la 'recellularisation' de la matrice reste difficile à maîtriser, car les organes complexes sont composés de nombreux types de cellules.

Pourtant, déjà, la recherche commence à s'appliquer à l'homme. En mai 2010, une équipe espagnole a décellularisé cinq cœurs humains provenant de donneurs décédés et trop abîmés pour être greffés. Le processus a bien fonctionné. Pour réaliser une greffe, il suffirait de recellulariser une de ces charpentes avec les cellules du receveur, évitant ainsi tout risque de rejet, en utilisant des cellules souches provenant de la moelle épinière ou du tissu adipeux du receveur. Cependant, cette étape est un grand défi car il reste beaucoup de travail avant de réussir à manipuler les cellules souches d'un patient pour qu'elles produisent les différents types de cellules au bon endroit sur la matrice.

L'avantage majeur de la matrice extra-cellulaire est qu'elle ne provoque pas de réactions immunitaires. Elle peut donc provenir de n'importe quel donneur, humain ou même animal, mais aussi d'un organe mort ou impropre aux greffes classiques. L'ère des organes cultivés ne fait que commencer."

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